Kaplama Koruma API 5L Boru Hattı Çeliğin Korozyon Direnci

ÖZET

NS korozyon emaye direnişler-kaplamalı çelik boru içinde 3.5 ağırlıkça% NaCl çözeltisi açık devre potansiyeli kullanılarak epoksi kaplı borunun olanlar ile değerlendirildi ve karşılaştırıldı, lineer po- larization direnci, ve elektrokimyasal empedans spectros- kopyası testleri. T-001c emaye, sulu çamur ve GP2118 emaye tozu ıslak ve elektrostatik işlemlerde çelik boruya püskürtüldü, sırasıyla. faz bileşimi ve iki emayenin mikro X-ışını kırınımı ve taramalı elektron mikroskobu ile karakterize edilmiştir (SEM). emaye yüzey pürüzlülüğü ve çelik alt-tabakalar ile yapışma gücü kaplama kalitesi anlamak quanti fi ye edildi. SEM görüntüleri, emaye kaplamalarının her iki tip izole edilmiş kabarcıkları ile sağlam bir yapıya sahip olduğunu ortaya koymuştur. Elektrokimyasal testler, test edilen örneklerin görsel muayene veri fi ed gibi emaye kaplamalarda yüksek bir aşınma direnci gösterdi. Özellikle, GP2118 emaye ile kaplanmış numuneler, sürekli olarak epoksi kaplı numunelerin daha iyi performans.

ANAHTAR KELİMELER: korozyon, elektrokimyasal empedans spektroskopisi, emaye kaplama, boru hattı Çelik, taramalı elektron mikroskobu

GİRİŞ

doğal gaz, Petrol, ve tehlikeli sıvı iletimi ve toplama boru hatları ulaşmış 484,000 ABD'deki miller1 Yaşlanma boru hatları azaltılmış
korozyon sonucu olarak kullanım ömrü ve güvenilirlik. Bu koruyucu kaplama korozyona karşı korunabilir, katodik koruma, korozyon inhibitörleri ve kullanımı. penetre elektrolit fiziksel bir bariyer gibi Kaplama- tion korozyon azaltılması en etkin ve ef fi oluşturulmasına yeterli yöntemlerden biridir.
içten çelik boru hatları uygulandığında, ceket- ing birçok avantajı vardır. İlk, İç kaplama etkileşim ve altta yatan çelik ile reaksiyona sıvısındaki veya gaz önleyebilir. İkinci, kaplanmış çelik boru mikrobiyolojik birikintileri ve bakteri biyo fi lm forma azaltır- ları kaplanmamış borunun yüksek yüzey pürüzlülüğüne bakteri kalkan ve bakteriyel colonies.2 üçüncü ve son büyüme koşulları sağlar yardımcı olduğu, en
İç kaplama, petrol ve gaz iletmek için gerekli bir boru hattı ve böylece güç uzun bir mesafe boyunca basınç düşüşünü azaltmak. Kaplanmış boru basınç düşmesi, deneysel olduğu gösterilmiştir 35% bir Reynolds sayısı çıplak çelik boru daha düşük
1 × 107.3
Bugün, iki parçalı bir solvent bazlı epoksi kaplamalar, serbest ve füzyon bağlı veya solvent, ve poliamid kaplamalar, genellikle, ham petrol ve Bu kaplamalar zayıf ile bağlandığı pipelines.4-6 doğal gaz kullanılan
bunların çelik alt-tabaka ve altta fi lm corrosion.7 böylece eğilimli
Porselen emaye, bir inorganik malzeme olarak, kimyasal olarak ~850 ° C, 750 ° C arasındaki bir sıcaklıkta, metal alt-tabaka bağlandığı. Bu pürüzsüz ve estetik bir yüzeye sahip fi tamamlanmak olabilir sadece, aynı zamanda eski sağlamak- cellent kimyasal kararlılık, iyi bir korozyon direnci, Aksine çeşitli sert environments.8 içinde dayanıklılık ve

epoksi kaplama, ABD'deki miller1 Yaşlanma boru hatları azaltılmış. Onun korozyon yeniden- Beton yapılarda kullanılan çelik takviye için koruyucu kaplama olarak direncin önceden araştırılmıştır- rt edici çalışmaları ve gösterdi general.10-11 tatmin edici olduğu

Bu çalışmada, Çelik boru korozyon davranışı dahili emaye iki tip kaplanmış (T-001 Bulamaç ve GP2118 toz) incelenmiştir 3.5 ağırlıkça% NaCl çözeltisi. faz bileşimi ve emayenin mikro X-ışını difraksiyonu ile karakterize edilmiştir
(XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM), sırasıyla. Çelik boru alt tabakalar üzerine emaye kaplama yüzey pürüzlülüğü ve bağ kuvveti belirlendi. elektrokimyasal davranışları açık devre potansiyeli ile çalışıldı (OCP), polar bir doğrusal- leştirilmesi direnci (LPR), ve elektrokimyasal Empedans- ance spektroskopisi (ÇBS) testler. Görsel denetimler herhangi bir paslanma bariz işaretleri için test numuneler üzerinde yapılmıştır. emaye kaplı çelik korozyon direnci epoksi kaplı çelik ile karşılaştırılmaktadır.

