مقاومتدربرابرخوردگیخطلولهAPI 5Lفولادیباپوششحفاظتی

چکیده

的خوردگیمقاومتمینایدندان-پوششلولههایفولادی3.5کهدرمحلول氯化钠٪وزنیبااستفادهازپتانسیلمداربازموردبررسیقرارگرفتودرمقایسهباکسانیکهازلولهپوششاپوکسی,阿宝خطی——مقاومتlarization,و斯派克امپدانسالکتروشیمیایی——آزمونکپی。t - 001جدوغابمینایدندانوپودرمینایدندانGP2118درفرایندهایتروالکترواستاتیکبهلولههایفولادیپاشیدهشد,بهترتیب。ترکیبفازوریزساختارازدولعابباپراشپرتوXومیکروسکوپالکترونیروبشیمشخصشد(SEM)。زبریسطحلعابواستحکامباندخودرابابسترهایفولادفیquantiبهدرککیفیتپوششبودند。تصاویرSEMنشاندادکههردونوعپوششمینایدندانیکساختارجامدباحبابجداشده。آزمونالکتروشیمیاییمقاومتدربرابرخوردگیبالاپوششمینایدندانبهعنوان真实فیاددربازرسیبصریدرنمونههایآزمایششدهنشانداد。بهخصوص,نمونهمیناپوشیدهشدهGP2118بهطورمداومعملکردبهترینسبتبهنمونههایاپوکسیپوششدادهشده。

کلیدواژهها:خوردگی,طیفسنجیامپدانسالکتروشیمیایی,پوششمینایدندان,فولادخطلوله,میکروسکوپالکترونیروبشی

معرفی

گازطبیعی,نفت,وخطرناکانتقالوجمعآوریمایعخطلولهرسیدهاند484000مایلدرخطوطلوله美国1پیریباکاهشمواجه
عمروقابلیتاطمینانبهعنوانیکنتیجهازخوردگی。آنهارامیتوانازخوردگیتوسطپوششهایمحافظمحافظت,حفاظتکاتدیک,واستفادهازبازدارندههایخوردگی。پوششبهعنوانیکمانعفیزیکیبهالکترولیتpenetra——روشیکیازروشهایفیکافیموثرترینوEFدرکاهشخوردگیاست。
هنگامیکهدرداخلبهخطوطلولهفولاداعمال，کت-INGدارایچندینمزیت。اولین，پوششداخلیمیتواندسیالیاگازازتعاملوواکنشبافولادزمینهجلوگیریاز。دومین，پوششدادهشدهلولههایفولادیراکاهشمیدهدسپردهمیکروبیولوژیکیوباکتریفیزیستیLMموقتی-سیاسیبهدلیلزبریسطحبالاترازلولهبدونپوششکمکمیکندتامحافظتازباکتریهاوارائهشرایطرشدبرایcolonies.2باکتریاییسومینوآخرین，的
پوششداخلیمیتواندافتفشاردریکمسافتطولانیازیکقدرتخطلولهودرنتیجهلازمبرایانتقالنفتوگازراکاهشمیدهد。افتفشاردرلولهپوششدادهشدهتجربینشاندادهشدهبودبه35％کمترازلولههایفولادیبرهنهدریکعددرینولدزاز
1×107.3
امروز,دوبخشیحلالپوششاپوکسیبراساس,حلالپوششرایگانوجوشیباند,وپوششهایپلیآمیدبهطورگستردهایدرنفتخاموگازطبیعی管道。4 - 6اینپوششهاضعیفباپیوندمورداستفادهقرار
بسترفولادخودودرنتیجهمستعدابتلابهفیدرکcorrosion.7 LM
مینایدندانچینی,بهعنوانیکمادهمعدنی,ازنظرشیمیاییپیوندبهسوبسترافلزاتدردمای750درجهسانتیگرادبه~ 850°cمیتواندنهتنهااتمامFiاستبایکسطحصافوزیباییشناسی,اماسابقنیزارائه——ثباتشیمیایی良好,مقاومتبهخوردگیخوب,ودوامدر环境。8هایمختلفسختبرخلاف

پوششاپوکسی,پوششمینایدندانهیچدرکخوردگیفیLMکهبهصورتمحلیبهدلیلپیوندشیمیاییآنبا基质。9فلزشدهاستبهطورگستردهایبرایحفاظتازپختوپزخانگیاستفادهازوسایلیافولادحفاظتظرفدرصنایعاستفادهمیشودنقض。دوبارهخوردگیآن——sistanceبهعنوانپوششمحافظبرایتقویتفولاددرسازههایبتنیشدهاستدرپیشموردبررسیقرار——مطالعاتمشاهدونشاندادکهدر将军。年级رضایتبخش

