油气开采与炼制中材料的腐蚀机理与防护措施—进展与趋势.pdf

En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 油气开采与炼制中材料的 腐蚀机理与防护措施 油气开采与炼制中材料的 腐蚀机理与防护措施 进展与趋势进展与趋势 韩恩厚 中国科学院金属研究所 中石化设备腐蚀与防护高级培训班 青岛， 韩恩厚 中国科学院金属研究所 中石化设备腐蚀与防护高级培训班 青岛， 2009年年9月月1-8日日 中国科学院金属研究所简介中国科学院金属研究所简介 金属所历史沿革金属所历史沿革 进入中科院知识创新二期工程 成立沈阳材料科学国家（联合）实验室 进入中科院知识创新二期工程 成立沈阳材料科学国家（联合）实验室 1953建立金属研究所，主要为钢铁冶金工业服务建立金属研究所，主要为钢铁冶金工业服务 1957开展新材料、新技术和测试方法的研究，开辟高温合金、难熔金属、金属陶瓷等研究领域开展新材料、新技术和测试方法的研究，开辟高温合金、难熔金属、金属陶瓷等研究领域 1980 确立材料科学与工程为研究方向确立材料科学与工程为研究方向 1970 隶属冶金部隶属冶金部 回归中国科学院回归中国科学院1978 1982 成立金属腐蚀与防护研究所成立金属腐蚀与防护研究所 重点实验室固体原子像、材料疲劳与断裂、快速凝固非平衡合金、金属腐蚀与防护重点实验室固体原子像、材料疲劳与断裂、快速凝固非平衡合金、金属腐蚀与防护 1985 1995 1999 2001 高性能均质合金、金属腐蚀控制国家工程研究中心成立高性能均质合金、金属腐蚀控制国家工程研究中心成立 两所整合，进入中科院知识创新工程两所整合，进入中科院知识创新工程 机构布局机构布局 金 属 研 究 所 金 属 研 究 所 学术委员会学术委员会 学位委员会学位委员会 职能部门职能部门 科研支撑部门科研支撑部门 沈阳材料科学 国家联合实验室 沈阳材料科学 国家联合实验室 沈阳先进材料 研究发展中心 沈阳先进材料 研究发展中心 腐蚀与防护中心腐蚀与防护中心 沈阳新材料研发及产业化基地沈阳新材料研发及产业化基地 金属所控参股公司金属所控参股公司 研究领域研究领域 金属材料金属材料金属材料金属材料 高温合金、钛合金、超级钢、铝合金、镁合金、纳米铜、纳米磁性高温合金、钛合金、超级钢、铝合金、镁合金、纳米铜、纳米磁性高温合金、钛合金、超级钢、铝合金、镁合金、纳米铜、纳米磁性高温合金、钛合金、超级钢、铝合金、镁合金、纳米铜、纳米磁性 材料等材料等材料等材料等 无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料无机非金属材料 陶瓷、石墨、纳米碳管等陶瓷、石墨、纳米碳管等陶瓷、石墨、纳米碳管等陶瓷、石墨、纳米碳管等 复合材料复合材料复合材料复合材料 铝基、钛基、陶瓷基、树脂基等铝基、钛基、陶瓷基、树脂基等铝基、钛基、陶瓷基、树脂基等铝基、钛基、陶瓷基、树脂基等 制备与加工技术制备与加工技术制备与加工技术制备与加工技术 快速凝固、喷射成型、塑性加工、微波技术、计算设计与模拟等快速凝固、喷射成型、塑性加工、微波技术、计算设计与模拟等快速凝固、喷射成型、塑性加工、微波技术、计算设计与模拟等快速凝固、喷射成型、塑性加工、微波技术、计算设计与模拟等 材料的评价与表征材料的评价与表征材料的评价与表征材料的评价与表征 腐蚀与防护腐蚀与防护腐蚀与防护腐蚀与防护 人员构成人员构成 现有工作人员约现有工作人员约1700人，其中人，其中 类别数量类别数量 研究人员研究人员489 技术及支撑人员技术及支撑人员114 行政与辅助人员行政与辅助人员67 后勤与公司人员后勤与公司人员151 固定人员固定人员 800余人余人 项目聘用项目聘用280 博士研究生博士研究生337 硕士研究生硕士研究生228 留学生留学生2 博士后博士后30 客座教授等客座教授等20 流动人员流动人员 约约900人人 国内、国际地位国内、国际地位 国际五大材料研究机构国际五大材料研究机构 国家三大奖 一等奖各一项 国家三大奖 一等奖各一项 国家省部奖400项国家省部奖400项 美国ISI数据 中国（1980-1999） 20年间各领域国际 最有影响力论文 47 篇，金属所占 5 篇 美国ISI数据 中国（1980-1999） 20年间各领域国际 最有影响力论文 47 篇，金属所占 5 篇 10篇论文入选全国 