材料保护

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吴勇, 杨汉哲, 孙清云, 陈辉, 夏思瑶

材料保护. 2023, 56(9): 1-10. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0206

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TiAlCN 等硬质涂层能提高金属工件的表面硬度、耐磨性及抗腐蚀性，从而有效提高高速旋转条件下服役的刀具、磨具及汽车零部件的精密度和使用寿命。综述了TiN 添加Al、C 元素形成的TiCN、TiAlN 及TiAlCN 涂层的结构及应用，总结了添加元素Al、C 对涂层结构及性能的影响及其作用机理。归纳了近几年TiCN、TiAlN 及TiAlCN 涂层的制备方法，包括直流磁控溅射法(DCMS)、高功率脉冲磁控溅射法(HiPIMS)、中温化学气相沉积法(MTCVD)和激光化学气相沉积法(LCVD)等，并对多元TiN 涂层的未来发展方向进行了展望。

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桥梁支座用滑板材料摩擦学研究进展

詹胜鹏, 李瑞泽, 马长飞, 贾丹, 段海涛, 荆国强, 马利欣, 杨田, 李晓静

材料保护. 2023, 56(9): 11-21. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0207

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桥梁支座滑板材料是桥梁支座实现承载、滑动和转动的关键零件。阐述了桥梁支座用滑板的结构及工况特点，介绍了不同极端环境对桥梁支座材料的使用寿命和摩擦学性能的影响，介绍了聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯以及其它典型桥梁支座用滑板材料的研究现状与发展动态，并对比它们的异同点，在此基础上分析了桥梁支座用滑板材料摩擦学性能的未来发展趋势。

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2A12铝合金水基切削液的缓蚀和润湿性能研究

李英朋, 张于涛, 姜春泉, 滕旭, 占稳

材料保护. 2023, 56(9): 22-29. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0208

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为设计和制备2A12 铝合金用水基切削液，确保加工后表面无锈蚀，采用响应曲面法优化配方中三乙醇胺(TEA)、十二碳二元酸(DC12)和乙二胺四乙酸(EDTA)添加量，并考察对2A12 铝合金的协同缓蚀作用，引入酰胺改性植物油(AMV-1)和自乳化酯(SEE)提高配方防蚀效果，通过添加表面活性剂增强配方体系的润湿性能，最后结合红外光谱和分子结构分析阐明AMV-1 和SEE 缓蚀性能的构效关系。结果表明：TEA、DC12 和EDTA 是影响2A12 铝合金腐蚀的显著性因素，TEA 和DC12 存在交互作用，最优添加量(质量分数，下同)分别为11.10%、1.70%和0.44%；添加8.0%(质量分数)AMV-1 和2.0%(质量分数)SEE 可使铝合金表面无腐蚀和变色；聚醚L44可提高配方润湿性能，当添加2.0%(质量分数)时，表面静态接触角从49.732°降至36.451°；AMV-1、SEE 分别与铝合金表面形成配位化合物保护膜层和疏水膜层从而起到缓蚀效果。

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CVD法制备铝化物涂层组织结构的温度依赖效应

齐浩雄, 吴勇, 刘梅军, 孟国辉, 孙清云, 陈同舟, 段海涛, 杨冠军

材料保护. 2023, 56(9): 30-38. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0209

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铝化物涂层制备技术由于非视线性沉积优势广泛应用于燃气轮机关键热端部件上，可在部件外表面以及内腔表面制备抗氧化耐腐蚀铝化物涂层。涂层的组织结构是影响其服役性能的关键，然而如何调控铝化物涂层的组织结构从而获得理想性能的涂层是目前研究的难点问题。针对这一问题，研究了关键制备参数温度对铝化物涂层组织结构的影响作用。首先，采用化学气相沉积方法(CVD)在Mar-M247 镍基高温合金表面制备了不同沉积温度下的铝化物涂层。然后，采用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)以及能谱分析仪(EDS)分析了铝化物涂层的显微组织结构、物相组成以及合金元素在涂层中的分布情况。结果表明，不同沉积温度下所得到的铝化物涂层均为双层结构，外层是富含Al 元素的β-NiAl 层，内层为富含拓扑密排相(TCP)的互扩散层；随着沉积温度的升高，β-NiAl 层与互扩散层的厚度逐渐增加，两者与温度之间具有正相关关系。本研究揭示的温度参数对铝化物涂层组织结构的作用规律可为高性能CVD 法铝化物涂层的制备提供参考。