دراینمطالعه,رفتارخوردگیلولههایفولادیداخلیبادونوعازمینایدندانپوششدادهشده(t - 001دوغابوGP2118پودر)درموردآزمونقرارگرفت3.5وزنیمحلول氯化钠٪。ترکیبفازوریزساختارلعابباپراشپرتوXمشخصشد
(XRD)ومیکروسکوپالکترونیروبشی(SEM),بهترتیب。زبریسطحپوششمینایدندانواستحکامباندآنبیشازفولادبسترهایلولهتعیینشد。رفتارالکتروشیمیاییباپتانسیلمداربازموردبررسیقرارگرفت((OCP)خطیقطبی——مقاومت(LPR)、وimpالکتروشیمیایی——طیفسنجی性质(EIS)آزمون。بازرسیبصریدرنمونههایآزمایششدهبرایهرنشانهایآشکارازخوردگیساختهشدهبودند。مقاومتبهخوردگیفولادمینایدندانپوششدادهشدهاستکهباازفولادباپوششاپوکسیدرمقایسه。

فرایندهایتجربی

لعابونمونه

یکAPI 5 l X65لولههایفولادی(MRCجهانی)ب323.85مایلیمترقطربیرونیو9.53میلیمتردرضخامتدیوارهبهعنوانفلززیرلایهدراینمطالعهمورداستفادهقرارگرفت。ترکیبشیمیاییفولادارائهشدهتوسطفروشندهدرجدولارائهشده1。لولههایفولادیشداولینبرشرابه18 25میلیمتر×50نمونهکوپنمیلیمتر。سپسنمونهقطعشدفولادلعنتیبرای1دقیقهبرایخلاصشدنازمقیاسآسیابوزنگخلاص,وسرانجامتمیزبا
حلالپاککنندهصورتتجاریدردسترس。
دونوعازمینایدنداندرکوپنفولادبهکارگرفتهشد：T-001دوغابوGP2118پودر。ترکیباتشیمیاییT-001的玻璃料شیشهوپودرGP2118مینایدندانتوسطاشعهایکسمشخصشدFL uorescence（XRF）همانطورکهدرجدولارائهشده2.دوغابمینایدندانتوسط料شیشهایاولفرزآمادهشد，خاکرس，والکترولیتخاص，وسپسمخلوطکردنآنباآبتازمانیکهمخلوطدرحالتتعلیقپایداربود。دوغابمینایدندانبهصورتدستیبرروینمونهکوپنبااستفادهازیکتفنگاسپریاسپریشد，کهتوسطیکهواپیمایجتازهوایفشردهبهعنوانادخاصدرجدولمجهزشدهبود3.نمونهدردمای150درجهسانتیگرادبهمدتحرارتدادهشدند10دقیقهبهدرایوکردنرطوبت，قرمز连接در815درجهسانتیگرادبرای10حداقل，وسرانجامتادمایاتاقسرد。برقوتجهیزاتپاشش，پودرGP2118لعابرابهاندازهمتوسطذرات32.8میکرومترمورداستفادهقرارگرفت。میدانالکتریکیبینیکالکترودنازلونمونهتشکیلشد。ذراتمینا，خارجازتفنگاسپریروتوسطیکجریانهوا，بارمنفیشد，مهاجرتبهطرفنمونه（الکترودمثبت）ودشد-فرض。پسازپاششقدرت，کوپنفولاددرکورهوفیقرمزدر843درجهسانتیگرادبرایمنتقلشدند10حداقل，وپسازآننقلمکانکردوتادمایاتاقسرد。ضخامتT-001پوششدرزمانپاششکنترلشد，درحالیکهضخامتپوششGP2118توسطتعدادیازتفنگاسپریکنترلشد。 برای مقایسه, نمونه فولاد پوشش اپوکسی قبل شد- بیهوده پرهیز و تست شده. در این مورد, 3M Scotchkote 323 † اپوکسی, که در صنعت خط لوله به کار گرفته شد, به کت مورد استفاده قرار گرفت نمونه. کوپن های فولادی توسط مسواک زدن اپوکسی در دمای اتاق پوشش داده شد و پس از آن در هوا برای خشک 3 د قبل از آزمون الکتروشیمیایی.

