Зносостійке антикорозійне покриття

Изобретение относится к области защитных покрытий преимущественно на внутренних поверхностях трубопроводов, "используемых для подачи жидкостей под давлением, например, нефти и пластовых вод в местах нефтедобычи. Известно антикоррозионное покрытие внутренних поверхностей трубопроводов из материала на основе алюминия. Недостатками такого покрытия являются низкая износостойкость по тесту Тейбора и электрокоррозия ввиду низкого омического сопротивления. Задачей настоящего изобретения является создание высококачественного защитного покрытия с высокой износо- и коррозионной стойкостью преимущественно для внутренних поверхностей трубопроводов. Новым в конструкции износостойкого антикоррозионного покрытия является то, что оно дополнительно содержит слой из керамического материала с силой сцепления с подложкой 20-40 МПа, с параметрами эрозионного износа не хуже 0,2 мг на 1000 циклов по тесту Тейбора и образующего с первым слоем из материала на основе алюминия систему переходного объемного электрического сопротивления от более 10x1016 Ом ·м на поверхности керамического слоя до менее 4x10-8 Ом · м на поверхности первого слоя. Кроме того, толщина слоя из керамического материала составляет 50-300 мкм. Кроме того, слой из керамического материала выполнен пористым в пределах 1-3%, Кроме того, слой из керамического материала выполнен из порошкового материала на основе оксида алюминия. Кроме того, на поверхности слоя из керамического материала дополнительно выполнен слой из полимерного материала толщиной 15...500 мкм. Совокупность данных существенных признаков создает качественно новую конструкцию износостойкого антикоррозионного покрытия преимущественно для внутренней поверхности трубопроводов, что подтверждается следующими причинно-следственными связями. Слой на основе алюминия служит переходным от материала трубы (стали) к керамическому покрытию, повышает прочность сцепления, величину допускаемой деформации покрытия и надежность антикоррозионной защиты в случае образования в процессе эксплуатации повреждений или износа вышележащих слоев. Новый слой из керамического материала с силой сцепления с подложкой 20-40 МПа повышает прочность сцепления покрытия и величину допускаемой деформации. . Этот слой из керамического материала несет основную нагрузку по защите трубы от износа и коррозии, для чего ему задаются параметры эрозионного износа: не хуже 0.2 мг на 1000 циклов по тесту Тейбора, являясь при этом прекрасным диэлектриком с высокими антикоррозионными свойствами вследствие параметров образования с первым слоем системы переходного объемного сопротивления от более ЮхЮ16 Ом -м на поверхности керамического слоя до менее 4ХІ0*8 Ом· м на поверхности первого слоя. Выполнение керамического слоя толщиной 50-300 мкм обусловлено следующими обстоятельствами, При меньшей 50 мкм толщине не обеспечивается заданное электросопротивление, являющееся гарантией отсутствия электрокоррозии. Кроме того, в таком слое трудно без специальных мероприятий (оплавление, пропитка и др.) добиться низкой до 1^3% пористости, что также приводит к недостаточной защите от коррозии. При толщине слоя более 300 мкм увеличиваются производственные затраты без повышения защитных свойств и уменьшается эластичность слоя (допустимая деформация). Необходимо отметить, что известные фирмы, например "Тубоскоп" (США), "Сиф изопайп" (Франция) и др. применяют для защиты многослойные полимерные покрытия, обладающие высоким электросопротивлением. Однако при создании постоянного высокого электрического сопротивления на поверхности покрытия накапливается статическое электричество, а материал трубы может подвергаться подпленочной коррозии. Наличие в предложенном керамическом слое шунтирующих каналов позволяет постоянно производить сброс статического напряжения. Выполнение керамического слоя из порошкового материала на основе оксида алюминия обеспечивает достаточно низкую стоимость покрытия при соблюдении всех требуемых свойств. Для повышения надежности защиты от химической и электрической коррозии при использовании труб с особо агрессивными средами возможно нанесение на слой керамики слоя из полимера с оптимальной толщиной 15-500 мкм. Последний надежно .закрывает поры керамического покрытия, что обеспечивает высокую коррозионную стойкость покрытия в целом даже при полном абразивном износе полимерного слоя. Для определения диапазонов величин параметров, указанных в формуле изобретения, авторами проведены поисковая и исследовательская работы. Были установлены вредные факторы и модель их комплексного воздействия на покрытие, исследовано поведение различных материалов при различных параметрах покрытия в условиях ускоренных испытаний, проведена оптимизация параметров. Были проведены испытания таких керамических материалов, как оксид алюминия (АІ 2О3). оксид алюминия с добавкой диоксида титана (97,5% АІ 2О3 + 2,5% ТiO2), диоксид циркония (ZrO2). После оптимизации технологии нанесения параметры свойств исследованных покрытий следующие: Расход плазмообразующего газа, л/мин: Расход плазмообразующего газа, л/мин: Расход плазмообразующего газа, л/мин: На представленном чертеже приведено изменение объемного электрического сопротивления по толщине конкретного покрытия. Износостойкое антикоррозионное покрытие состоит из подложки, т.е. стальной трубы 1, слоя на основе алюминия 2, слоя из керамического материала 3 и слоя из полимерного материала 4, В каждом конкретном случае в зависимости от среды и условий эксплуатации выбираются из указанных диапазонов конкретные величины параметров покрытия. Так, для условий эксплуатации е северных нефтедобывающих районах Западной Сибири заявителем было разработано и прошло экспертизу следующее защитное покрытие: внутренняя поверхность трубы содержит трехслойное покрытие: - покрытие на основе никель-алюминия толщиной до 100 мкм, - покрытие из керамики на основе оксида алюминия толщиной 150 мкм, - полимерное покрытие толщиной до 500 мкм. Прочность сцепления керамики с подложкой составляет ~ 35 МПа. Такое защитное покрытие позволит повысить эксплуатационную стойкость нефтепромысловых труб до 25-30 лет.