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等离子喷涂NiCrMo-NiCrBSi合金减摩涂层的摩擦磨损性能

董昕远, 邓建基, 雒晓涛, 李长久

材料保护. 2023, 56(9): 39-47. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0210

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内燃机在工作时活塞环与缸套发生摩擦，将造成能量损失与缸体的磨损损伤。针对缸套与活塞环的摩擦磨损问题，采用复合材料理论设计了成分为NiCrMo-30%NiCrBSi 的复合减摩涂层。利用大气等离子喷涂技术，采用NiCrMo-NiCrBSi 混合粉末制备了减摩涂层，研究了该涂层的断面组织、硬度及其在模拟缸套-活塞环摩擦磨损条件下的摩擦磨损行为。试验结果表明，采用混合粉末喷涂，可以获得结合良好、硬度适中(564 HV3 N)的复合涂层。在干摩擦磨损条件下，NiCrMo-NiCrBSi 复合涂层表现出优异的综合耐磨损性能，涂层自身与对磨件(销)的磨损量都较小，且表面可生成MoO2，降低摩擦系数；在油润滑磨损条件下，由于表面生成MoS2，摩擦系数显著降低(稳定后约为0.1)，复合涂层与摩擦副的磨损几乎可以忽略。

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冷热复合处理对CrN涂层结构及力学性能的影响

朱睿, 王谦之

材料保护. 2023, 56(9): 48-53. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0211

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为了改善CrN 涂层的塑性变形能力，通过增强阴极弧磁控溅射技术在316L 不锈钢上制备了CrN 涂层。利用管式炉和液氮对CrN 涂层分别进行冷处理、热处理以及冷热复合处理。通过X 射线衍射仪(XRD)、X 射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)以及纳米压痕仪表征涂层在后处理前后的微观结构、形貌特征、残余应力及力学性能。结果表明：经过后处理的CrN 涂层硬度均有小幅度降低，但其塑性变形能力均提高。其中，先热后冷复合处理几乎保持CrN 涂层硬度不变(仅降低0.7%)，同时提高了其塑性变形能力(提高3.1%)，增强了其韧性。

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熔烧温度对铌钨合金表面硅化物涂层显微组织和抗高温氧化性能的影响研究

杨涛, 汪欣, 王振宇, 李晴宇

材料保护. 2023, 56(9): 54-62. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0212

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硅化物涂层是航天航空用铌合金高温结构部件最常用的高温防护涂层，为了提高硅化物涂层的性能以满足铌合金高温结构部件越来越严苛的服役条件，采用料浆熔烧法在铌钨合金表面制备硅化物涂层，并通过改变涂层熔烧温度(1 350，1 400，1 450，1 500 ℃)，研究熔烧温度对涂层微观结构和抗高温氧化性能的影响。结果表明：4 种熔烧温度涂层致密层的主成分为(Nb，X)Si2(X 为Zr、Cr 和Ti)，过渡层为稳定的Nb5Si3；涂层在1 600 ℃高温下氧化2 h，氧化反应主要发生在表面的疏松层，Si、Zr、Ti、Cr 等元素发生了选择性氧化，ZrO2作为“氧化物钉”弥散在SiO2玻璃膜中，涂层展现出良好的抗高温氧化性能。熔烧温度为1 350 ℃样品的抗高温氧化性能最优。

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氧化石墨烯增强碳纤维磷酸盐粘结陶瓷涂层在不同温度下的摩擦学性能

斯帅, 卞达, 赵永武

材料保护. 2023, 56(9): 63-67. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0213

