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科學(xué)超深井鋁合金鉆桿的腐蝕防護(hù)機(jī)制研究取得新進(jìn)展

2022-07-20 15:36:59 作者：探礦工程技術(shù)信息來源：探礦工程技術(shù)信息分享至：

國家自然科學(xué)基金項目順利結(jié)題，已完成自然資源部成果登記

鋁合金鉆桿極易發(fā)生腐蝕失效，極大的影響了其在科學(xué)超深井中的應(yīng)用，深入認(rèn)知腐蝕失效及防護(hù)機(jī)制是科學(xué)超深井鋁合金鉆桿技術(shù)應(yīng)用的核心與關(guān)鍵。中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所梁健正高級工程師團(tuán)隊承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金面上項目《科學(xué)超深井鋁合金鉆桿的腐蝕防護(hù)機(jī)制研究》（批準(zhǔn)號：41772390）按期順利結(jié)題，其研究成果已完成自然資源部科技成果登記（登記號：20220404）。該研究成果對我國未來的萬米科學(xué)鉆探工程的謀劃與實施可提供基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

最新成果超聲波冷鍛與微弧氧化處理鋁合金鉆桿的耐腐蝕性能，發(fā)表在中文EI期刊《表面技術(shù)》

采用超聲波冷鍛與微弧氧化技術(shù)處理形成包裹于鋁合金表面的細(xì)晶層和微弧氧化膜層用以提高鋁合金鉆桿的耐腐蝕性能。用超聲波冷鍛技術(shù)（Ultrasonic Cold Forging Technology，UCFT）和微弧氧化技術(shù)（Micro Arc Oxidation，MAO）處理形成包裹于鋁合金表面的細(xì)晶層和微弧氧化膜層，從而強(qiáng)化鋁合金鉆桿材料（2024）。通過模擬鋁合金材料在科學(xué)超深井“高溫–高壓–力學(xué)–化學(xué)”的服役條件和環(huán)境，并使用失重法、電化學(xué)方法、掃描電子顯微鏡以及 X 射線衍射等測試方法，研究了細(xì)晶層和微弧氧化膜層對鋁合金鉆桿腐蝕行為和腐蝕規(guī)律的影響。通過電化學(xué)測試結(jié)果可知，經(jīng) UCFT+MAO 處理的鋁合金的耐腐蝕性能隨著彈性拉應(yīng)力的增加而逐漸下降。但在 300 MPa 的彈性拉應(yīng)力作用下，經(jīng) UCFT+MAO 處理的鋁合金仍能維持較低的腐蝕速率（10?2 mm/a），并且耐蝕性能仍大于未經(jīng) UCFT+MAO 處理的鋁合金。通過失重法和掃描電子顯微鏡測試結(jié)果可知，在 100 MPa 的彈性拉應(yīng)力條件下，經(jīng) UCFT+MAO 處理的鋁合金的腐蝕速率隨試驗溫度的升高而明顯上升，并且表面的腐蝕形貌也變得越來越不平整，凸起程度增加。當(dāng)試驗溫度超過 125 ℃時，經(jīng) UCFT+MAO 處理的鋁合金的腐蝕速率隨溫度的增加而顯著上升。通過 XRD測試結(jié)果可知，在 100 MPa 的彈性拉應(yīng)力和不同溫度條件下，經(jīng) UCFT+MAO 處理的鋁合金表面的化學(xué)組成主要以 Al 和 Al2O3為主。經(jīng) UCFT 和 MAO 處理形成的細(xì)晶層和微弧氧化膜層能夠有效保護(hù)鋁合金基體，提升鋁合金的耐腐蝕性能。

以上內(nèi)容節(jié)選自期刊表面技術(shù) 2022年第6期發(fā)表的文章“梁健,李嘉棟,林冰,岳文,王成彪,尹浩,唐鋆磊.超聲波冷鍛與微弧氧化處理鋁合金鉆桿的耐腐蝕性能[J].表面技術(shù),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”。

第一作者簡介

梁健（1980-），男，漢族，黑龍江齊齊哈爾市人，地質(zhì)工程專業(yè)，博士，正高級工程師（四級），長期從事深部科學(xué)鉆探技術(shù)研究和科研項目管理工作。現(xiàn)任勘探技術(shù)所科學(xué)技術(shù)處（項目管理處）副處長（主持工作），兼《鉆探工程》期刊第一屆青年編委會主任委員，中國地質(zhì)學(xué)會第十屆探礦工程專業(yè)委員會委員、副秘書長，中國地質(zhì)學(xué)會第六屆青年工作委員會委員、副秘書長。

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