ความต้านทานการกัดกร่อนของAPI 5Lทางท่อเหล็กเคลือบป้องกัน

บทคัดย่อ

การการกร่อนความต้านทานของเคลือบฟัน -ท่อเหล็กเคลือบใน3.5น้ำหนัก％วิธีการแก้ปัญหาโซเดียมคลอไรด์ได้รับการประเมินและเปรียบเทียบกับท่ออีพ็อกซี่เคลือบโดยใช้ศักยภาพวงจรเปิด，POเชิงเส้น - ต้านทานlarization，และspectrosความต้านทานไฟฟ้า - การทดสอบการคัดลอก。T-001คสารละลายเคลือบฟันและGP2118ผงเคลือบถูกพ่นท่อเหล็กในกระบวนการเปียกและไฟฟ้าสถิต，ตามลำดับ。องค์ประกอบเฟสและจุลภาคของทั้งสองยูงโดดเด่นด้วยเลนส์x射线และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสแกน（SEM）。พื้นผิวที่ขรุขระของยูงและความแข็งแรงพันธะของพวกเขากับพื้นผิวเหล็กเป็นเอ็ด连接孔定量จะเข้าใจคุณภาพเคลือบ。ภาพSEMเปิดเผยว่าทั้งสองประเภทของการเคลือบผิวเคลือบฟันมีโครงสร้างที่มั่นคงกับฟองบางแห่ง。การทดสอบแสดงให้เห็นว่าไฟฟ้าความต้านทานการกัดกร่อนสูงของสารเคลือบผิวเคลือบฟันเป็นVERI网络เอ็ดในการตรวจสอบภาพจากตัวอย่างที่ผ่านการทดสอบ。โดยเฉพาะอย่างยิ่ง，GP2118ตัวอย่างเคลือบฟันเคลือบอย่างสม่ำเสมอเฮงตัวอย่างอีพ็อกซี่เคลือบ。

คำสำคัญ：การกร่อน，สเปกโทรสโกความต้านทานไฟฟ้า，สารเคลือบผิวเคลือบฟัน，เหล็กท่อ，กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสแกน

บทนำ

ก๊าซธรรมชาติ，น้ำมัน，และของเสียอันตรายของเหลวการส่งและการชุมนุมท่อได้มาถึง484000ไมล์ในท่อU.S.1老化จะต้องเผชิญกับการลดลง
อายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือเป็นผลมาจากการกัดกร่อน。พวกเขาได้รับความคุ้มครองจากการกัดกร่อนโดยการเคลือบป้องกัน，ป้องกัน阴极，และการใช้สารยับยั้งการกัดกร่อน。เคลือบเป็นอุปสรรคทางกายภาพกับอิเล็กโทรไลpenetra-重刑เป็นหนึ่งในวิธีการ网络ประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดและEFในการบรรเทาผลกระทบต่อการกัดกร่อน。
เมื่อนำมาใช้ภายในเพื่อท่อเหล็ก，เสื้อโค้ท - ไอเอ็นจีมีข้อดีหลายประการ。เป็นครั้งแรก，เคลือบภายในสามารถป้องกันUIDชั้นหรือก๊าซที่ได้จากการมีปฏิสัมพันธ์และปฏิกิริยากับเหล็กพื้นฐาน。ที่สอง，ท่อเหล็กเคลือบลดเงินฝากของจุลินทรีย์และแบคทีเรีย网络ชีวภาพLMสมมติฐาน - ทั้งนี้เพราะพื้นผิวที่ขรุขระสูงของท่อเคลือบผิวช่วยป้องกันแบคทีเรียและให้เงื่อนไขการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียcolonies.2ที่สามและครั้งสุดท้าย，该
เคลือบภายในสามารถลดความดันลดลงในระยะทางยาวของท่อและทำให้พลังงานที่จำเป็นในการส่งน้ำมันและก๊าซ。ความดันลดในท่อเคลือบก็แสดงให้เห็นการทดลองจะเป็น35％ต่ำกว่าในท่อเหล็กเปลือยที่บ้านเลขที่นาดส์
1×107.3
ในวันนี้，ส่วนที่สองเป็นตัวทำละลายที่ใช้เคลือบอีพ็อกซี่，ตัวทำละลายเคลือบฟรีและฟิวชั่นผูกมัด，และเคลือบใยสังเคราะห์ที่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในน้ำมันดิบและก๊าซธรรมชาติpipelines.4-6เคลือบเหล่านี้จะถูกผูกมัดกับระทวย
พื้นผิวเหล็กของพวกเขาจึงมีแนวโน้มที่จะอยู่ภายใต้สายLM corrosion.7
เคลือบพอร์ซเลน，เป็นวัสดุอนินทรี，ผูกมัดทางเคมีกับพื้นผิวโลหะที่อุณหภูมิ750℃ถึง〜850℃มันสามารถไม่เพียงแต่จะ连接สำเร็จรูปที่มีพื้นผิวเรียบและสุนทรียภาพ，แต่ยังให้อดีต - เสถียรภาพทางเคมีcellent，ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี，และความทนทานในenvironments.8รุนแรงต่างๆซึ่งแตกต่างจาก