百篇优秀博士论文 约占全国本领域总 数的1/4 10篇论文入选全国 百篇优秀博士论文 约占全国本领域总 数的1/4 世界一流大学竞争力排行榜，中科院的材料科学排名 全球第1位，清华大学排第19位，中国科大排第38位 （中国科学评价研究中心） 世界一流大学竞争力排行榜，中科院的材料科学排名 全球第1位，清华大学排第19位，中国科大排第38位 （中国科学评价研究中心） 腐蚀与防护方面的地位腐蚀与防护方面的地位 金属腐蚀与防护国家重点实验室金属腐蚀与防护国家重点实验室 国家金属腐蚀控制工程技术研究中心国家金属腐蚀控制工程技术研究中心 国家自然环境腐蚀站网材料环境腐蚀综合 研究中心（试验指导部、标准部） 国家自然环境腐蚀站网材料环境腐蚀综合 研究中心（试验指导部、标准部） 世界腐蚀组织 副主席单位（世界腐蚀组织 副主席单位（2007）） 中国腐蚀与防护学会中国腐蚀与防护学会 理事长单位（理事长单位（19942006）） 副理事长单位（副理事长单位（2006）） En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 提纲提纲 一、材料的腐蚀原理 二、材料的腐蚀防护技术及动向 三、 一、材料的腐蚀原理 二、材料的腐蚀防护技术及动向 三、H2S的腐蚀机理与规律 四、 的腐蚀机理与规律 四、CO2的腐蚀机理与规律 五、 的腐蚀机理与规律 五、H2S/CO2及其与其它元素及其与其它元素/离子的联合作用 六、油气田的腐蚀控制方法 七、 离子的联合作用 六、油气田的腐蚀控制方法 七、H2S腐蚀监测与检测 八、结束语 九、致谢 腐蚀监测与检测 八、结束语 九、致谢 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 固体固体 气体气体 溶液溶液 异质粒子运动异质粒子运动 OH -，，H SO4 Cl - H2O O2 S2 Cl2 CO2 材材料料 电位控制电位控制 缓蚀剂（液缓蚀剂（液/气）气） 涂 层涂 层 外力拉外力拉-压压-扭交变扭交变 表面处理表面处理 光辐光辐照照 电强电强电电场场 磁强磁强磁磁场场 热温热温度度场场 环境环境 损伤控制损伤控制 界界 面面 涂 料涂 料 沉积物沉积物 材料环境行为学材料环境行为学 一、材料的腐蚀原理一、材料的腐蚀原理 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 一、材料的腐蚀原理一、材料的腐蚀原理 腐蚀的定义与分类腐蚀的定义与分类 – 定义定义 – 化学腐蚀化学腐蚀 – 电化学腐蚀电化学腐蚀 腐蚀热力学腐蚀热力学 腐蚀动力学腐蚀动力学 腐蚀的材料结构学腐蚀的材料结构学 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 腐蚀的定义与分类腐蚀的定义与分类 腐蚀材料与环境交互作用，使材料的性 能退化，直到丧失使用功能的过程。 腐蚀材料与环境交互作用，使材料的性 能退化，直到丧失使用功能的过程。 电化学腐蚀在材料与水溶液环境之间开 展离子和电子交换 电化学腐蚀在材料与水溶液环境之间开 展离子和电子交换 化学腐蚀没有电子或离子的参与化学腐蚀没有电子或离子的参与 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 电化学腐蚀与化学腐蚀的比较电化学腐蚀与化学腐蚀的比较 0 ii i Mγ∑0 n ii i Mneγ − ∑ 项目项目化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀 介质介质干燥气体或非电解质溶液干燥气体或非电解质溶液电解质溶液电解质溶液 反应式反应式 过程推动力过程推动力化学位不同的反应相相接触化学位不同的反应相相接触电位不同的导体物质组成 电池 电位不同的导体物质组成 电池 能量转换能量转换化学能与机械力和热化学能与机械力和热化学能与电功化学能与电功 过程规律过程规律化学反应动力学化学反应动力学电极过程动力学电极过程动力学 电子传递电子传递反应物直接碰撞和传递，测 不出电流 反应物直接碰撞和传递，测 不出电流 通过电子导体在阴、阳极 上得失，测得出电流 通过电子导体在阴、阳极 上得失，测得出电流 反应区反应区在碰撞点上瞬时完成在碰撞点上瞬时完成在相对独立的阴、阳区同 时完成 在相对独立的阴、阳区同 时完成 