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为提高碳纤维(CF)在磷酸盐粘结陶瓷涂层(PBCC)中的界面性能，从而提升高温下PBCC 的耐磨损性能，采用电泳沉积法将氧化石墨烯(GO)片材附着到碳纤维(CF)表面，制备出CF-GO 杂化纤维，研究未添加和添加CF-GO 杂化纤维的PBCC 在不同温度下的摩擦学行为。利用扫描电镜(SEM)和拉曼光谱表征CF-GO 样品的表面形貌和结构。利用SEM、摩擦磨损试验机和光学轮廓仪对未添加和添加CF-GO 杂化纤维的PBCC 在不同温度下的摩擦学性能进行表征。结果表明：随着温度从25 ℃升至100 ℃，未添加和添加2%(质量分数)CF-GO 杂化纤维的PBCC 的摩擦系数均随温度的升高而升高，并且添加杂化纤维的涂层的摩擦系数波动值明显低于未添加杂化纤维的涂层；添加2%CF-GO 杂化纤维的PBCC 的摩擦系数在不同温度下均小于未添加杂化纤维的PBCC，由此可知，杂化纤维的引入有效降低了涂层的摩擦系数以及当摩擦工况的温度升高时摩擦系数的波动值，提高了涂层的摩擦学性能的稳定性；常温下添加CF-GO 杂化纤维的PBCC 的磨损量高，高温下未添加CF-GO 杂化纤维的PBCC的磨损量高，由此可知，CF-GO 杂化纤维的加入在常温下使涂层磨痕两边隆起的高度降低，并降低了涂层的耐磨性，而在高温下使涂层磨痕两边隆起的高度提高，改善了涂层的耐磨性。

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四硼酸锂电解液浓度对Zr-4合金微弧氧化陶瓷层的影响

黄佳俊, 金凡亚, 胡俊达, 刘昊, 黄熠, 但敏, 万俊豪, 唐国庆, 张勇

材料保护. 2023, 56(9): 68-74. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0214

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为了提高Zr-4 合金在核工业中的服役性能并避免引入杂质元素，以Li2B4O7 为电解液在Zr-4 合金表面制备微弧氧化陶瓷层，研究了Li2B4O7 浓度对微弧氧化陶瓷层的物相组成、微观形貌、膜层厚度、硬度、粗糙度、耐磨损和耐腐蚀性能的影响。结果表明：当ρ(Li2B4O7)＝3～15 g/L 时，随着Li2B4O7 浓度的增加，电解液的电导率持续增加，陶瓷层的粗糙度总体持续增加，只在电解液浓度从6 g/L 变化到9 g/L 时稍有下降，微弧氧化陶瓷层厚度先在ρ(Li2B4O7)＝3～9 g/L 范围内持续下降，后在ρ(Li2B4O7)＝9 ～15 g/L 范围内上升；陶瓷层的硬度先是在ρ(Li2B4O7)＝3～6 g/L 范围内下降，后在ρ(Li2B4O7)＝6 ～15 g/L 范围内上升。陶瓷层全部由单斜相氧化锆(m-ZrO2)构成。随着电解液中Li2B4O7 浓度的增加，陶瓷层的孔隙率下降，微孔尺寸变化不大，陶瓷层的摩擦系数在ρ(Li2B4O7)＝3～12 g/L 范围内持续增加，在ρ(Li2B4O7)＝15 g/L 时下降。综合比较，在Li2B4O7 浓度为15 g/L 的电解液中可以获得厚度适中、硬度较好、表面平整连续、孔隙率和孔径尺寸均较小、耐磨损和耐腐蚀性能均较好的陶瓷层。

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FeMnSi/B10偶对在不同温度3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为

种建涛, 赵杰, 林成新, 于跃群

材料保护. 2023, 56(9): 75-82. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0215

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B10 海水管道与FeMnSi 记忆合金管接头连接使用易发生电偶腐蚀。为明确FeMnSi/B10 的电偶腐蚀机理，通过电化学测试、腐蚀失重法、SEM、EDS 分析了FeMnSi/B10 偶对在不同温度的3.5%(质量分数)NaCl 溶液中的腐蚀行为、腐蚀形貌和腐蚀产物成分。结果表明：FeMnSi/B10 发生电偶腐蚀时，FeMnSi 为阴极，B10 为阳极。FeMnSi 和B10 的腐蚀热力学趋势和腐蚀速率均随温度的升高而增加。 FeMnSi/B10 偶对电偶电流密度在初期急剧下降，随着时间的延长而减慢，最后达到稳定值。当温度从25 ℃升高至45 ℃时，偶对的电偶电流密度增大了约1倍，说明FeMnSi/B10 偶对的耐蚀性对温度较为敏感。随着温度的升高，B10 的腐蚀形式由晶间腐蚀发展为剥蚀。FeMnSi 记忆合金的腐蚀产物为Fe2O3、Fe3O4、FeOOH，B10 铜镍合金的腐蚀产物为Cu2O、Cu2Cl(OH)3。

