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由硫化物引起的碳钢和低合金钢应力腐蚀破裂是当前以原油、天然气和煤为原料的炼油、石油化工、煤气生产单位最为突出的问题,尤以含硫化氢的液化气球罐的腐蚀最为严重。为解决此问题,本文设计了两种体系的金属粉芯丝材—Fe-Cr系和Al系,通过电弧喷涂技术制备复合涂层,以解决石油、化工设备中的硫化氢应力腐蚀问题。 结合强度实验表明,Fe-Cr系涂层结合强度高于Al系,这说明该系涂层可用于应力更为苛刻的环境。 扩散氢含量测试实验表明,涂层的完整性、致密性、涂层与基体的附着性对涂层的保护性有较大影响。只有完整的、致密的涂层才能很好地阻止H原子的扩散。实验结果表明,ZH4涂层阻止H原子扩散的能力最强,其次是ZH6涂层。 应力腐蚀断裂过程如下所述:在应力和介质的共同作用下,造成局部破坏,形成蚀坑或裂纹源,裂纹源形核后裂纹逐渐扩展至临界尺寸,最后由于裂纹失稳而导致断裂。应力腐蚀是典型的低应力滞后断裂。涂层的恒载拉伸实验表明,ZH4涂层效果最好。 由以上各实验结果,可认为在基体上喷涂覆盖层是用于防止材料硫化氢应力腐蚀的一种非常有效的方法。两种体系的喷涂材料被喷涂在试样表面,涂层除可以阻止H原子贯穿,从而把钢与湿H2S隔开外,阳极涂层还有牺牲阳极的阴极保护作用。结果表明,基材在进行了电弧喷涂涂层后,对SSCC的抵抗有明显改善。其中ZH4涂层耐硫化氢应力腐蚀的性能最为优异。