เคลือบอีพ็อกซี่，เคลือบไม่มีการกัดกร่อน连接LMภายใต้เมื่อละเมิดในประเทศเพราะพันธะเคมีกับโลหะsubstrates.9จะได้รับการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการป้องกันการปรุงอาหารในครัวเรือนภาชนะหรือการคุ้มครองคอนเทนเนอร์เหล็กในอุตสาหกรรม。การกัดกร่อนของมันอีกครั้ง - sistanceเป็นเคลือบป้องกันสำหรับเหล็กเสริมในโครงสร้างคอนกรีตได้รับการตรวจสอบก่อน - การศึกษาviousและแสดงให้เห็นเป็นที่น่าพอใจในgeneral.10-11

ในการศึกษานี้，พฤติกรรมการกัดกร่อนของท่อเหล็กเคลือบภายในด้วยทั้งสองประเภทของเคลือบฟัน（T-001สารละลายและGP2118ผง）ได้รับการตรวจสอบใน3.5น้ำหนัก％วิธีการแก้ปัญหาโซเดียมคลอไรด์。องค์ประกอบเฟสและจุลภาคของยูงโดดเด่นด้วยการเอ็กซ์เรย์เลนส์
（XRD）และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน（SEM），ตามลำดับ。พื้นผิวที่ขรุขระของสารเคลือบผิวเคลือบฟันและความแข็งแรงพันธะของตนเหนือพื้นผิวท่อเหล็กได้รับการพิจารณา。พฤติกรรมการไฟฟ้าการศึกษาที่มีศักยภาพวงจรเปิด（OCP），เชิงเส้นขั้วโลก - ต้านทาน化（LPR），และimpedไฟฟ้า - สเปกโทรสโกANCE（EIS）การทดสอบ。ภาพการตรวจสอบได้ทำตัวอย่างการทดสอบสำหรับสัญญาณใดๆที่ชัดเจนของการกัดกร่อน。ความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กเคลือบเคลือบเมื่อเทียบกับที่ของเหล็กเคลือบอีพ็อกซี่。