خواصمیناپوشش

ضخامتپوششوزبریباضخامتسنجپوشش小型试验6008 __ومیکروسکوپنوریHirox†اندازهگیریشد,بهترتیب。

استحکامباندبینپوششوفولادبسترآنبااستفادهاز假定†ASTMزیرd4541 - 09.12برایافزایشاوراققرضهخودراباپوششانجامشد,一个20دالیقطرمیلیمتردرپایهبامقالاتسایندهزبرشد,وتمیزباالکلبهحذفاکسیداسیونوآلاینده。پایهدالیبایکلایهیکنواختازچسببهسطحپوششآزمونرعایتشد。پسازپختبرای24ساعت,پوششسراسردالیبااستفادهازیکحذفشد20میلیمتربرشابزاربهمنظورمنزویکهدالیدرجمنطقهتستخاص。دالیبودسرانجامکشیدهسطحنمونهعموددریکنرخاسترس0.4مگاپاسکال/ sحداکثرقدرتهرنمونهپوششدادهشدهثبتشد。
درپایانازآزمونخوردگی,مراحلدرپوششمستقیمبررویسطحنمونهفولادروکشتوسطXRDموردبررسیقرارگرفت(فیلیپX 'Pert†)بازاویهپراش(2من)متنوعبین10درجهو55درجه。مقطعنمونهمیناپوشیدهشدهبرایتجزیهوتحلیلساختارباSEMآمادهشدند(هیتاچیS4700 __)。هرنمونهمیناپوششدادهشدهاولسردنصبشدهبوددررزینهایاپوکسی(EpoxyMount __,متفقینمحصولاتباتکنولوژیبالا,شرکت)وقطعبه10مقطعضخامتمیلیمتربااستفادهازیکارهالماس。سپس,سطحمقطعبامدارککاربیدبهساییدهشد1200شن,شستشوباآبمقطر,وسرانجامدرهوادردمایاتاققبلازمعاینهخشک。تصاویرSEMبانرمافزارImageJ†برایارزیابیتخلخلموردبررسیقرارگرفت。

تستالکتروشیمیایی

نمونههابایکسیممسیبرایاندازهگیریالکتروشیمیاییلحیمشدهمانطورکهدرشکلنشاندادهشدهاست1。همهطرفازنمونهبهجزمینایدندان——ویاچهرههایاپوکسیپوششدادهشدهبااپوکسیدریاییتحتپوششقرارگرفتند。

مینایدندانویااپوکسیمنطقهدرمعرض30میلیمتر×20میلیمتردراندازه。
همهنمونههادرغوطهورشدند3.5درصدوزنیمحلول氯化钠بpH值بارابربا7وتستشدهدردمایاتاق——真正برای69د。راهحلبااضافهکردنپوریفیکلریدسدیمادآمادهشد(فیشرعلمی,شرکت)درآبمقطر。

درزمان1，3，6，13，27，41，55，69ود，OCP，LPR，وآزمونEISبراینظارتبرتکاملخوردگیمینایدندانانجامشد-ونمونههایفولادپوششاپوکسی。یکسیستمسهالکتروداستانداردبرایآزمایشالکتروشیمیاییمورداستفادهقرارگرفت，ازجمله25.4میلیمتر×25.4میلیمتر×0.254ورقپلاتینمیلیمتربهعنوانالکترودشمارنده，الکتروداستانداردکالومل（SCE）بهعنوانیکالکترودمرجع，ونمونهپوششدادهشدهبهعنوانیکالکترودکار。همهسهالکترودبرایاکتسابدادههابهیکGamry 1000Eپتانسیواستات/گالوانواستات†متصلشدند。

بعدازهرOCPپایدار（بهمدت1ساعت）ضبطشدهبود，آزمونEISباموجسینوسیبالقوهانجامشد10میلیولتدردامنهسراسرOCPوفرکانس100کیلوهرتزتا5مگاهرتز。آزمونLPRبااسکنطیفوسیعیاز±15میلیولتسراسرOCPدریکنرخاسکنانجامشد0.167ولت/بازدیدکنندگان。منحنیهایLPRبرایتعیین卢比درمقاومتقطبیاستفادهمیشود，بهشیبمنطقهخطیازیکمنحنیقطبیدراطراففعلیصفربرابرباشد：13

RP =ΔE =Δi

کهدرآنΔEوΔiنشاندهندهولتاژوجریانافزایش,بهترتیب,دربخشخطیازیکمنحنیقطبیدرمن= 0。اندازهگیریLPRبرایمحاسبهچگالیجریانخوردگیبااستفادهازمعادلهاسترن——منصبمورداستفادهقرارگرفت:13

icorr = vavc =

کهدرآنβaوβcثابتآندیتافلنشان(0.12)وثابتتافلکاتدیک(0.12),بهترتیب,وicorrفعلیخوردگیاست。

نتایجوبحث
خواصپوشش
فازدرمینا - الگوهایXRDبررویسطحGP2118وT-001نمونهمیناپوششدادهشدهپسازغوطهوردر3.5درصدوزنیمحلول氯化钠برای69دادهستندشناساییشدهونمایشدادهشدهدرشکل2.کوارتزبه的SiO2درهردونوعازپوششمینایدنداناست。بالاترینقلهشدتکوارتزبه的SiO2در26درجهو26.5درجهسانتیبرایGP2118وŤبودند-001لعاب，بهترتیب。

