| 本文针对钻杆接头对耐磨和抗腐蚀性能的要求,从提高其使用寿命出发,选用由Ti、Cr、Al的氮化物、碳化物和氧化物所构成的具有良好耐磨性能和抗蚀性能的金属陶瓷作为钻杆接头材料(37CrMnMo)的陶瓷涂层材料,在钻杆接头材料表面制备多层金属陶瓷涂层。采用材料现代分析测试和试验相结合的方法,研究在石油钻杆接头材料表面形成的陶瓷膜层的微观组织结构、结合性能、摩擦磨损性能和抗腐蚀性能。采用化学气相沉积技术(CVD),在石油钻杆接头材料表面生成了均匀、致密的金属陶瓷膜层。镀膜后未调质热处理的试样(JR)基体组织为先共析铁素体相和珠光体类片层组织；而镀膜前经过正火处理的试样(JZ)基体组织为单一的片层状珠光体类组织。而镀膜处理后经调质热处理试样(JRR)基体组织为回火索氏体,保证了接头材料经CVD处理后,具有较好的综合力学性能。经陶瓷覆膜处理后,钻杆接头材料表面形成了厚度约为10μm的金属陶瓷涂层。该膜层为多层金属陶瓷,各层掺杂少量的Cr元素；该金属陶瓷膜层物相结构包括：A1203、Cr掺杂形成的A11.92Cr0.0803的掺杂物、Cr9A117化合物、C0.7No.3Ti以及TiC。划痕试验研究表明,不同热处理后的陶瓷膜试样的结合性能为：JRR>JR>JZ。划痕两侧边缘均未见大面积的脱落区域,表现出良好的膜基结合性能。摩擦磨损性能测试结果表明,钻杆接头材料经陶瓷覆膜处理后,再调质处理的试样(JRR),具有良好的耐磨性能,甚至能替代钻杆的耐磨带。通过SSRT试验、电化学试验和高温高压腐蚀试验研究表明,覆膜后的调质热处理最有利于提高覆膜材料的抗腐蚀性能,即各试样耐蚀性能大小为：JRR>JR>JB。化学气相沉积覆膜处理后,工件表面形成了一种或多种致密而均匀的陶瓷类膜。此类陶瓷复膜致密而均匀,无孔洞、裂纹等组织缺陷,与基体结合牢固,有效阻隔了有害原子或离子与基体材料的接触,尤其能有效防止H2S、CO2与基体钢材发生析氢反应,生成危害极大的氢原子；即使有氢离子的产生,也能有效阻隔氢原子进入材料内部,防止材料发生氢鼓泡、氢致开裂等。http://www.naihougangbansteel.com |