ขั้นตอนการทดลอง

เคลือบและตัวอย่าง

APIที่ท่อเหล็ก5L X65（MRCทั่วโลก）กับ323.85เส้นผ่าศูนย์กลางด้านนอกและ9.53มิลลิเมตรความหนาของผนังถูกใช้เป็นโลหะสารตั้งต้นในการศึกษานี้。องค์ประกอบทางเคมีของเหล็กที่มีให้บริการโดยผู้ขายจะนำเสนอในตาราง1.ท่อเหล็กแรกตัดเป็น18 25มม×50มมตัวอย่างคูปอง。ตัวอย่างที่ตัดแล้วเป็นเหล็กสำหรับเสียหาย1นาทีเพื่อกำจัดของขนาดโรงงานและสนิม，และสาย应受ชำระด้วย
ตัวทำละลายทำความสะอาดใช้ได้ในเชิงพาณิชย์。
ทั้งสองประเภทของเคลือบฟันถูกนำไปใช้ในคูปองเหล็ก：T-001สารละลายและGP2118ผง。องค์ประกอบทางเคมีของT-001筛板แก้วและผงGP2118เคลือบฟันถูกกำหนดโดยการเอ็กซ์เรย์ชั้นuorescence（XRF）ที่แสดงในตาราง2.สารละลายเคลือบฟันถูกจัดทำขึ้นโดย筛板แก้วแรกกัด，ดินเหนียว，และอิเล็กบาง，แล้วผสมกับน้ำจนส่วนผสมอยู่ในสภาพที่มั่นคงระงับ。สารละลายเคลือบฟันถูกพ่นด้วยตนเองตัวอย่างคูปองใช้ปืนสเปรย์，ซึ่งขับเคลื่อนโดยเจ็ทอากาศอัดเป็นเอ็ดระบุไว้ในตาราง3.ตัวอย่างที่ถูกความร้อนที่150องศาเซลเซียส10นาทีจะขับรถออกความชื้น，ไฟสีแดงที่815องศาเซลเซียส10นาที，และสาย应受ระบายความร้อนที่อุณหภูมิห้อง。สำหรับการฉีดพ่นไฟฟ้าสถิต，ผงGP2118เคลือบฟันที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยของ32.8ไมโครเมตรถูกนำมาใช้。ELDสายไฟฟ้าที่ถูกสร้างขึ้นระหว่างขั้วหัวฉีดและตัวอย่าง。อนุภาคเคลือบ，ขับเคลื่อนออกมาจากปืนสเปรย์ตามกระแสของอากาศ，กลายเป็นประจุลบ，อพยพไปยังกลุ่มตัวอย่าง（ขั้วบวก）และได้รับการยกเลิก - 假定。หลังจากฉีดพ่นอำนาจ，คูปองเหล็กที่ถูกย้ายเข้าไปในเตาและไฟสีแดงที่843องศาเซลเซียส10นาที，และจากนั้นก็ย้ายออกและระบายความร้อนที่อุณหภูมิห้อง。ความหนาของT-001เคลือบถูกควบคุมโดยเวลาการฉีดพ่น，ในขณะที่ความหนาของการเคลือบGP2118ที่ถูกควบคุมโดยจำนวนของปืนสเปรย์。สำหรับการเปรียบเทียบ，ตัวอย่างเหล็กอีพ็อกซี่เคลือบถูกก่อน - เทียบและทดสอบ。 ในกรณีนี้, 3M Scotchkote 323 †อีพ็อกซี่, ซึ่งถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมท่อ, ถูกนำมาใช้เพื่อขนตัวอย่าง. คูปองเหล็กเคลือบอีพ็อกซี่โดยการแปรงที่อุณหภูมิห้องแล้วแห้งในอากาศ 3 d ก่อนที่จะมีการทดสอบทางเคมีไฟฟ้า.

ลักษณะของเคลือบเคลือบ

ความหนาเคลือบและความขรุขระวัดที่มีความหนาเคลือบวัดMINITEST 6008†และกล้องจุลทรรศน์浩视†，ตามลำดับ。