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CeO₂加入含量对铁基合金涂层显微组织和摩擦学性能的影响

吴龙金, 苏杨彬, 郭岩

材料保护. 2023, 56(9): 83-89. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0216

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为改善12Cr1MoV 钢表面的磨损性能，以铁合金粉和CeO2粉的混合物为原料，采用激光熔覆技术在12Cr1MoV 钢表面制备含CeO2铁基合金涂层，研究原料中CeO2质量分数(0 ～1.5%)对涂层的金相组织、物相组成、显微硬度、摩擦磨损性能、冲击磨料磨损性能的影响。结果表明：CeO2的加入能够对涂层起到减少缺陷和细化晶粒的作用，当CeO2质量分数为1.0%时，涂层组织致密、细化效果最明显、涂层组织最好。 CeO2的加入对涂层物相组成有明显影响，含CeO2涂层由Fe(Cr)固溶体、CeNi3和Cr23C6组成。随着CeO2含量的增加，涂层硬度呈现先升高后降低的趋势，摩擦因数、摩擦磨损质量损失和冲击磨料磨损质量损失呈现先降低后增加的趋势；当CeO2的质量分数为1.0%时，涂层的显微硬度最高，比未添加CeO2涂层提高了23.6%。添加1.0%CeO2涂层的平均摩擦因数、摩擦磨损质量损失和冲击磨料磨损质量损失显著低于基材和其他涂层。

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典型车轮用钢在中性盐雾环境下的初期腐蚀行为研究

李浩源, 王姗姗, 张大伟, 肖宝亮, 魏延根

材料保护. 2023, 56(9): 90-97. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0217

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为解决车轮用钢服役过程中的大气腐蚀问题，通过中性盐雾试验研究了590 MPa 和780 MPa 级别2 种汽车车轮用钢590CL 和780CL 在5%NaCl 溶液中性盐雾环境下的初期腐蚀行为，并采用辉光光谱仪、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X 射线衍射仪(XRD)和电化学测量等手段表征了盐雾试验后腐蚀产物的形貌、结构、腐蚀速率及电化学行为。结果表明，在中性盐雾试验48 h 后，2 种车轮用钢表面均出现红锈，二者腐蚀速率为590CL＞780CL。在3.5%NaCl 溶液中测量的极化曲线和电化学阻抗谱结果与上述结果有较好的一致性。 590CL 和780CL 这2 种钢材的腐蚀产物主要为γ-FeO(OH)，还含有部分α-FeO(OH)和Fe3O4，腐蚀产物对基体基本没有保护作用。

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文物贴金用传统金胶漆耐湿污染大气腐蚀性能的研究

田兴玲, 贾政, 沈大娲, 胡凤丹

材料保护. 2023, 56(9): 98-103. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0218

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根据重庆大足所处的酸雨雾环境条件，采用多种模拟加速老化试验，并结合红外光谱、接触角和形貌观察等分析手段，研究了文物贴金用传统金胶漆耐湿污染大气腐蚀的情况。结果表明：大气酸雨污染加速了水的干湿交替环境对金胶漆的影响。光照、湿度和污染大气的干湿交替环境对金胶漆都有不同程度的影响，其中污染大气的干湿交替环境对金胶漆的耐老化性能破坏最严重，最终导致了金胶漆材料的腐蚀破坏。

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桥梁拼接环氧胶的制备及防护性能研究

杨建根, 殳魏, 刘洪义, 徐小梅, 张鸿, 刘栓

材料保护. 2023, 56(9): 104-109. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0219

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鉴于海洋大气苛刻的腐蚀环境及钢筋混凝土桥梁长寿命设计要求，对桥梁拼接胶的综合性能要求不断提高。研制了一种海工桥梁拼接用环氧胶，探究了不同固化剂和颜基比(P/B)对环氧胶性能的影响，通过电化学工作站、耐盐水性能和中性盐雾加速试验对环氧胶防腐性能进行了评价。结果表明：研制的环氧胶的拉伸强度和压缩强度分别达到22.1 MPa 和92.7 MPa，分别通过中性盐雾2 000 h 和盐水浸泡2 000 h 试验后，漆膜完整，无腐蚀和剥落迹象。 100 μm 环氧胶在3.5%NaCl 中的电化学腐蚀速率约是纯碳钢的1/1 000，说明研制环氧胶具有良好的腐蚀防护功能。