DENEYSEL PROSEDÜRLER

Emaye ve Örnekler

API, 5L X65 çelik boru (MRC Küresel) ile 323.85 Dış mm çapında ve 9.53 duvar kalınlığı mm bu çalışmada alt-tabaka metali olarak kullanılmıştır. satıcı tarafından sağlanan çeliğin kimyasal bileşimi Tablo l'de sunulmuştur 1. Çelik boru fi ilk halinde kesilmiştir 18 25 mm x 50 aa kupon numuneleri. kesim örnekleri vardı sonra çelik için püskürdü 1 dk değirmen ölçek ve paslar kurtulmak için, ve fi nally ile temizlenmiş
bir temizleme çözücü.
emaye iki tip çelik kuponları üzerinde uygulanmıştır: T-001 Bulamaç ve GP2118 toz. T kimyasal bileşimleri-001 ABD'deki miller1 Yaşlanma boru hatları azaltılmış (XRF) Tablo sunulduğu gibi 2. emaye bulamaç fi ilk freze cam hammaddesi karışımları hazırlandı, ABD'deki miller1 Yaşlanma boru hatları azaltılmış, ve bazı elektrolitler, Karışım, sabit bir süspansiyon halinde olduğu ve hemen ardından su ile karıştırılarak. emaye bulamaç manuel bir sprey tabancası kullanılarak kupon örneklerinde püskürtüldü, Tablo l'de spesifik fi ed olarak basınçlı hava püskürtmesi ile tahrik olan 3. numuneler için 150 ° C'de ısıtıldı 10 dk nemi uzaklaştırmak için, 815 ° C'de fi kırmızı 10 dk, ve fi nally, oda sıcaklığına kadar soğutuldu,. elektrostatik püskürtme için, arasında bir ortalama parçacık boyutuna sahip GP2118 emaye tozu 32.8 um kullanılmıştır. Bir elektrik alanı, bir meme elektrot ve numune arasında oluşturulmuştur. Emaye parçacıklar, hava akımı ile püskürtme tabancasının dışarı tahrikli, Negatif yüklü oldu, numunenin doğru göç etti (pozitif elektrod) ve de bulundu- oturtulması. Güç püskürtmeden sonra, çelik kuponlar için 843 ° C'de bir fırın ve fi kırmızı içine taşındı 10 dk, ve daha sonra hareket ve oda sıcaklığına kadar soğutuldu,. T kalınlığı-001 Kaplama spreyleme süresi ile kontrol edilmiştir, GP2118 Kaplamanın kalınlığı püskürtme tabancalarının sayısı ile kontrol edilirken. Karşılaştırma için, epoksi kaplı çelik numuneler önceden edildi- karşılaştırıldı ve test. Bu durumda, 3M Scotchkote 323 † epoksi, Boru hattı endüstrisinde uygulandığı, Numuneler kaplamak için kullanıldı. Çelik kupon oda sıcaklığında epoksi fırçalama ile kaplanır ve daha sonra, havada kurutulmuştur 3 elektrokimyasal testler öncesinde d.

Emaye Kaplamalar karakterizasyonu

Kaplama kalınlığı ve pürüzlülük bir kaplama kalınlığı ölçer MiniTest 6008 † ve optik mikroskop Hirox † ölçüldü, sırasıyla.