ความแข็งแรงพันธะระหว่างเคลือบเหล็กและพื้นผิวของมันได้รับการพิจารณาโดยใช้PosiTest†ASTMต่อไปD4541-09.12เพื่อเสริมสร้างความผูกพันกับการเคลือบผิว，一个20ดอลลี่มิลลิเมตรเส้นผ่าศูนย์กลางที่ฐานถูกหยาบกับเอกสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อน，และทำความสะอาดด้วยแอลกอฮอล์เพื่อลบออกซิเดชันและสารปนเปื้อน。ฐานของตุ๊กตาที่ถูกยึดติดกับชุดชั้นของกาวกับพื้นผิวเคลือบทดสอบ。หลังจากบ่ม24ชั่วโมง，สารเคลือบผิวรอบดอลลี่จะถูกลบออกโดยใช้20มมเครื่องมือตัดเพื่อแยก小车บนSPECI连接ในพื้นที่ทดสอบค。ตุ๊กตาถูกไฟ应受ดึงออกจากพื้นผิวของตัวอย่างตั้งฉากในอัตราความเครียดของ0.4兆帕/秒。ความแข็งแรงสูงสุดของแต่ละตัวอย่างเคลือบถูกบันทึกไว้。
ที่เสร็จสิ้นการทดสอบการกัดกร่อน,ขั้นตอนในการเคลือบมีการตรวจสอบโดยตรงบนพื้นผิวของตัวอย่างเหล็กเคลือบโดยXRD(ฟิลิปX 'Pert†)ด้วยมุมการเลี้ยวเบน(2ผม)ที่แตกต่างกันระหว่าง10°และ55°。ส่วนครอสของตัวอย่างเคลือบฟันเคลือบกำลังเตรียมพร้อมสำหรับการวิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคกับSEM(บริษัทฮิตาชิS4700 __)。แต่ละตัวอย่างเคลือบฟันเคลือบแรกเย็นติดตั้งในอีพอกซีเรซิน(EpoxyMount __,พันธมิตรผลิตภัณฑ์ที่มีเทคโนโลยีสู,งอิงค์)และตัดเป็น10มมตัดขวางหนาใช้เลื่อยเพชร。แล้วก็,ส่วนข้ามถูกขัดถูกับเอกสารเพื่อคาร์ไบดข1200์บ,ล้างด้วยน้ำปราศจากไอออน,และสาย纳แห้งในอากาศที่อุณหภูมิห้องก่อนที่จะมีการตรวจสอบ。ภาพSEMวิเคราะห์กับซอฟต์แวร์ImageJ†สำหรับการประเมินผลความพรุน。

การทดสอบทางเคมีไฟฟ้า

แต่ละตัวอย่างบัดกรีด้วยลวดทองแดงสำหรับการตรวจวัดไฟฟ้าดังแสดงในรูปที่1.ทุกด้านของกลุ่มตัวอย่างยกเว้นเคลือบฟัน - หรือใบหน้าอีพ็อกซี่เคลือบถูกปกคลุมไปด้วยอีพ็อกซี่ทะเล。

เคลือบอีพ็อกซี่หรือพื้นที่สัมผัสเป็น30มม×20มมขนาด。
ตัวอย่างทั้งหมดถูกแช่อยู่ใน3.5วิธีการแก้ปัญหาโซเดียมคลอไรด์น้ำหนัก％มีค่าpH值ของ7และผ่านการทดสอบที่อุณหภูมิห้อง - TUREสำหรับ69 d。ทางออกที่ถูกจัดทำขึ้นโดยการเพิ่ม普瑞连接เอ็ดโซเดียมคลอไรด์（ฟิชเชอร์ทางวิทยาศาสตร์连接ค，อิงค์）ลงไปในน้ำกลั่น。

ในเวลาที่1，3，6，13，27，41，55，และ69 d，OCP，LPR，และการทดสอบEISได้ดำเนินการในการตรวจสอบวิวัฒนาการการกัดกร่อนของเคลือบฟัน - และตัวอย่างเหล็กเคลือบอีพ็อกซี่。ระบบสามขั้วไฟฟ้ามาตรฐานที่ใช้สำหรับการทดสอบทางเคมีไฟฟ้า，รวมทั้ง25.4มม×25.4มม×0.254แผ่นทองคำมิลลิเมตรเป็นขั้วไฟฟ้า，อิเล็กโทรดอิ่มตัวไขว้เขว（SCE）เป็นขั้วอ้างอิง，และตัวอย่างที่เคลือบเป็นขั้วไฟฟ้าทำงาน。ทั้งสามขั้วถูกเชื่อมต่อกับGamry 1000E电位/恒电流†สำหรับการเก็บข้อมูล。

หลังจากที่แต่ละเสถียรภาพOCP（ยาวนาน1ชั่วโมง）ได้รับการบันทึก，การทดสอบEISได้ดำเนินการกับคลื่นที่มีศักยภาพของซายน์10毫伏ในความกว้างรอบOCPและความถี่ของ100千赫ถึง5兆赫。การทดสอบLPRได้ดำเนินการโดยการสแกนช่วงของ±15毫伏รอบOCPในอัตราที่สแกน0.167毫伏/秒。เส้นโค้งLPRจะใช้ในการตรวจสอบความต้านทานโพลาไรซ์รูเปียห์，ซึ่งเท่ากับความลาดชันของพื้นที่เชิงเส้นของเส้นโค้งการโพลาไรซ์รอบศูนย์ปัจจุบัน：13

