[发明专利]一种管壁的防护镀层及电镀方法和应用

说明书

本发明提供一种硫酸盐还原菌腐蚀的防护镀层及电镀方法和应用。所述防护镀层为三层复合镀层；所述复合镀层为底层半光亮镍，中层光亮铜，外层光亮镍；底层半光亮镍电位高于中层光亮铜电位120mV及以上，而中层光亮铜的电位又高于外层光亮镍电位60～100mV；所述电镀方法采用流动电镀的方式，电镀液的添加剂的添加方式为，在镀槽出液口以电镀的电流为计量基准进行添加。本发明工艺流程完善，添加剂合理搭配使用，对油管及套管内壁进行多层防腐，可有效降低硫酸盐还原菌对管材基体的腐蚀。

技术领域

本发明涉及石油与机械工程表面处理领域，特别是一种管壁的防护镀层及电镀方法和应用。

背景技术

人们对微生物腐蚀的认识，是源于它所在的油井、矿井、海港、湖泊对管材的腐蚀都与微生物活动有关，硫酸盐还原菌(SRB)是导致微生物腐蚀最为普遍的菌种，油田由于硫酸盐还原菌的大量存在，不仅腐蚀设备，而且降低水处理设备的处理效率等。硫酸盐还原菌每年造成的经济损失高达数百亿美元。硫酸盐还原菌可加速碳钢的厌氧腐蚀，而其代谢物硫化氢在湿润的条件下释放的氢离子是强去极化剂，加速了金属去极化作用。由于硫酸盐还原菌的作用，钢的腐蚀可以加快15倍。

针对硫酸盐还原菌的腐蚀作用，该领域常用的防护方式通常采用电化学保护、灭菌、抑菌、生物防治和覆盖层等综合措施。对于埋地钢管，通常使用涂层和阴极保护，涂层是钢和腐蚀环境之间的屏障，能保护钢材免受腐蚀。电沉积优于其低成本、低工作温度、低能量需求以及可处理复杂几何形状涂件的能力而广泛用于制备金属基复合材料。

油管防护材料一般选用镍及其合金。镍在酸性及中性条件下，电位降至-0.4V以下，可很容易实现阴极保护，其腐蚀比铁慢的多，镍及其合金在绝大多数介质中能够钝化，从而抵抗介质的侵蚀。

在表面单层镀镍合金技术中，镍的孔隙率较大，而且厚度达到40～50微米才具有更好的效果，而这对成本的投入较高。其最重要的一点就是不能完全抵制硫酸盐还原菌的腐蚀作用，硫化物会导致其氧化层的改变引起它的破裂，会导致局部腐蚀，腐蚀点较容易渗入油管基体，而在硫酸盐还原菌的腐蚀机理作用下，管基体又会加快腐蚀速率。表面单层普通镀镍仍存在使用周期短，维护成本高等问题。

刘宏芳等在材料保护，1999,32(11)报道了用化学镀Ni～P和Ni～Mo～P可提高Q235钢耐微生物腐蚀能力，其中Ni～P镀层P含量为8.56wt％，Ni～Mo～P镀层中P含量为4.59wt％， Mo含量为17.19wt％。将试片至于含SRB的培养基介质中进行腐蚀试验，发现Q235钢在 SRB的培养基介质的腐蚀速率为0.0339mm/a，Ni～P的为0.0145mm/a，Ni～Mo～P的为 0.0438mm/a。其材料虽然有一定的耐微生物腐蚀的性能，但效果并不是很好。

总之，现有技术研究针对微生物，尤其是硫酸盐还原菌的腐蚀作用效果不理想，开发一种可以有效防止以硫酸盐还原菌的腐蚀的镀层材料具有十分重要的意义。

发明内容

针对硫酸盐还原菌对生产油井碳钢及金属的厌氧腐蚀问题，本发明提供一种管壁的防护镀层及电镀方法和应用，期望从防护材料上来解决耐硫酸盐还原菌的腐蚀问题，防护微生物腐蚀的作用趋于绿色化、生态化、高效化。实现材料和环境的和谐发展，经济有效阻止的硫酸盐还原菌对金属的侵蚀作用。

本发明一方面提供了一种管壁的防护镀层，所述防护镀层为三层复合镀层；所述复合镀层为底层半光亮镍，中层光亮铜，外层光亮镍；

底层半光亮镍电位高于中层光亮铜电位120mV及以上，优选120～130mV；中层光亮铜的电位高于外层光亮镍电位60～100mV。

所述复合镀层的底层厚度为10～15μm，中层厚度为20～25μm，外层厚度为10～15μm；外层镀层中含磷和硫，磷含量占外层镀层的质量分数为3％～5％，硫含量占外层镀层的质量分数为0.05％～0.08％。