ABD'deki miller1 Yaşlanma boru hatları azaltılmış, bir 20 üssünde mm çap Dolly aşındırıcı kağıtlarla pürüzlendirildi, ve oksidasyon ve kirletici maddelerin alkol ile temizlenir. takozun taban testi kaplamanın yüzeyine yapıştırıcı tek tip bir tabaka ile yapıştırılmış. sertleştirme işleminden sonra 24 h, takozun çevresinde kaplama kullanılarak uzaklaştırılmıştır 20 aa özgül bir test alanı Dolly izole etmek için bir araç kesici. dolly fi nally bir stres hızında dik numune yüzeyini çıkardı edildi 0.4 MPa / s. Her bir kaplanmış numunenin maksimum kuvveti kaydedildi.
paslanma testlerinin tamamlandığında, kaplamada fazlar XRD ile kaplanmış çelik numunelerin yüzeyi üzerine doğrudan incelenmiştir (Philip Pert †) difraksiyon açısıyla (2ben) çeşitli ° ila 10 ° arasında ve 55. emaye kaplı numunelerin kesitleri SEM mikro analiz için hazırlanmıştır (Hitachi S4700 †). Her bir emaye kaplı örnek fi ilk soğuk epoksi reçinesi içinde monte edilmiştir (EpoxyMount †, Müttefik High Tech Ürünler, A.Ş.) ve kesilmiş 10 Bir elmas testere kullanarak mm kalınlıkta enine kesiti. Sonra, kesiti için karbür kağıtları ile silindi 1200 kumtaşı, iyonu giderilmiş su ile durulanmış, ve fi nally incelemeden önce oda sıcaklığında hava içinde kurutulmuştur. SEM görüntüleri gözeneklilik değerlendirme için ImageJ † yazılımı ile analiz edildi.

elektrokimyasal Testler

Şekilde gösterildiği gibi, her bir örnek elektrokimyasal ölçümler için bakır tel ile lehimlenmiş olduğu 1. emaye hariç numunenin tüm taraflar- ya da epoksi kaplı yüzü deniz epoksi ile kaplanmıştır.

maruz emaye ya da epoksi alanı oldu 30 mm x 20 mm boyutunda.
Tüm numuneler dalmış edildi 3.5 pH değeri ile ağırlık olarak% NaCl çözeltisi 7 ve oda sıcaklışında test- için Ture 69 d. Çözelti Puri fi ye sodyum klorit ilave edilerek hazırlanır (Fisher Bilimsel c, A.Ş.) Damıtılmış su içinde.

Zamanında 1, 3, 6, 13, 27, 41, 55, ve 69 d, OCP, LPR, ve ÇBS testleri minesinin korozyon evrimini izlemek için yapıldı- ve epoksi kaplı çelik numuneler. Standart üç elektrot sistemi elektrokimyasal testler için kullanılmıştır, içeren 25.4 mm x 25.4 mm x 0.254 bir karşı elektrot olarak aa platin levha, ABD'deki miller1 Yaşlanma boru hatları azaltılmış (SCE) Referans elektrotu olarak, ve çalışan bir elektrot olarak kaplanmış numune. Her üç elektrotlar veri toplama için bir Gamry 1000E Potansiyostat / Galvanostat † bağlanmıştır.

Her bir sabit OCP sonra (için kalıcı 1 h) kaydedildi, Bir EIS testi bir sinüzoidal potansiyel dalga ile gerçekleştirilmiştir 10 OCP çevresinde genlik mV ve bir frekans, 100 kHz 5 mHz. LPR testi bir tarama hızında OCP etrafında ± 15 mV bir dizi tarama gerçekleştirilmiştir 0.167 mV / sn. LPR eğrileri polarizasyon direnci Rp tespit etmek için kullanılır, sıfır akım etrafında polarizasyon eğrisinin doğrusal bölgesinde eğimine eşit olan:13

Rp = AE = Ai

AE ve Ai gerilim ve akım artışları temsil etmektedir, sırasıyla, i bir polarizasyon eğrisinin düz kısmı içinde = 0. LPR ölçümleri Stern-Sutter denklemi ile korozyon akımı yoğunluğunu hesaplamak için kullanılmıştır:13

icorr = vavc = ½2.303dva + βcThRp (2)

nerede βa ve anodik Tafel sabiti temsil βc (0.12) ve katodik Tafel sabiti (0.12), sırasıyla, ve icorr korozyon akımı.

SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Kaplama Karakterizasyon
Emaye fazlar - XRD modelleri GP2118 ve T yüzeyinde-001 daldırıldıktan sonra emaye kaplanmış numuneler 3.5 için ağırlıkça% NaCl çözeltisi 69 d tanımladı fi ye ve Şekilde gösterilen 2. Kuvars SiO2 emaye kaplamalarda Her iki tip de mevcut olduğu. ABD'deki miller1 Yaşlanma boru hatları azaltılmış-001 emayeler, sırasıyla.

