毕业设计（论文）-镍磷化学镀在石油管道的应用

成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书文摘要PAGEPAGE10成都纺织高等专科学校机械工程与自动化系毕业设计(论文)任务书题目名称：镍磷化学镀在石油管道的应用成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书中文摘要成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书中文摘要PAGEI摘要本文探讨了石油管道注水井不用镊磷镀与使用镊磷镀的不同效果。探讨表明：应用镍磷镀油管能减少油管的腐蚀，确保井下管柱正常工作。文章认为镍磷镀油管可延长油管使用寿命2～3年。镍磷镀油管防腐，可有效地防止注水井油管的腐蚀。特别对于分注井井下管柱，该工艺的使用可减少井下事故的发生，保证了注井正常工作，提高了注水开发效果。化学镀镍的对象是具体的工件，进厂待镀的工件状况，包括工件材质、制造或维护方法，工件尺寸和最终使用情况是不同的；因此前处理方法应有所不同。在确定正确的前处理工艺流程时，必须对工件善有充分的了解。合金类型为保证镀层足够的结合力以及镀层质量，必须鉴定基体材质。某些含有催化毒性合金成分的材料在镀前处理时加以表面调整，保证除去这些合金成分后才能进行化学镀镍。例如：铅（含铅钢）、硫（含硫钢）、过量的碳（高碳钢）、碳化物（渗碳钢）等。因为这些物质的残留会产生结合力差和起泡问题。而且，在未除净这些物质的表面、镀层会产生针孔和多孔现象。另一种处理方法是在镀前采用预镀的方法隔离基体才料中有害合金元素的影响。在不清楚待镀工件材质而且又不可能进行材料分析的情况下，必须进行预先试验，试合格后方可处理工作。工件的制造历史钢件表面状况由于渗碳、渗氮、淬火硬化后提高表面硬度是重要的变化途径之一。通常化学镀镍在硬度范围HRC58-62的铁件表面上镀层的结合力是难以合格的。一方面，上述硬度范围的工件必须进行特别的清洗方法，即在含氰化物的溶液中周期换向电解活化或其它合适的电解清洗，以便溶解除去表面的无机物质诸如碳化物。另一方面，在施镀中产生的表面应力，诸如航天工业用的表面有较高张应力的工件，必须在镀前镀后进行去应力处理，以获得合格的结合力。在制造过程中工件表面大量通讯以除去的机械润滑油和抛光剂等也必须在镀前清除干净。工件的维修历史工件维修时为除去表面的有机涂层、铁锈或氧化皮，采用喷砂处理，这种工件是化学镀前最难处理的。因为这些工件表面不仅嵌进了残留物质，而且腐蚀产物附着得很牢。在这种情况下，应先采用机械方法清洁表面，以保证后续化学清洗和活化工序的质量。为除去工件表面嵌进的油脂和化学脏污，有时预先烘工件十分有效，尽管这不是唯一的好用的清除方法。工件的几何尺寸许多工件的几何赃妨碍了采用某前处理技术，如大尺寸的容器以及内表面积很大的管件就是如此。通常清洗和活化钢件应包括电解清洗和活化，在上述情况下，应采用机械清洗、化学清洗和活化更为可行。对于具有盲孔和形状复杂的零件，需要加强清洗工序以解决除去污垢、氢气泡逸出和溶液带出的问题。在工件吊挂和放置方法上也应考虑解决上述问题。工件非镀面的阻镀问题许多工件要求局部化学镀镍，因此必须彩屏蔽材料将非镀部分保护起来。屏蔽材料可用压敏胶带、涂料、专用塑料夹具等。当然市场上现在有商品的阻镀涂料（或叫保护漆）出售，并且高级一点的，可以镀后轻松除去，用专用溶剂溶解后可以反复使用。化学清洗浸洗是化学镀前处理的重要步骤之一，其重要的功能在于清除工件表面的污垢，为保证清洗效果，通常使用清洗剂、机械搅拌和加温。采用碱性清洗剂时必须加热至60-80℃，以便彻底清洗污垢，大多数碱性清洗采取浸洗并且强力搅拌，也可以采用喷淋清洗方式。市售的浸洗清洁剂的质量和去污能力差异很大，因此根据工件污染程度选用清洁剂是很重要的。电解清洗电解清洗化学镀镍活化处理前的末道清洗方法，多适用于精密零件。直流电解清洗即阻极电解清洗的优点在于工件表面产生大量的氢气增加了洗涤效果；其缺点在于工件带负电，因而吸附清洗溶液中的铜、锌和其它金属离子、皂类和某些胶体物质，在工件上形成疏松的电极泥以致带去。电解清洗时采用周期换向电注，当工件为阳极时，迫使工件表面带正电荷的离子和污垢脱离。而且工件表面生成的氧气有利于有效地洗涤掉嵌牢在工件上的污垢，由清洗溶液中的清洁剂去润湿污垢，乳化转换掉污垢。水洗两个前处理工序之间的水洗工序，目的在于防止上道工序带出的溶液对下道工序溶液的污染和从工件表面清除污垢、金属离子污染和电极泥，以保证镀层结合力合格。水洗工序进行得好坏与设计出一个好的工艺流程是很重要的，应避免共用漂洗，即回头至先前用过的槽中漂洗的现象出现。关键字腐蚀镍磷镀抗腐蚀性成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书英文摘要成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书英文摘要PAGEIIIABSTRACTThistextinquiryintopetroleumpipingtonoteneednotNiofwaterwellPtoplatewithusagetheNi-Pplateofdifferentresult.Inquiryintoenunciation:TheappliedNi-Pplatesthecorrosionthatthepipelinecanreducepipeline,insuringwelltodescendtubepillartoworknormally.ThearticlethinksNi-P'splatingpipelinecanprolongpipelineservicelifefor2～3years.TheNi-Pplatespipelineantisepsis,canpreventfromnotingthecorrosionofwaterwellpipelineavailably.Speciallynotetothecenttidydescendtubepillar,theusageofthatcraftcanreducetheoccurrencethatthewelldescendstrouble,promisingtonotewelltoworknormally,raisingtonoteboilinghairresult.Chemistrynickelplatingobjectistheconcreteworkpiece,entersshopworkpiececonditionwhichtreatsplates,includingtheworkpiecematerialquality,themanufactureorthemaintenancemethod,theworkpiecesizeandthefinallyserviceconditionisdifferent;Thereforefronttheprocessingmethodshoulddifferfrom.Processesthetechnicalprocesswhendeterminationcorrectfront,mustfriendlyhavethefullunderstandingtotheworkpiece.Thealloytypeforguaranteedthecoatingenoughbindingforceaswellasthecoatingquality,mustappraisethesubstratematerialquality.Certainincludesthecatalysistoxicalloyingconstituentmaterialprocesseswhenplatingtoperformthesuperficialadjustment,guaranteedcancarryonchemistrynickelplatingafterthesealloyingconstituent.Forexample:Lead(includingleadsteel),sulfur(includingsulfursteel),excessivecarbon(high-carbonsteel),carbide(carburizingsteel)andsoon.Becausethesematerialsremaincanhavethebindingforcedifferenceandbubblethequestion.Moreover,inhasnoteliminatedonlythesematerialsurface,coatingcanproducethepinholeandtheporousphenomenon.Anotherprocessingmethodisthemethodisolationsubstratewhichusesinfrontofplatingplatesinadvanceonlythenforeseesaccuratelytheharmfulalloyingelementtheinfluence.Intreatsnotclearlyplatestheworkpiecematerialqualitymoreovernotnotimpossiblytocarryonthematerialanalysisinthesituation,mustcarryonexperimentsinadvance,aftertriesqualifiedFangKetoprocessthework.Becauseaftertheworkpiecemanufacturehistorysteelstocksurfaceconditionthecementation,azotize,thequenchhardeningenhancestheskinhardnessisoneofimportantchangeways.TheusualchemistrynickelplatingthebindingforcewhichcoatsinondegreeofhardnessscopeHRC58-62ironstocksurfaceiswithdifficultyqualified.Atthesametime,abovedegreeofhardnessscopeworkpiecemustcarryonthespecialpurgingmethod,namelyincontainsinthecyanidesolutionthecyclicalcommutationelectrolysistoactivateorotherappropriateelectrolysisclean,inordertodissolveexceptthesuperficialdeadmattersuchascarbide.Ontheotherhand,thesurfacestresswhichproducesinShiDu,suchastheastronauticsindustrialusedsurfacehasthehightensilestressworkpiece,mustplateafterplatingcarriesondestressingprocessing,obtainsthequalifiedbindingforce.InmanufactureprocessworkpiecesurfacemassivecommunicationsbyexceptthemechanicallubricatingoilandthepolishingcompoundandsoonalsohadtoplatetheChingDynastytoeliminatecleanly.Whenworkpieceservicehistoryworkpieceserviceforexceptthesuperficialorganiccoating,therustortheoxideskin,usessandblastingprocessing,thiskindofworkpieceisinfrontofthechemicalplatingismostdifficulttoprocess.Notonlybecausetheseworkpiecesurfacehasbeenembedtheresidualmaterial,moreoverthecorrosionproductadherestostickcohereverymuchfirmly.Inthiscase,shouldusethemechanicalmethodcleansurfacefirst,guaranteesthefollowingchemistrycleanandtheactivationworkingprocedurequality.Forfatandchemistrydirtydirtwhichisembedexcepttheworkpiecesurface,sometimesinadvancedriestheworkpiecetobeextremelyeffective,althoughthisisnottheonlyeasytouseeliminationmethod.Theworkpiecegeometrysizemanyworkpiecegeometryloothinderedtousesomefrontprocessthetechnology,ifthegreatsizevesselaswellastheinternalsurfaceaccumulatedtheverybigfittingareso.Theusualcleanandtheactivationsteelstockshouldincludetheelectrolysiscleanandtheactivation,intheabovesituation,shouldusethemachineryclean,chemistrycleanandtheactivationismorefeasible.Regardinghastheblindholeandtheshapecomplexcomponents,needstostrengthenthemattingtosolvetheproblemwhichexceptthedirt,thehydrogenairbubbletransgressionandthesolutioncarriesover.Hangsintheworkpiecewiththelayingasidemethodinalsoshouldconsiderthesolutionabovequestion.Theworkpiecenon-surfacinganti-platesthequestionmanyworkpiecerequesttopochemistrynickelplating,thereforewillhavethecolorshieldingmaterialmusttoplatetheparttoprotect.Shieldingmaterialavailablepressuresensitiveadhesivetape,coating,special-purposeplasticjigandsoon.Certainlyinthemarketthepresenthasthecommodityanti-toplatethecoating(oriscalledprotectivepaint)tosell,exceptthatandhigh-level,aftermayplaterelaxed,dissolvesafterthespecial-purposesolventmayuserepeatedly.Chemistrycleandipisoneofimportantstepswhichinfrontofthechemicalplatingprocesses,itsimportantfunctionliesintheeliminationworkpiecesurfacethedirt,fortheguaranteecleaneffect,usuallyusesthecleansingagent,themechanicalagitationandthewarming.Useswhenthealkalinitycleansingagentmustheatupto60-80℃,inordertocleanthedirtthoroughly,andthemajorityalkalinecleaningsadoptthediptheforceagitation,alsomayusespraysthecleanway.Themarketdipcleanserqualityandthedecontaminationabilitydifferenceisverybig,thereforeselectsthecleanseraccordingtotheworkpiecepollutiondegreeisveryimportant.Beforeelectrolysiscleanelectrolysiscleanchemistrynickelplatingactivationprocessingendthepurgingmethod,issuitablemuchfortheprecisecomponents.Thedirect-currentelectrolysiscleannamelyanti-electrolysiscleanmeritlayintheworkpiecesurfacetoproducethemassivehydrogenextremelytoincreasethelavationeffect;Itsshortcomingliesintheworkpiecebeltnegativeelectricity,sothatthusintheadsorptioncleansolutioncopper,thezincandothermetallicion,thesoapclassandcertaincolloidmaterial,formsthelooseelectrodeputtyontheworkpiecetotakeaway.Whenelectrolysiscleanusesthecyclicalcommutationelectricitynote,whenworkpieceforanode,theforceworkpiecesurfacebeltpositivechargeionandthedirtareseparatedfrom.Moreovertheworkpiecesurfaceproductionoxygenisadvantageoustowasheseffectivelyinlaysthejailonworkpiecedirt,goestothemoistdirtbythecleansolutionincleanser,theemulsificationtransformsthedirt.Infrontoflaunderingtwoprocessesbetweentheworkingprocedurethelaunderingworkingprocedure,thegoalliesinpreventedaworkingprocedurecarriesoverthesolutiontotheevilwaysworkingproceduresolutionpollutionandfromtheworkpiecesurfaceeliminationdirt,themetallicionpollutionandtheelectrodeputty,guaranteedthecoatingbindingforceisqualified.Thelaunderingworkingprocedurecarriesonthequalitywithtodesignagoodtechnicalprocessisverymuchimportant,shouldavoidusingincommontherinse,thephenomenonappearancewhichnamelyturnsheadtoformerlyhasusedinthetroughrinses.Thekeyword：DecayTheNi-PplatesAnti-causticity成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书目录PAGE14目录1前言 12镍磷化学镀 12.1镍磷镀层的防腐机理 12.2镍磷镀工艺 12.2.1镍磷镀前工艺 12.2.2镍磷镀工艺原理 12.2.3镍磷镀工艺流程 12.2.4镍磷镀层的技术指标 22.2.5镀层的质量检测 23实验方法 43.1镍磷化学镀工艺 43.2注水井井下防腐配套工艺 43.2.1环空保护液………………………14.3.2.2环空保护液性能指标 43.2.3配套工艺施工步骤 53.2.4实验结果 54镍磷镀油管应用效果分析 64．1应用情况 65讨论 85.1化学镀工艺分析 85.2社会、经济效益分析 86结论 9总结体会 10致谢 11声明 12成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书1前言成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书1前言1前言随着我国部分油田的老化和注水开发的延长，注水井油套管的腐蚀越来越严重，进行油套管防腐，保证注水开发的正常进行，已成为油田注水开发的一项重要工作。从2000～2002年注水井维修的统计中得出，遂宁市川中油矿注水井因腐蚀而导致上修的井数占注水井维修总数的75～8O，动管柱维修中更换油管占44.6％。这样，一方面增加了修井费用(包括修井次数的增加和更换油管费用的增加)；另一方面，油管内壁的腐蚀脱落物不但会使水质恶化，还有可能导致分注井井下测试事故，尤其是当油套管重腐蚀穿孔时，使注入水不能注到预定层位，降低了油田注水开发效果。油田中的腐蚀现象不仅非常普遍，而且作为油田三大公害之一，对于油田综合效益的提高具有十分消极的影响。在油田的各种设施中，注水井的存在对于油田的稳定和高效生产具有十分重要的意义。这些注水井的组成部分，特别是井下管道，不仅面临着包括土壤、原油、大气等在内的各种腐蚀介质的损害，还长期与水，尤其是富含各种杂质的油田污水接触，从而面临更多的腐蚀威胁。下列因素对注水井管道的损害尤其严重。首先，注水井的注入水中通常含有一定量的氯化物和硫酸盐，这些盐类对于管有道均不同程度的腐蚀作用，而且这些物质腐蚀金属管道后的产物主要是可溶物，因此对于后续的腐蚀没有任何的屏蔽作用。不仅如此，氯离子等活性离子还可以破坏管道表面上已有的钝化膜或其它保护膜。这样，被破坏的部分就成为原电池反应的阳极，而未被破坏的部分就成为阴极。这种电池反应的结果就是在已经腐蚀的地方腐蚀更为剧烈，产生所谓的点蚀，最终导致局部的穿孔。由于这种类型的腐蚀使得大量的注水管道在达到设计寿命之前就被迫报废，因此备受关注。注入水中溶解气体导致的化学腐蚀也相当引人瞩目。在油田中，将含油污水送入注水系统是非常普遍的做法。但是含油污水中含有溶解氧、硫化氢或二氧化碳等腐蚀气体，在条件适合的情况下，很容易对注水系统的钢管及设施产生腐蚀。例如二氧化碳的存在会使污水的pH值产生明显的下降，使系统的酸性腐蚀更为显著。水中有了大量的二氧化碳，导致大量氢离子产生，而钢材中的铁在这种环境中被大量侵蚀。铁原子作为电化学腐蚀的阳极，失去自己的部分电子，成为可溶性的铁离子，进入溶液中，而氢离子得到电子，结合成为氢气，这样只要水中含有充足的二氧化碳气体，钢材就容易被源源不断地腐蚀，注水管道因此逐渐失去自己的作用。在许多情况下，氧气溶于水中，能够使钢材在室温的情况下被腐蚀的速度提高10倍以上，虽然随着时间的推移，腐蚀速度会逐渐下降到一个稳定值，但是这个值仍然是纯水中腐蚀速度的两倍以上。所以油田污水在注入注水井的过程中溶入氧气将会在很大程度上破坏管道的基体，缩短注水管道的寿命。当氧气和二氧化碳同时存在于油田污水中时。一方面溶解氧促进了电化学腐蚀的发生，侵蚀管道表面，另一方面，二氧化碳存在所导致的酸性环境将会破坏管道表面可能出现的保护层。两方面共同作用的结果就是注水管道很快腐蚀但是又很难发现腐蚀的产物。值得注意的是，含硫油田中的污水含有大量的硫化氢，这种条件下会产生新的腐蚀。一方面，类似于二氧化碳，硫化氢的存在有利于氢离子去极化腐蚀反应的发生，导致注水管道表面的铁等金属成分作为反应的阳极而被大量地腐蚀，在通常的盐水环境中，产生的铁离子会与硫离子生成Fe9S8等硫化物。这种难溶性化合物会沉积在管道表面，但是其疏松的结构并不能给管道带来很好的防护。更为致命的是，电化学腐蚀产生的氢对管道内部的渗透可以使管道变得更脆，从而产生很多肉眼难见的微裂纹；另外，硫化物的生成也容易在管道中产生导致裂纹扩展的应力，最终导致管道的破裂。所以，在含硫的注水井中，注水管道抵抗硫化氢腐蚀的性能显得十分重要。在许多注水井中，在初始的注入水中并没有硫化氢的踪迹，但因为硫酸盐还原菌（通常用SRB表示）的存在，仍然有十分典型的硫化氢腐蚀现象出现。这类细菌有很多种，生存的范围也比较广，常见的几种是在温度为30℃-35℃，PH值为5.5-9.0左右的环境中活动。实际观察发现，在注水井中，通常是在地下500米以上，油套管之间的近死水环境中SRB非常活跃。这种细菌不仅可以还原硫酸盐产生硫化氢，使水中的硫化氢含量提高，令水质恶化变为“黑水”，而且可以在水中产生FeS等物质堵塞和破坏管道，从而对注水管道产生综合性的破坏。因此，抑制SRB的繁殖也成了注水井防腐蚀的一个重要环节。现场情况:CO2和水反应生成的碳酸对设备有较大的腐蚀性。其腐蚀物被注入流体带入地层后,造成储层孔隙堵塞。CO2的腐蚀作用受多种因素影响,包括CO2分压、温度、含水量、流速、氧、硫化氢、氧化物浓度等参数。因此也引起下面几个方面的危害:(1)水气交替循环注入初期,CO2腐蚀性最大。