RP =ΔE=Δ1

ที่ΔEและΔ1แทนแรงดันและกระแสเพิ่มขึ้น，ตามลำดับ，ในส่วนของเส้นตรงเส้นโค้งการโพลาไรซ์ที่I = 0。วัดLPRถูกนำมาใช้ในการคำนวณการกัดกร่อนความหนาแน่นในปัจจุบันโดยสมสเติร์น-Geary：13

ICORR = = vavc½2.303dva+βcThRp（2）

ที่βAและβCแทนคงขั้วบวก塔菲尔（0.12）และ阴极คง塔菲尔（0.12），ตามลำดับ，และICORRเป็นกัดกร่อนปัจจุบัน。

ผลลัพธ์และการอภิปราย
ลักษณะการเคลือบผิว
ขั้นตอนในเคลือบ - รูปแบบXRDบนพื้นผิวของGP2118และที-001ตัวอย่างเคลือบฟันเคลือบหลังจากการแช่ใน3.5น้ำหนัก％วิธีการแก้ปัญหาโซเดียมคลอไรด์69 dเป็นเอ็ด连接ระบุและแสดงในรูปที่2.ควอตซ์二氧化硅มีอยู่ในทั้งสองประเภทของการเคลือบผิวเคลือบฟัน。ยอดเขาที่สูงที่สุดความเข้มของควอทซ์二氧化硅อยู่ที่26°และ26.5องศาสำหรับGP2118และT-001ยูง，ตามลำดับ。

จุลภาคที่เคลือบ/พื้นผิวอินเตอร์เฟส - ตัดภาพSEMที่อินเตอร์เฟซเหล็ก/เคลือบกับไพเพอร์连接马尼ที่แตกต่างกันจะถูกนำเสนอในรูป3.เคลือบผิวเคลือบฟันมีโครงสร้างที่มั่นคงกับอากาศเชื่อมต่อฟองผ่านความหนาของสารเคลือบผิว（ตัวเลข3 [A1]และ[B1]）。ฟองอากาศเกิดขึ้นในระหว่างสารเคมีที่อุณหภูมิสูง

ปฏิกิริยาของฟริตแก้วเคลือบด้วยเหล็กระหว่างแหวน网络process.14-15เคลือบผิวเคลือบฟันมีจำนวนมาก
รูขุมขนเล็กๆบางแห่งมีข้อยกเว้นของGP2118เคลือบฟันที่มีรูขุมขนกว้างไม่กี่ที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณที่105Μ米。เนื้อหาพรุนของT-001เคลือบวัดจะเป็น4.26％，ซึ่งต่ำกว่า12.72％สำหรับเคลือบGP2118。ตัวเลข3（A2）และ（b2）中แสดงการเชื่อมต่อสายเอ็ดเคลือบฟัน/เหล็ก马尼ที่ยื่นออกมาเล็กเฟเติบโตเป็นสารเคลือบผิวเคลือบฟันในรูปแบบจุดยึดต่างๆ。เหล่านี้อนุภาคนิล外延ปรับปรุงพันธะระหว่างเคลือบฟันและsubstrate.16เหล็กของ

ดึงปิดความแข็งแรง - ความหนาที่วัด，พื้นผิวที่ขรุขระ，และความแข็งแรงพันธะสามประเภทของไม้แปรรูปได้สรุปไว้ในตาราง4.ค่าเฉลี่ยและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของความหนาและพื้นผิวที่หยาบกร้านของแต่ละเคลือบจะถูกคำนวณจาก
27วัดที่นำมาจากสามตัวอย่างที่แตกต่างกันที่ถูกขัดจะมีชั​​้นที่พื้นผิวสำหรับการทดสอบการดึงออก。ค่าเฉลี่ยและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของความแข็งแรงพันธะของแต่ละเคลือบจะถูกคำนวณจากสามการทดสอบเลื่อนปิดดำเนินการ。มันสามารถเห็นได้จากตาราง4ที่เคลือบอีพ็อกซี่เป็นหนา（396Μ米）และT-001เคลือบฟันบางที่สุด（230Μ米）。การ