Emaye/Substrat Arayüzündeki Mikroyapı — Çelik/kaplama arayüzündeki farklı büyütmelerde kesitsel SEM görüntüleri Şekilde sunulmaktadır. 3. emaye kaplamalar kesilmiş hava ile sağlam bir yapı kaplama kalınlığı boyunca kabarcıklar sahip (Rakamlar 3[a1] ve [b1]). Hava kabarcıkları, yüksek sıcaklık, kimyasal sırasında oluşmuş

fi halka boyunca çelik emaye cam malzemenin reaksiyon emaye kaplamalar çok sayıda olması process.14-15
Yaklaşık çapında birkaç büyük gözeneklere sahip GP2118 emaye dışında izole küçük gözenekler 105 Mikron. T gözenekliliği içeriği-001 emaye olduğu ölçüldü 4.26%, bu daha düşüktür 12.72% GP2118 emaye için. Rakamlar 3(a2) ve (b2) Çeşitli bağlantı noktalarını oluşturmak üzere küçük Fe çıkıntılar emaye kaplama halinde büyüme Magni fi ye emaye / çelik ara-yüzlerinin göstermektedir. Bu epitaksiyal spinel parçacıkları emaye ve çelik substrate.16 arasındaki bağlanmayı

Çektirme sağlamlığı - Ölçülen kalınlık, yüzey pürüzlülüğü, ve kaplamaların üç tip bağ kuvveti Tablo l'de özetlenmiştir 4. Ortalama ve her bir kaplamanın kalınlığı ve yüzey pürüzlülüğü standart sapma hesaplanmıştır
27 cilalı üç farklı numune alınan ölçümler koparma test yüzeyinde bir fl için. Ortalama ve her bir kaplamanın yapışma gücü standart sapma gerçekleştirilen üç koparma testleri hesaplandı. Bu tablodan görülebileceği 4 epoksi kaplama kalın olduğu (396 Mikron) ve T,-001 emaye en ince olduğu (230 Mikron). NS

Üç kaplama pürüzlülüğü civarındadır 1 Mikron, Tüm örneklerde düz yüzeyleri gösteren.

Koparma testlerinin tamamlandığında, iki tekerlekli ve substrat kırılma yüzeyleri Şekil l'de gösterilmiştir 4. Bir koparma bağ testinde, dört olası arıza modları dahil: (1) kaplama ve çelik alt-tabaka arasındaki yapışma kopma, (2) Kaplama tabakası içinde uyum kırılma, (3) tutkal break, ve (4) karışık ara ya da kombi- Birden locations.17 yukarıdaki sonlarını ulus

Emaye kaplamalar karışık başarısızlık modu var- kaplamanın içinde bir ara volving (yapışkan mola) ve yapıştırıcı bir ara numunesine yük taşıyıcısına bağlanması için kullanılan. Epoksi kaplama da kaplama içinde bir mola içeren karma bir arıza moduna sahiptir (yapışkan mola), kaplama ve alt-tabaka çelik arasında bir ara (yapışkan mola), ve bir yapıştırıcı ara. Şekilde gösterildiği gibi bir arayüz üzerindeki bağlantı noktaları, bir emaye kaplama ve substrat çelik arasındaki bağlanmayı geliştirmek için emaye kaplamalarda herhangi bir yapışkan sonları vardır 3. Belirli bir biçimde, GP2118 emaye kaplama arasında bir ortalama değere sahip yüksek bir birleşme sağlamlığı sergilemektedir 17.89 MPa, Epoksi kaplama düşük bir birleşme sağlamlığı sergilemektedir 8.01 MPa, ve T,-001 emaye kaplama bir bağ kuvvetine sahiptir 16.85 MPa.

Rakamlar 5(bir) ve (b) Şekillerde gösterildiği gibi, Magni fi ed kırılma yüzeyi morfolojilerini temsil 4(a2) ve (b2), sırasıyla. dolly doğru açıyla kaplanmış numune çıkardı zaman, Emaye/Substrat Arayüzündeki Mikroyapı — Çelik/kaplama arayüzündeki farklı büyütmelerde kesitsel SEM görüntüleri Şekilde sunulmaktadır.- Artan yüke maruz ing. Figürler 6(bir) ve (b) Test edilen SPE kesitlerini için SEM görüntüleri gösterilmektedir- Figürlerin dikdörtgen alanlara cIMEnS 4(a2) ve (b2), sırasıyla. Asgari yaklaşık olarak kaplama kalınlıkları kalmıştır sahip numunelerde kırılma yüzeyleri genellikle düzgündür 70 iM ve
40 GP2118 ve T için uM-001 emayeler, sırasıyla. Şekil kıyasla 3, Figürler 6(bir) ve (b) Çelik yüzeyde Emayenin yapışması kimyasal Epitaksiyel spinel parçacıkların büyüme ile güçlendirilmiştir çünkü kırılma yüzeyleri Uzakta EMAYE / substrat Arabirimlerde bunlara karşılık gelen birleştirici katmanlar vardır ve kaplamada büyük hava kabarcıkları bağlayan en zayıf tabakadan geçmesi belirtmek fi halka ProcESS.16 olarak boyanın kimyasal sırasında reaksiyon olarak