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喷丸处理对2219铝合金搅拌摩擦焊焊接残余应力的影响

叶玉全, 陈波, 曾鹏, 张鑫, 陈旦

材料保护. 2023, 56(9): 110-115. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0220

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对2219 铝合金板进行了搅拌摩擦焊(FSW)和喷丸处理，采用X 射线衍射仪(XRD)测量了搅拌摩擦焊和喷丸产生的残余应力，分析了残余应力的分布特征，研究了弹丸直径、弹丸材料、喷射距离等参数对搅拌摩擦焊接残余应力分布的影响。结果表明：焊接后，焊缝附近存在较大的残余拉应力，焊缝中心线±20 mm 范围内的平均应力高达100.9 MPa，而远离焊缝的母材区域接近零应力状态；喷丸后，试样残余应力分布发生显著变化，表层残余应力表现为压应力，并且该压应力数值随着深度的增加先增大后减小，最后保持为拉应力；增大弹丸直径可提高最大残余压应力值和残余压应力层深度，但当弹丸直径继续增大至1.2 mm 时，最大残余压应力值不再继续增大；选用合适的弹丸材料可获得理想的残余压应力分布情况；随着喷射距离的增大，最大残余压应力值和残余压应力层深度先增大后减小。

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水性多功能涂料的制备及其性能研究

问娟娟, 刘浪浪, 高洁, 仝红娟

材料保护. 2023, 56(9): 116-119. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0221

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近年来，我国有很多陈旧的建筑外墙亟待翻新。前期研究开发出一款双组分的水性底面合一涂料，然而存在色差难以控制、施工时间受限、双组分之一的粉料组分易出现受潮等问题。因此，特设计一款单组分水性多功能涂料，可以很好地解决上述问题。结果表明：该涂料耐洗刷性测试5 000 次无异常；透水性测试为0.4 mL；涂膜的抗泛碱性和抗盐析性测试均为72 h 无异常；水性多功能涂料在水泥基材上无处理的粘结强度最大为2.7 MPa，碱处理的粘结强度最小为1.4 MPa，粘结强度保持率(1.4/2.7)为52%；潮湿处理之后，水性多功能涂料在平整釉面瓷砖粘结强度保持率(3.1/4.3)为72%，非平整釉面瓷砖粘结强度保持率(2.6/3.4)为76%。该水性多功能涂料不仅同时达到了外墙涂料底漆和面漆的性能要求，又在一些极端环境条件的基材上具有一定的柔韧性和良好的附着力，应用前景良好。

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冷喷涂及电弧喷涂铁涂层工艺及其性能对比

曹达华, 万鹏, 周瑜杰, 杨玲, 李洪伟

材料保护. 2023, 56(9): 120-124. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0222

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针对在铝质锅具表面喷涂导磁涂层的2 种工艺(冷喷涂和电弧喷涂)的制备条件及涂层性能进行了较为详细的研究及分析，为铝质锅具表面涂覆高性能导磁涂层的工艺应用提供依据。借助扫描电子显微镜、拉伸试验机、盐雾试验箱、热震试验箱研究了2 种工艺所制备涂层的截面形貌与成分、结合强度、耐蚀性能、耐冷热冲击性能及电磁性能变化率。结果表明，所制备涂层都具有良好的电磁加热性能。采用冷喷涂制备的导磁涂层在结合强度、耐蚀性能和耐冷热冲击性能方面都明显优于传统的电弧喷涂所制备的导磁涂层，采用冷喷涂制备的导磁涂层的电磁性能变化率明显小于传统的电弧喷涂制备的导磁涂层。但是采用电弧喷涂的铁涂层在使用过程中的噪音低于采用冷喷涂的铁涂层。

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浅析铝合金汽车轮毂无铬钝化剂成膜机理

陈应胶, 陈笔鸿, 严李强, 李烜, 刘万青

材料保护. 2023, 56(9): 125-128. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0223