(2)当CO2分压超过0.1MPa时,碳素钢和低合金钢点蚀速率增高。

(3)CO2在井筒的流速变化会使腐蚀速率加快,井筒中的铁皮或锈蚀膜是CO2腐蚀作用的产物,这种表层薄膜可起到有限的防护作用,当流速增加时,这种表皮受到破坏。而当流速减慢到停滞状态时,钢管则受到最强烈的侵蚀。因此,一旦流速显著降低,点蚀趋势就增大[7]。

(4)随着温度升高,化学反应速度加快,碳素钢和低合金钢的腐蚀速度随温度升高而加快。

(5)硫化氢和氯化物会加速CO2的腐蚀作用。

(6)产油井下部范围和产气井上部范围CO2损害比较严重。近年来川中油矿对部分注水井采取了以下保护措施:

(1)流体力学方法。由于流速变化会加速腐蚀,因此,在井下管柱设计中应避免流动方向或直径突然变化。油管接箍必须齐平,井口连接装置亦如此。

(2)管材的选择。管材应选高合金钢,井下管柱应采用13%铬马氏体不锈钢,9%铬、1%钼钢,或冷加工双炼不锈钢。

(3)应用了环空保护液，有效地减缓了套管的腐蚀速度，同时也对镍磷镀油管、涂料油管进行了现场试验和效果分析，引进了镍磷化镀工艺，在此基础上形成了注水井井下防腐配套工艺。成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书2镍磷化学镀成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书2镍磷化学镀2镍磷化学镀2.1镍磷镀层的防腐机理依据电化学理论，油套管的腐蚀是因为钢材表面与周围介质(电解液)形成闭合回路而产生的微腐蚀电池引起的。铁作为微腐蚀电池的阳极不断失去电子而被腐蚀，其腐蚀速度取决于注入水中所含溶解氧、细菌，硫化物、二氧化碳等的含量。镍磷镀油管的镍磷镀层属非晶态，不存在晶界，位错等晶体缺欠，是单一均匀组织，电解液中不易形成电偶腐蚀，而且镍磷镀层均匀性好，拉应力小、致密性好，为钢材表面提供了理想的防腐阻挡层。2.2镍磷镀工艺2.2.1镍磷镀前工艺化学镀镍磷对被镀零件有较高的镀前处理要求必须针对被镀零件的基材施之相应的镀前处理法。才能保证镀层与被镀金属间的良好结合强度。获得高硬度、高耐磨性的表面镍磷镀层。由于大部分石油管道原料是钢。普通钢对化学镀镍磷反应具有高的催化活性。在进行一般镀前处理后。即可直接进行化学镀镍磷。酸性镀液主要适用钢铁、有色金属等材料．其稳定性好，能获得较厚镀层。故石油管道应该使用酸性镀液。2.2.2镍磷镀工艺原理镍磷化学镀层的主要化学反应是，次亚磷酸钠还原镍离子为金属镍．化镀镍磷的反应过程大致如下：在含有镍离子水溶液中加入酸性次亚磷酸钠的溶液、络合荆，辅助络合剂就在活性金属表面发生下列反应：