ความหยาบกร้านของสามเคลือบอยู่รอบๆ1Μ米，แสดงให้เห็นพื้นผิวเรียบในทุกตัวอย่าง。

ที่เสร็จสิ้นการทดสอบดึงออก，ตุ๊กตาและแตกหักพื้นผิวพื้นผิวที่จะแสดงในรูป4.ในการทดสอบพันธบัตรดึงออก，สี่โหมดความล้มเหลวที่เป็นไปได้รวมถึง：（1）แบ่งการยึดเกาะระหว่างพื้นผิวเคลือบและเหล็ก，（2）แบ่งการทำงานร่วมกันภายในชั้นเคลือบ，（3）แบ่งกาว，และ（4）แบ่งผสมหรือ杂木ประเทศแบ่งข้างต้นที่locations.17หลาย

เคลือบลงยามีโหมดความล้มเหลวในการผสม - volvingแบ่งภายในเคลือบที่（แบ่งเหนียว）และพักผ่อนในกาวที่ใช้ในการผูกพันดอลลี่เพื่อชิ้นงาน。เคลือบอีพ็อกซี่ยังมีโหมดความล้มเหลวผสมที่เกี่ยวข้องกับการแบ่งภายในเคลือบที่（แบ่งเหนียว），แบ่งระหว่างการเคลือบเหล็กและพื้นผิว（แบ่งกาว），และการพักผ่อนกาว。ไม่มีการแบ่งกาวสำหรับเคลือบผิวเคลือบฟันเพราะจุดยึดบนอินเตอร์เฟซเพิ่มพันธะระหว่างเคลือบเหล็กและพื้นผิวของมันดังแสดงในรูปที่มี3.ถอนรากถอนโคนระบุไว้，GP2118เคลือบมีความแข็งแรงพันธะสูงสุดกับค่าเฉลี่ยของ17.89兆帕，เคลือบอีพ็อกซี่มีความแข็งแรงพันธะต่ำสุดของ8.01兆帕，และT-001เคลือบมีความแข็งแรงพันธะของ16.85兆帕。

ตัวเลข5（一个）และ（ข）เป็นตัวแทนของ马尼รูปร่างลักษณะพื้นผิว连接เอ็ดแตกหักดังแสดงในรูปที่4（A2）และ（b2）中，ตามลำดับ。เมื่อดอลลี่ถูกดึงออกจากชิ้นงานเคลือบที่มุมขวา，แตกริเริ่มและแพร่กระจายไปทั่วขนาดใหญ่ฟองอากาศภายในเสื้อ - ไอเอ็นจีภายใต้แรงที่เพิ่มขึ้น。ตัวเลข6（一个）และ（ข）แสดงภาพSEMสำหรับส่วนครอสของSPEทดสอบ - cIMEnSในพื้นที่สี่เหลี่ยมของตัวเลข4（A2）และ（b2）中，ตามลำดับ。พื้นผิวแตกหักของชิ้นงานจะเรียบโดยทั่วไปกับขั้นต่ำยังคงเคลือบหนาประมาณ70ไมครอนและ
40ไมครอนสำหรับGP2118และT-001ยูง，ตามลำดับ。ในการเปรียบเทียบกับตัวเลข3，ตัวเลข6（一个）และ（ข）แสดงให้เห็นว่าพื้นผิวการแตกหักที่อยู่ห่างไกลออกไปจากพวกเขาชั้นพันธะที่สอดคล้องกันในการเชื่อมต่อเคลือบฟัน/สารตั้งต้นและผ่านชั้นที่อ่อนแอที่สุดในการเชื่อมต่อฟองอากาศขนาดใหญ่ในการเคลือบเพราะยึดมั่นเคลือบบนพื้นผิวเหล็กมีความเข้มแข็งเคมีกับการเจริญเติบโตของอนุภาค外延尖晶石ในเคลือบฟันในช่วงเคมีปฏิกิริยาในProcESS.16网络แหวน