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为了对铝合金汽车轮毂用无铬钝化成膜的成膜机理进行研究，采用电化学方法结合X 射线光电子能谱(XPS)、原子力显微技术(AFM)研究铝合金汽车轮毂无铬化学转化膜的成膜作用及其成膜机理。结果表明，在化学转化膜的形成过程中，有机物和锆、氧化合物将竞争生长，成膜初期无机锆、氧化合物具有较快的反应成膜速度，随着成膜时间的延长，有机物组分硅烷、树脂慢慢形成化学键成膜，形成无机/有机完整连续体，从而起到更好的耐腐蚀协调作用。

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活塞-缸套系统表面织构设计与发展分析

罗海, 陈文刚, 程家豪, 魏北朝, 郭思良

材料保护. 2023, 56(9): 129-141. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0224

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表面织构技术作为一种有效的减摩抗磨方法已被广泛应用于改善活塞-缸套系统摩擦副的摩擦学性能研究中，但活塞-缸套系统表面织构的摩擦机理研究以及织构设计体系仍不够完善。因此，为了更好地拓宽表面织构技术在此领域的广泛应用，系统地总结了表面织构的研究目的和发展现状，从表面织构的摩擦机理及其产生原因展开讨论，之后从表面织构形貌和方向(凹坑织构、沟槽织构)、织构几何参数(深度、直径、纵横比、面密度和角度)、分布位置(活塞环、缸套)、分布形式(全织构分布、部分织构分布)等方面进行了分类综述，阐述了目前研究较少的复合织构和复合改性的相关研究进展情况，最后结合现有研究和未来需求，对表面织构应用于活塞-缸套系统摩擦副亟待解决的问题和今后发展趋势进行了总结和展望。

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水工环境下环氧树脂防护修复材料耐老化性能和服役寿命评价的研究进展

江璐, 冯菁, 熊泽斌, 王金凯, 王媛怡

材料保护. 2023, 56(9): 142-153. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0225

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在水利水电工程中，环氧树脂广泛应用于水工建筑物表面防护和修复处理。然而，随着服役时间的延长，环氧树脂防护修复材料逐渐发生老化失效问题，尤其长期处于紫外、湿热等水工环境下其耐老化性能和服役寿命面临巨大挑战。综述了环氧树脂防护修复材料的耐老化性能试验方法及规范、耐老化性能评价指标和涂层寿命预测方法的研究现状，提出了未来的重点研究方向。

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油井管螺纹的表面处理技术研究及进展

鲁喜宁, 杨玭, 欧阳志英

材料保护. 2023, 56(9): 154-160. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0226

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螺纹连接是油井管常用的部件，用于连接油套管、钻具等并传递动力。螺纹连接失效是油井管最常见的失效方式，螺纹的表面状态对连接部件的安全、稳定使用有重要影响。从油井管螺纹表面处理的必要性、螺纹表面热处理、镀层、固体润滑涂层等方面综述了表面处理技术在油井管上的应用与研究现状。粘扣是螺纹表面处理要解决的关键问题，着重介绍了激光热处理、氮化、固体润滑涂层等工艺对螺纹抗粘扣效果的影响，并简单介绍了冷滚压、喷砂等机械表面处理方法对材料表面疲劳性能的提升作用。

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缓蚀剂联合阴极保护套管的内防腐技术研究

徐建国, 陈作明, 赵凯峰, 陈伟, 张鑫鑫, 邓菁玉, 李宁, 王晨, 吕祥鸿

材料保护. 2023, 56(9): 161-168. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0227

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针对油井套管的内腐蚀问题，采用高温高压失重试验及极化曲线、交流阻抗谱和恒电位极化等电化学测试技术，结合有限元模拟计算，研究了固体缓蚀剂联合阴极保护的套管内防腐技术及其协同促进机制。结果表明：固体缓蚀剂现场加注浓度为120 mg/L 时，其对J55 套管的缓蚀率为85.91%，满足标准要求，但腐蚀速率仍然较高，为0.307 9 mm/a；该固体缓蚀剂为阴极型缓蚀剂，阴极保护可显著促进缓蚀剂粒子的吸附阻滞效果，外加－50 mV 阴极极化电位后，缓蚀剂吸附极化电阻由505.59 Ω·cm2增加到1 878.50 Ω·cm2；通过有限元模拟软件计算得到高温铝阳极对J55 裸钢管的保护距离仅11.104 m，采用固体缓蚀剂联合牺牲阳极阴极保护措施后，固体缓蚀剂延长了牺牲阳极的保护距离，随着缓蚀剂覆盖率的增加，有效保护距离不断延长，当覆盖率达到98%时，有效保护距离超过100 m；固体缓蚀剂和阴极保护具有协同促进作用，室内实验得到联合作用下J55 套管均匀腐蚀速率降低到0.010 2 mm/a，缓蚀率达到99.53%，具有优异的保护效果。