产物产物在碰撞点直接完成在碰撞点直接完成一次产物在电极上形成， 二次产物在一次产物相遇 处形成 一次产物在电极上形成， 二次产物在一次产物相遇 处形成 温度温度主要在高温条件下主要在高温条件下室温与高温条件下室温与高温条件下 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 腐蚀形态腐蚀形态 均匀腐蚀均匀腐蚀 局部腐蚀局部腐蚀 力学/腐蚀的交互作用力学/腐蚀的交互作用 – 应力腐蚀应力腐蚀 – 腐蚀疲劳腐蚀疲劳 力学/腐蚀的交替作用力学/腐蚀的交替作用 电化学腐蚀电化学腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 工程结构表面的状态工程结构表面的状态 气体区大气化学气体区大气化学 界面区质量传递工程、界面科学界面区质量传递工程、界面科学 液层区水化学液层区水化学 沉积层胶体化学、表面科学、矿物学沉积层胶体化学、表面科学、矿物学 电极层电化学电极层电化学 固体层固态化学、固体物理固体层固态化学、固体物理 力 学 力 学 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 电极电位电极电位 在金属与溶液的界面上进行的电化学反应称为电 极反应。电极反应导致在金属和溶液的界面上形 成双电层，双电层两侧的电位差，即金属与溶液 间产生的电位差构成了所谓的电极电位，也称 在金属与溶液的界面上进行的电化学反应称为电 极反应。电极反应导致在金属和溶液的界面上形 成双电层，双电层两侧的电位差，即金属与溶液 间产生的电位差构成了所谓的电极电位，也称绝 对电极电位 绝 对电极电位。。 当金属电极上只有一个确定的电极反应，并且该 反应处于动态平衡，即金属的溶解速度等于金属 离子的沉积速度，则建立起如下的电化学平衡 Men 当金属电极上只有一个确定的电极反应，并且该 反应处于动态平衡，即金属的溶解速度等于金属 离子的沉积速度，则建立起如下的电化学平衡 Menne- mH2O ⇔Menne- mH2O ⇔MenmH2O ne-mH2O ne- 在此平衡电极过程中，电极获得了一个不变的电 位值，称为 在此平衡电极过程中，电极获得了一个不变的电 位值，称为平衡电极电位平衡电极电位，它是可逆的。，它是可逆的。 ln n M RT a nF EM/Mn EEM/Mn EM/Mn M/Mn En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 常见金属阳离子的标准电极电位常见金属阳离子的标准电极电位 金属阳离子金属阳离子标准电极电位标准电极电位 V 金属阳离子金属阳离子标准电极电位标准电极电位 V Li-3.02Al3-1.71 K-2.92Zn2-0.76 Na-2.71Fe2-0.44 Ce3-2.48Cd2-0.40 Pr3-2.46Ni2-0.24 Nd3-2.43Sn2-0.14 Y3-2.37Cu20.34 Mg2-2.37Ag0.80 En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 铁 的 电 位 铁 的 电 位 pH 图图 25℃℃ 平衡态热力学 数据 平衡态热力学 数据 腐蚀 钝化 不腐蚀 腐蚀 钝化 不腐蚀 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 简化的铁的电 位 简化的铁的电 位pH图图25℃℃ ①① Fe→→Fe22e- ②② 2Fe23H2O→→ Fe2O36H2e- ③③ Fe3H2O→→ FeOH2H ④④ Fe2 →→Fe3e- m n吸氧吸氧m n 放氢放氢n En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 电位电位pH图pH图 主要用途主要用途 预测反应的自发进行方向预测反应的自发进行方向 估计腐蚀产物的成分估计腐蚀产物的成分 预测减缓或防止腐蚀的控制因素预测减缓或防止腐蚀的控制因素 缺点缺点 只适用于平衡态，没有考虑过程中的亚稳态只适用于平衡态，没有考虑过程中的亚稳态 只表示给定温度的情况。温度的变化将使区的 位置有所移动 只表示给定温度的情况。