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鎢合金電鍍工藝有望一舉解決石油機械腐蝕與磨損兩大難題
油田設備的“腐蝕”與“磨損”被稱為兩大世界級難題,全國約2.92萬口油井都存在不同程度的腐蝕與磨損,隨著我國油氣田開發(fā)年限和設備使用年限的增長更是每況愈下。
另外,高含硫原油進口量大幅增加,煉制設備的腐蝕問題同樣日益突出。
更加可怕的是,因腐蝕和磨損對設備安全穩(wěn)定運行帶來的不利影響會越來越突出。
在目前普遍使用的幾種主要電鍍工藝中,電鍍鉻工藝耐磨,成本低,但環(huán)境污染嚴重,且不耐氯離子腐蝕;化學鍍鎳磷工藝耐腐蝕卻不耐磨,成本也高;熱噴涂工藝各項技術指標均不錯,可是生產成本高,很難大范圍推廣。
據我國知名青年化工專家,美國加州大學博士后,湖南大學博導何鳳姣教授指出:“對磨損、腐蝕造成零件失效的研究表明,這些失效大都發(fā)生在材料表面。利用表面工程的技術手段對材料表面進行處理,改善材料的表面性能,會有效地延長零件使用壽命,因此,表面工程在石油石化工業(yè)中具有重要地位?!?/p>
“從目前來看,只有鎢合金電鍍技術性能大幅提高,其硬度與耐磨性和電鍍鉻相當,但是耐酸耐堿,生產成本低廉,而且可以根據石油井下的具體作業(yè)情況配置電鍍液,實施相應的電鍍工藝,滿足其作業(yè)要求。
現在,同樣的環(huán)境下,采用鎢合金電鍍的設備使用壽命高出好幾倍?!? 何鳳姣教授解釋說,“鎢合金電鍍之所以性能如此優(yōu)越,是因為鎢合金電鍍后所得的鍍層是新的合金材料,鍍態(tài)為非晶結構,經不同的熱處理工藝,可轉變?yōu)榉蔷A雜納米晶或納米晶結構,經國家權威部門檢測,該合金具有很好的耐磨性,很好的耐酸、耐堿、耐鹽霧性能,以及優(yōu)異的抗高溫氧化性能,與基底材料有很好的結合力。”
鎢合金電鍍工藝在石油機械行業(yè)的應用,不但可以解決電鍍鉻帶來的污染問題,更重要的是可以提高中國石油機械制造業(yè)各類關鍵性零部件產品的性能,給整個石油機械制造業(yè)帶來了變革,促進了產業(yè)鏈的整體升級,特別是防腐抗硫油井臂和抗硫鉆桿可應用于H2S含量大于等于15萬PPM,CL-含量達150克/L的極端腐蝕環(huán)境,使我國在該產業(yè)上達到國際領先的水平,解決了我國高端鉆采設備依賴國外進口設備的現狀。