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基于X70钢腐蚀检查片的交流腐蚀安全边界测试探析

吴广春, 曹国飞, 陈玉亮, 张梦梦, 王修云, 杜艳霞

材料保护. 2023, 56(9): 169-176. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0228

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以在国内6 个城市埋设阴极保护腐蚀检查片开展现场测试为研究手段，结合部分室内腐蚀模拟试验结果，通过试片的阴极保护和干扰参数与腐蚀速率的关联性分析初步建立了交流干扰下埋地管道阴极保护安全边界，结论如下：交流干扰下试片的腐蚀速率随试片面积增大而减小；建立了基于极化电位的交流腐蚀安全边界：控制极化电位位于－0.85～－1.20 V(vs CSE)区间且交流电流密度小于30.0 A/m2或控制极化电位位于－0.95 ～－1.10 V(vs CSE)区间且交流电流密度小于100.0 A/m2；建立了基于直流电流密度的交流腐蚀安全边界：控制直流电流密度位于0.15～20.00 A/m2区间且交流电流密度小于30.0 A/m2或控制直流电流密度位于0.15～1.08 A/m2区间且交流电流密度小于100.0 A/m2；建立了基于pH 值的交流腐蚀安全边界：控制pH 值位于10.0 ～14.0 区间且交流电流密度小于30.0 A/m2或控制pH 值位于11.3～12.5 区间且交流电流密度小于100.0 A/m2。

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渤海湾油套同压气井腐蚀速率的预测方法研究

和鹏飞, 宋峙潮, 万祥, 徐彤, 曹渝林

材料保护. 2023, 56(9): 177-181. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0229

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渤海E 油田21 世纪初有大批油气井投产，随着该油田生产进入中后期，气井普遍存在环空带压现象，严重的可能发展为油套同压，带来了严重的管材腐蚀危害，会造成油气泄露、环境污染等严重的安全问题。为保障老井生产安全性、突破增产作业中的技术局限，调研了不同因素对油气井管体腐蚀速率的影响，统计了渤海E 油田5 口气井运行情况，探讨了可能造成腐蚀的介质种类，使用不同方法检测了油套管体完整性，结合室内实验结果及实际工况，预测了上述5 口气井油套管的腐蚀速率，为判断油套管腐蚀程度提供了依据。

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海底管线节点外防腐技术及其对阴极保护的影响

朱加祥, 贾光猛, 李晔, 杨畅, 刘瑞凯, 付现桥, 吕赋飞洋

材料保护. 2023, 56(9): 182-187. DOI：10.16577/j.issn.1001-1560.2023.0230

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海底管线现场焊接处(节点)防腐失效是管道外防腐失效的最主要因素，防腐涂层质量的好坏直接关系到整个海底管道的安全运营。海底管道的节点防腐一般常采用热收缩带、熔结环氧粉末和复合涂层等形式，相比于热收缩带和熔结环氧粉末，复合涂层节点防腐材料的涂层破损率最低，节点填充的防腐管比无填充的防腐管具有更低的涂层破损率，节点处填充不仅提供机械保护，还影响阴极保护的电流需求量。另外，研究显示，三层聚丙烯包覆(3LPP)防腐的管道较熔结环氧粉末涂层(FBE)和三层聚乙烯包覆(3LPE)的防腐管的涂层破损率都低，保温管道的涂层破损率最低，海底保温管道对阴极保护电流具有屏蔽效应，只有存在节点防腐层破损时，阴极保护电流才会流入到被保护管道表面对其进行保护。

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2023年, 第56卷, 第9期　刊出日期：2023-09-15

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