ریزساختاردرمینارابط/بسترهای——تصاویرمقطعیSEMدررابطفولاد/پوششباکاتیونهایمختلففیمگنیدرشکلارائهشده3。پوششمینایدندانیکساختارجامدباهواقطعحبابازطریقضخامتپوشش(آماروارقام3 (A1)و(B1))。حبابهایهوادرطولشیمیاییبادرجهحرارتبالاتشکیلشد

واکنشهراسانشیشهایمینایدندانبافولاددرطولحلقهفیprocess.14-15پوششمینایدنداندارندمتعدد
منافذکوچکجداشدهبهاستثنایمینایدندانGP2118استکهچندمنافذبزرگباقطرحدود105ميکرومولار。محتوایتخلخلمt - 001ینایدندانبهاندازهگیریشد4.26%,کهکمترازاست12.72%برایمینایدندانGP2118。آماروارقام3 (A2)و(B2)نشاندادنرابطفیادمینایدندان/فولادمگنیکهدرآنبرآمدگیهایکوچکآهنرشدرابهپوششمینایدندانبهشکلنقاطمختلفلنگر。اینذراتاسپینلهمبافتهبهبودپیوندبینمیناو衬底。16فولاد

نگهدار،خاموشقدرت——ضخامتاندازهگیریشده,زبریسطح,واستحکامباندسهنوعپوششدرجدولخلاصه4。متوسطوانحرافاستانداردضخامتوسطحزبریهرپوششازمحاسبهشد
27اندازهگیریگرفتهشدهازسهنمونهمختلفاستکهپرداختشدبهیکFLدرسطحبرایتستکششخاموش。متوسطوانحرافمعیاراستحکامباندهریکازپوششازسهآزمونکششکردنانجامشدهمحاسبهشد。میتوانآنراازجدولدیدهمیشود4کهپوششاپوکسیضخیماست(396ميکرومولار)وt - 001مینایدندانباریکتریناست(230ميکرومولار)。的

خشونتازسهپوششدرحدود1ميکرومولار,نشانمیدهدسطوحصافدرهمهنمونهها。

درپایانازآزمونکششخاموش,دالیوشکستگیبسترسطوحدرشکلنشاندادهشدهاست4。دریکآزمایشباندکششخاموش,چهارحالتشکستاحتمالیشامل:(1)استراحتچسبندگیبینپوششوبسترفولاد,(2)استراحتانسجامدرونلایهپوشش,(3)استراحتچسب,و(4)استراحتمخلوطیامعاملاتملکی——ملتازمعافیتفوقدر位置。17چند

پوششمینایکشکست混合در——volveیکاستراحتدرداخلپوشش(استراحتمنسجم)واستراحتدرچسببرایاتصالدالیبهنمونه。پوششاپوکسیهمچنینداراییکشکست混合شاملیکاستراحتدرداخلپوشش(استراحتمنسجم),یکاستراحتبینپوششوفولادبسترا(ستراحتچسب),ویکاستراحتچسب。هیچمعافیتچسببرایپوششمینایدندانوجودداردچراکهنقاطلنگردررابطافزایشاتصالبینیکپوششمینایدندانوفولادبسترآنهمانطورکهدرشکلنشاندادهشدهاست3。بهطورخاص,پوششمینایدندانGP2118دارایبالاتریناستحکامباندبامقدارمتوسط17.89 MPa,پوششاپوکسیکمتریناستحکامباند8.01 MPa,وt - 001پوششمینایدنداناستاستحکامباند16.85 MPa。

آماروارقام5 (一个）و（ب）نشاندهندهمگنیمورفولوژیسطحیفیشکستگیادطورکهدرشکلنشاندادهشدهاست4（A2）و（B2），بهترتیب。وقتیکهدالیکردنکشیدهشدنمونهپوششدادهشدهدرزاویهسمتراست，یکترکآغازوتبلیغدرسراسرحبابهایهوایبزرگدرکت-INGتحتبارهایافزایش。آماروارقام6（一个)و(ب)تصاویرنشانمیدهدSEMبرایسطحمقطعازSPEتستشده——试件درمناطقمستطیلشکلازچهرههای4 (A2)و(B2),بهترتیب。سطحشکستنمونهبهطورکلیصافباحداقلباقیماندهپوششضخامتحدود70میکرومترو
40میکرومولاربرایGP2118وt - 001میناکاری,بهترتیب。درمقایسهباشکل3آماروارقام6 (一个）و（ب）نشانمیدهدکهسطوحشکستدورازلایهپیوندمربوطبهخودرادرفصلمشترکمینا/بستروعبورازضعیفترینلایهاتصالحبابهایهوایبزرگدرپوششبهدلیلپایبندیمینابررویسطوحفولاداستشیمیاییبارشدذراتهمبافتهاسپینلتقویتدرمینایدنداندرطولشیمیاییواکنشدرProcESS.16فیحلقه