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环境友好型缓蚀剂及防护涂层技术

发布时间: 2022-11-13

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 技术转让
成果类型: 著作权,新技术
行业领域:
新材料技术
成果介绍
管线钢的局部腐蚀问题是影响油气田工程安全运行的主要因素之一,其限制了管线钢在油气环境中的应用。沉积DLC薄膜和缓蚀剂手段可以减轻环境对管线钢的使用限制,并增加管线钢的使用寿命。然而。在使用过程中DLC薄膜的膜基结合力、薄膜内缺陷,缓蚀剂成分及用量的控制、腐蚀损伤及缓蚀机理缺乏等问题都可能会导致防腐效果变差,进而使材料提前失效。因此,提高DLC薄膜的膜基结合力、揭示管线钢表面沉积DLC薄膜损伤机理,调控缓蚀剂的成分及用量并阐明缓蚀机理,对控制和预防管线钢材料局部腐蚀问题,保证油气田工程安全运行,有重要意义。成果选取管线用钢HP13Cr超级马氏体不锈钢作为研究材料,利用等离子体化学气相沉积(PECVD)镀膜技术在不同工艺条件下,在HP13Cr不锈钢表面制备DLC薄膜。利用腐蚀失重实验、电化学测试技术、PECVD技术、表面分析测试技术、热力学分析过程等方法研究HP13Cr表面改性后的不锈钢在油气环境下的腐蚀行为与机理。利用Fick定律及Frumkin等温吸附方程计算缓蚀剂完整吸附与DLC薄膜发生局部腐蚀孕育期之间的关系,为环境友好型缓蚀剂与DLC薄膜协同作用下HP13Cr不锈钢腐蚀抑制行为。
成果亮点
随着世界各国环境保护意识的不断提高,茶类提取物这种天然的绿色有机缓蚀剂引起了越来越多的关注。有机缓蚀剂的吸附主要是依靠带电粒子之间的静电吸引或不带电离子与金属分子之间的吸引来实现的。有机缓蚀剂的浓度可以很大程度上影响缓蚀剂在金属表面的覆盖度,从而影响了缓蚀剂的缓蚀效果。缓蚀剂在金属表面的吸附有一个极值。当缓蚀剂浓度达到极值时,吸附在金属表面的缓蚀剂会随着浓度的不断增加而解吸,进而影响缓蚀效率。然而,关于茶类提取物作为缓蚀剂对不锈钢的缓蚀作用的研究还很少。茶类提取物的浓度对其解吸行为和缓蚀作用的影响规律尚未完全阐明,其抑制机制也尚未阐明。 因此,本项目最大优势旨在利用植物提取绿色缓蚀剂协同惰性涂层共同保护油气田关键材料,减轻或避免由于材料的腐蚀损伤带来的安全、经济、环境等一系列问题。本项目所用缓蚀剂为天然的植物提取而成。利用茶叶提取出茶类提取物,研究了以茶类提取物作为缓释剂,对油气领域用关键金属材料腐蚀抑制的效率及相应机制。植物提取物作为缓蚀剂具有无毒、可生物降解、来源广泛且易于制取等特点。整个流程可操作性高、工艺方便、经济效益可观、并且契合当前的环保理念。
团队介绍
辽宁科技大学表面工程研究所共有十余名专职教师及科研人员,其中教授3人、高工1人、副教授4人。在读硕士生、博士生近30人。主攻方向为材料结构及等离子体模拟计算、光电薄膜、光催化薄膜及纳米材料、硬件质薄膜等功能薄膜材料的研究、结构性能表征。近年来,研究所共承担各类科研项目近50项,其中国家自然科学基金项目近10项,省部级以上项目近20项。涵盖光电半导体材料,硬质耐磨涂层、防腐涂层、防生物污损涂层,固体润滑涂层、超疏水、耐冲蚀涂层,热障涂层等多种功能涂层研发。涉及材料学、凝聚态物理、等离子体物理、摩擦学、微生物学、界面结构及力学等诸多学科。陈东旭,男,辽宁科技大学材料与冶金学院,副教授,硕士生导师。博士就读于中国科学院金属研究所,主要从事核电关键材料高温高压水服役损伤行为相关研究。现工作于辽宁科技大学表面工程研究所,辽宁省纳米材料制备与应用重点实验室,主要研究方向为:表面改性技术、超疏水防污防腐涂层、深海腐蚀、核电材料腐蚀与防护。任《当代化工研究》编委、辽宁省腐蚀与防护学会会员等社会兼职。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”先进材料制造产业科技服务团 (中国金属学会) 评价时间:2022-11-17

车彦民

中国金属学会

高级工程师

综合评价

利用适当工艺在茶叶等植物中提取出天然有机缓蚀剂。其中天然缓蚀剂因具有环保特性而备受关注,天然缓蚀剂中含有大量的极性官能团可以吸附在材料表面形成缓蚀薄膜,从而有效的减缓材料的腐蚀。在油气管道等苛刻腐蚀环境介质中添加缓蚀剂,减缓油气管道关键材料的腐蚀损伤问题,为腐蚀防护技术提供支撑。同时,表面改性层也可以有效的抑制材料的腐蚀,其中利用PECVD技术在材料表面制备非晶态惰性DLC涂层可以有效的提高材料的耐蚀性,从根本上解决油气管道材料的腐蚀损伤问题。 通过项目的实施可将防腐技术有效的转化到实际工况中,可为油气田行业的安全性、经济性、可靠性提供有力保障。整个技术与国家的环保理念高度契合,可更好的满足油气田等能源领域对材料可靠性及延寿管理的需求。 总体而言,该项目技术思路方向很好,未来市场空间大,有利于当前政策要求,转化成熟度很高,值得支持推广。建议强化相应产品开发,加大产业链开发力度。
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