科学超深井铝合金钻杆的腐蚀防护机制研究取得新进展

2022-07-20 15:36:59 作者：探矿工程技术信息来源：探矿工程技术信息分享至：

国家自然科学基金项目顺利结题，已完成自然资源部成果登记

铝合金钻杆极易发生腐蚀失效，极大的影响了其在科学超深井中的应用，深入认知腐蚀失效及防护机制是科学超深井铝合金钻杆技术应用的核心与关键。中国地质科学院勘探技术研究所梁健正高级工程师团队承担的国家自然科学基金面上项目《科学超深井铝合金钻杆的腐蚀防护机制研究》（批准号：41772390）按期顺利结题，其研究成果已完成自然资源部科技成果登记（登记号：20220404）。该研究成果对我国未来的万米科学钻探工程的谋划与实施可提供基础实验数据和技术支撑。

最新成果超声波冷锻与微弧氧化处理铝合金钻杆的耐腐蚀性能，发表在中文EI期刊《表面技术》

采用超声波冷锻与微弧氧化技术处理形成包裹于铝合金表面的细晶层和微弧氧化膜层用以提高铝合金钻杆的耐腐蚀性能。用超声波冷锻技术（Ultrasonic Cold Forging Technology，UCFT）和微弧氧化技术（Micro Arc Oxidation，MAO）处理形成包裹于铝合金表面的细晶层和微弧氧化膜层，从而强化铝合金钻杆材料（2024）。通过模拟铝合金材料在科学超深井“高温–高压–力学–化学”的服役条件和环境，并使用失重法、电化学方法、扫描电子显微镜以及 X 射线衍射等测试方法，研究了细晶层和微弧氧化膜层对铝合金钻杆腐蚀行为和腐蚀规律的影响。通过电化学测试结果可知，经 UCFT+MAO 处理的铝合金的耐腐蚀性能随着弹性拉应力的增加而逐渐下降。但在 300 MPa 的弹性拉应力作用下，经 UCFT+MAO 处理的铝合金仍能维持较低的腐蚀速率（10?2 mm/a），并且耐蚀性能仍大于未经 UCFT+MAO 处理的铝合金。通过失重法和扫描电子显微镜测试结果可知，在 100 MPa 的弹性拉应力条件下，经 UCFT+MAO 处理的铝合金的腐蚀速率随试验温度的升高而明显上升，并且表面的腐蚀形貌也变得越来越不平整，凸起程度增加。当试验温度超过 125 ℃时，经 UCFT+MAO 处理的铝合金的腐蚀速率随温度的增加而显著上升。通过 XRD测试结果可知，在 100 MPa 的弹性拉应力和不同温度条件下，经 UCFT+MAO 处理的铝合金表面的化学组成主要以 Al 和 Al2O3为主。经 UCFT 和 MAO 处理形成的细晶层和微弧氧化膜层能够有效保护铝合金基体，提升铝合金的耐腐蚀性能。

以上内容节选自期刊表面技术 2022年第6期发表的文章“梁健,李嘉栋,林冰,岳文,王成彪,尹浩,唐鋆磊.超声波冷锻与微弧氧化处理铝合金钻杆的耐腐蚀性能[J].表面技术,2022,51(6):255-266.

LIANG Jian,LI Jia-dong,LIN Bing,YUE Wen,WANG Cheng-biao,YIN Hao,TANG Jun-lei.Corrosion Performance of Aluminum Alloy Drill Pipe Treated by Ultrasonic Cold Forging and Micro Arc Oxidation[J].Surface Technology,2022,51(6):255-266”。

第一作者简介

梁健（1980-），男，汉族，黑龙江齐齐哈尔市人，地质工程专业，博士，正高级工程师（四级），长期从事深部科学钻探技术研究和科研项目管理工作。现任勘探技术所科学技术处（项目管理处）副处长（主持工作），兼《钻探工程》期刊第一届青年编委会主任委员，中国地质学会第十届探矿工程专业委员会委员、副秘书长，中国地质学会第六届青年工作委员会委员、副秘书长。

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