[H2PO2]一十H20→H++[HPO2]2-+2H(1)Ni2++2H→Ni+2H+(2)[H2PO2]一十H→H2O+OH一+P(3)[H2PO2]一十H2O→H++[HPO3]2一+H2↑(4)在上述反应式中，次亚磷酸阴离子受热时在活性金属表面析出原子态氢，而原子态氢把金属表面的镍离子还原为镍，同时原子态氢把次亚磷酸阴离子还原成活性磷，这样活性磷与镍共同沉积于金属表面形成饱和固溶体非晶态镍磷台金镀层。2.2.3镍磷镀工艺流程镍磷镀工艺流程如下：油管→喷砂→清洗→脱脂→清洗→酸洗→清洗→活化→清洗→镍磷化学镀→清洗→封闭处理成品其中，预处理的喷砂、脱脂、酸洗主要是为镍磷化学镀作准备．喷砂可去掉油管内外表面的附着物、腐蚀产物、锈蚀、垢物等，通过喷砂使之具有平滑洁净的表面；脱脂主要是用化学的办法清除内外表面油污；酸洗活化进一步去除油管内外表面的锈斑等，使之露出新鲜金属表面，且具有一定的活性，为镍磷化学镀做好表面状态准备。镍磷化学镀的处理液分三种，可满足不同的换热介质的要求。根据用于不同介质的油管选用不同的处理液。在一定浓度、一定温度的处理液中恒温一定时间(一般为3h)使油管内外壁形成一层30～35m厚度的镍磷合金保护层．镀层的硬度可达HV450～550。这样，既可提高油管的防腐性能，又可提高油管的防冲刷性能，大大提高工件的使用寿命。为了进一步提高镍磷化学镀保护层的防腐性能还要进行封闭(也叫钝化)处理。一般采用重铬酸盐进行封闭处理，也可以用各种油来进行封闭处理。2.2.4镍磷镀层的技术指标镍磷镀层的技术指标见表1。表1镍磷化学镀层技术指标性能指标备注腐蚀率mm/s<0.076介质:10%盐酸．25℃钢上镀层内应力MPa<7密度g/cm37.75P含量8～lO％熔点℃890P含量7～9％热导率J(cm3·℃)0.044～0.0565抗拉强度MP>700廷伸率%1～1．5结合力Mpa300～400在低碳钢上，在钢和不锈钢上l60～200硬度HV600～800经300C热处理后达到800～1000热膨胀系数1O-6/℃l22.2.5镀层的质量检测在标准试片上用显微硬度计测量表面的硬度值。

（1）表面缺陷为了检测石油管道镀层的性能,在处理石油管道的同时将标准试片放入镀液中,用标准试片进行性能测试。（2）光洁度

与标准光洁度试片比较,一般处理后的光洁度不低于原来表面光洁度。

（3）厚度

按沉积速度控制表面镀层的厚度,也可通过标准试片进行厚度测量。

（4）硬度

用10倍放大镜或肉眼观察表面是否有微裂纹皱折、鼓泡等表面缺陷。

（5）针孔的检测

步骤一、浸渍检验法取ＮａＣｌ15ｇ,白明胶20ｇ,加蒸馏水至1Ｌ,把试样放入此溶液中,在25～30℃条件下静放5分钟,取出把试样用滤纸吸干,干燥后观察,有针孔处可显示斑点(试样的基体为钢铁材料)。步骤二、显微镜检测将浓度为8%的ＮａＣｌ水溶液均匀地涂在试件表面上,在空气中静止20分钟,而后用显微镜观测,有孔隙处出现斑点。步骤三、孔隙测试仪测试用ＤＺＹ-1型孔隙测试仪直接检测。

（6）耐蚀性检测

步骤一、盐雾试验将试样置于盐雾箱中,定时喷洒ＮａＣｌ溶液(ｐＨ值、温度固定),试验完毕取出镀样用肉眼观察斑点的数目。步骤二、曝晒法把试样放置在户外经风吹、日晒、雨淋(6个月以上),而后检验表面是否有变化。成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书3实验方法成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书3实验方法3实验方法3.1镍磷化学镀工艺化学镀液在一定温度和pH条件下，溶液中的次磷酸根在被镀金属催化表面脱氢，同时氢化物离子吸附在催化表面，而本身转化成亚磷酸根。活性氢化物离子与镍离子进行氧化还原反应，在催化表面沉积镍，而本身被氧化成氢气。同时，部分次磷酸根被氢化物还原成单质磷，进入镀层，形成镍磷合金。该溶液稳定性好，可循环使用，寿命达6个周期以上。主要技术指标：硬度：镀态：500～600Hv，热处理后：800～1000Hv；耐蚀性：浓硝酸腐蚀试验3min以上。Ni-P化学镀液成分为：镍盐：镍盐是镀液中的主盐。当Ni含量达到30g/L以上时，则沉积速度不再提高。因此，镀液中的Ni含量必须控制在一定范围内。还原剂：一般采用次亚磷酸钠作还原剂，把Ni2+还原成金属，同时，是镀层中含P成分的来源。当提高次亚磷酸钠含量时，可提高镀层的P含量和沉积速度。但次亚磷酸钠含量过高会降低镀层的稳定性，使镀液容易分解。为了既提高沉积速度，又有一定的P含量，在确定镀液配方时对Ni和P含量大致可按1：1选取。络合剂和添加剂：镀液中加入络合剂的作用是使Ni2+生成稳定的络合物，同时还可防止生成氢氧化物和亚磷酸盐的沉积；镀液中加入适量的添加剂对改善沉积速度和稳定镀液都有一定的影响。镀液PH值对镀层沉积速度和P含量都有很大影响。当PH增大时，镀液沉积速度加快，但镀层P含量降低。为使镀层中既有一定的P含量，又使沉积速度不能太慢，PH值取5-5.5。镀液温度对沉积速度影响较大。镀液温度低，沉积速度慢，温度升高，沉积速度加快，但镀液温度太高会促使镀液分解，较适合的镀液控制参数范围为：NiSO420—30g/L次亚磷酸盐20—30g/L络合剂10--20g/L添加剂15—10g/L添加剂20.1g/LPH值5—5.5温度（80±2）℃3.2注水井井下防腐配套工艺

3.2.1环空保护液环空保护主要是通过油套环空充填保护液来达到油套防腐的目的，环空保护液主要是针对对油套管的SRB细菌腐蚀，并起缓蚀、阻垢、除氧等多种作用。3.2.2环空保护液性能指标(1)季铵盐含量；大于15%；(2)密度：0．95～1．05g/cm3；(3)杀菌率：大于95%(4)缓蚀率：大于60%；(5)阻垢率大于80%；(6)粘度：大于4.04x10-6m2/s；(7)有效期2年。3.2.3配套工艺施工步骤(1)对需要防腐的注水井(或注水井维修时)，下入镍磷镀油管；(2)Y341封隔器下至油层上部10m处；(3)使用HK-1注水井环空保护液，浓度为0.1～0.3%。稀释液体积比注水井环空体积大1m3左右；(4)从油套环空挤入保护液，要求挤入缓慢、平稳；(5)对于套破的注水井，要先进行二次固井，以保证套管不漏．再挤入保护液。3.2.4实验结果HK-1注水井环空保护液，该药剂达到杀菌率在95％以上；下井腐蚀率控制在0.0762mm/a，防垢效率大于80％；对地层无伤害的特点环空保护液等性能指标。经现场25口注水井环空加HK-1保护液试验浓度在0.1～0.3％，周期3～6个月；环空返水中的总铁含量由160.7mg/l降到32.9mg/l；加药井环空挂环腐蚀率平均0.04mm/a，相反，空白井达0.4mm/a；SRB菌从103～104个／ml降到1～10个／ml；机械杂质由2000mg/l降到150mg/l，环空死水变成清水。由于环空水质的改善，控制了SRB的繁殖与增生，油套管腐蚀穿孔得到了有效控制。成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书4镍磷镀油管应用效果分析成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书4镍磷镀油管应用效果分析4镍磷镀油管应用效果分析4.1应用情况川中油矿采油厂于2000年开始使用镍磷镀油管，共施工了12口注水井，下镍磷镀油管10000m，到目前为止，提出了两口井的镍磷镀油管，效果见表2。表2镍磷镀、普通油管使用效果对比表井号油管种类注入水使用年限使用情况腐蚀率取样深度内壁外壁合计指标8835普通原油污水6更换0.120.120.211600镍磷4继续使用0.080.00.0816008234普通生活污水6孔蚀更换0.290.290.580.0761500镍磷4继续使用0.0850.00.08515008835注水井的注入水为腐蚀较弱的原油污水，该井自1988年维修换油管后，2000年维修时发现为较严重的全面腐蚀和局部的坑蚀，因油管腐蚀较严重，更换为镍磷镀油管．2003年维修时除了镍磷镀油管内壁轻度腐蚀外，油管外壁的镍磷镀层完好无损，没发现腐蚀现象，继续使用。8234注水井的注入水为腐蚀最为严重的生活污水，普通油管使用6年后，孔蚀相当严重。1000m以下的油管上，直径达10mm的腐蚀孔平均每根油管上可见到3～4个(见图1)。普通油管在该井中的应用期限应为4年左右，镍磷镀油管使用4年后油管内壁有轻度腐蚀，外壁无腐蚀现象(见图2)，继续使用。图1普通油管使用6年后的腐蚀情况图2镍磷油管使用4年后的腐蚀情况从这两口井的镍磷镀油管的腐蚀情况可看出，油管内壁的腐蚀比外壁的腐蚀快。这是因为油管外壁与油套环空的“死水”接触，油管内壁接触的是动态的注入水。一方面，“死水”所含腐蚀成份随时间的延长会低于动态的注入水；另一方面，注入水对油管内壁具有冲刷作用。从7881、8234等注生活污水的注水井看，注生活污水的注水井普通油管使用期限一般为4年|从8835等井来看注原油污水的注水井普通油管使用期限一般为6年左右，而镍磷镀油管使用4年后，从油管内壁的腐蚀情况判断：和普通油管相比，镍磷镀油管的使用期限可延长3年左右，即镍磷镀油管比普通油管能多用3年。成都纺织高等专科学校毕业设计（论文）说明书5讨论5讨论5.1化学镀工艺分析化学镀防腐蚀技术最早应用于石油和化学工业。钢基体Ni-P覆层为非晶态结构，具有优良的化学惰性，可有效地抗碱、盐溶液和海水腐蚀，抗石油和各种碳氢化合物腐蚀，加之Ni-P覆层的耐磨性能，因此构成了化学镀镍磷在石油，天然气开发和石化生产中成为保护方法的优势，成为石化装备方面最新发展起来的一种结构材料。在中东、美国和德国的石油和天然气开采中，在管线、阀体，泵站的防蚀保护方面，该技术得到了广泛应用，并取得了明显效果。我国在八十年代末至今的几年里开始在油田行业开发应用该技术，在不断实践的基础上实现了大面积整体化镀技术的突破，大大降低了成本，提高了生产效率和生产能力。目前该项比较成熟的工艺技术已在大庆、胜利、中原油田推广开来，应用于采注管线的防腐；在石化、化纤、化肥、制盐、制药、制碱、发电、冶金焦化等工业的冷换设备的防腐，可以代替不锈钢，但造价为不锈钢的1/3。该技术应用后可使设备提高耐磨性和耐蚀性，延长其使用寿命3倍以上，性能优于目前使用的有机涂料，而且适用于碳钢、铸铁、有色金属等不同基材。能大大节约原材料和能源，提高开工率，经济效益显著。5.2社会、经济效益分析从以上两口井的应用情况可得出：镍磷镀滴管的防腐层可有效地延长油管的使用寿命3年左右，为水井维修周期(6年)的一半，具有较好的经济效益。投入：12口注水井投入10000m镍磷镀油管，每米镍磷镀油管投入26．8元，共投入26.8万元。节支：若按镍磷镀油管可延长半个注水井维修周期计算，普通油管按78元／m计算，小修费用按5万元/口井计算，水井小修外排液量按每口井500m计算，注入水价格按6.6元/计算，则：节约更换油管费用：39万元；节约修井费用：30万元；节约排液量；2万元；合计节约成本：71万元；投入产出比:投入:产出=26.8:71=12.6。镍磷镀油