温度的变化将使区的 位置有所移动 未包含其它离子的影响未包含其它离子的影响 钝化区并不能反映金属氧化物、氢氧化物等钝 化膜的保护效果 钝化区并不能反映金属氧化物、氢氧化物等钝 化膜的保护效果 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 极化曲线 腐蚀量可以用 极化曲线 腐蚀量可以用 Farady定律计 算。其中的腐 蚀电流可用欧 姆定律获得 定律计 算。其中的腐 蚀电流可用欧 姆定律获得 电极的极化电极的极化 电位随电流变化电位随电流变化 结构材料结构材料 提高极化性能提高极化性能 电池材料电池材料 降低极化性能降低极化性能 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 阳极溶解的极化曲线阳极溶解的极化曲线 ① 二次钝化区① 二次钝化区- ② 二次钝化过渡区 ③ 过钝化区 ④ 钝化区 ⑤ 钝化过渡区 ⑥ 活化区 ② 二次钝化过渡区 ③ 过钝化区 ④ 钝化区 ⑤ 钝化过渡区 ⑥ 活化区 Ep钝化电位钝化电位 EF Flade电位电位 Eb 击穿电位击穿电位 ic 钝化临界电流密度钝化临界电流密度 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 铬钢对铬钢对Fe-Cr 合金在合金在21℃℃ 10H2SO4中 极化曲线的 影响 中 极化曲线的 影响 铬量↑铬量↑ iC↓ ↓iP↓ ↓EF↓ 耐腐蚀性提高 ↓ 耐腐蚀性提高 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 小结小结 自然环境中存在的腐蚀绝大多数是电化学 腐蚀。换句话说，通常谈到腐蚀可以直接 指 自然环境中存在的腐蚀绝大多数是电化学 腐蚀。换句话说，通常谈到腐蚀可以直接 指电化学腐蚀电化学腐蚀，特殊情况除外。，特殊情况除外。 腐蚀可以采用腐蚀可以采用电位电位pH图（热力学）pH图（热力学）来判 定是否发生的可能性 来判 定是否发生的可能性 腐蚀速度用腐蚀速度用极化曲线（动力学）极化曲线（动力学）来描述来描述 腐蚀的速度与材料的成分、微观结构存在 着很大关系 腐蚀的速度与材料的成分、微观结构存在 着很大关系 二、材料的腐蚀防护技术及动向二、材料的腐蚀防护技术及动向 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 二、材料的腐蚀防护技术及动向二、材料的腐蚀防护技术及动向 1. 耐腐蚀材料 2. 表面改性 3. 覆盖层 1. 耐腐蚀材料 2. 表面改性 3. 覆盖层 金属覆盖层金属覆盖层 非金属覆盖层非金属覆盖层 转化膜覆盖层转化膜覆盖层 暂时性覆盖层 4. 电化学保护 暂时性覆盖层 4. 电化学保护 –阴极保护（外加电流、牺牲阳极）阴极保护（外加电流、牺牲阳极） –阳极保护 5. 缓蚀剂 阳极保护 5. 缓蚀剂 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 腐蚀控制技术的六大门类腐蚀控制技术的六大门类 –耐磨耐蚀合金耐磨耐蚀合金 –表面处理表面处理 –防腐涂料/镀层防腐涂料/镀层 –阴极保护阴极保护 –缓蚀剂缓蚀剂 –腐蚀监检测 每类技术又可衍生出许多分支技术 腐蚀监检测 每类技术又可衍生出许多分支技术 工程工程 产品产品 技术技术 紧密结合紧密结合 国家金属腐蚀控制工程中心的国家金属腐蚀控制工程中心的 技术状况技术状况 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 中心中心中心中心 BB技术技术技术技术 C C产品产品产品产品 AA工程工程工程工程 阴极保护工程 涂料涂装防腐工程 海洋及酸性环境下的防腐工程 腐蚀监检测工程 阴极保护工程 涂料涂装防腐工程 海洋及酸性环境下的防腐工程 腐蚀监检测工程 耐腐蚀材料耐腐蚀材料（专利技术） 激光表面处理及熔敷激光表面处理及熔敷（专利技术） 热喷涂、冷喷涂 化学镀、电镀 热喷涂、冷喷涂 化学镀、电镀（专利技术） 离子镀 粉末涂料涂装技术 离子镀 粉末涂料涂装技术（专利技术） 氧化物电极再生与制备氧化物电极再生与制备（专利技术） 失效分析综合技术失效分析综合技术 SEBF/SLF粉末涂料 纳米复合涂料 腐蚀监控仪 缓蚀剂（水质稳定剂） 钢铁表面处理剂 耐磨耐蚀合金 电极材料 发泡镍 氢氧化亚镍 SEBF/SLF粉末涂料 纳米复合涂料 腐蚀监控仪 缓蚀剂（水质稳定剂） 钢铁表面处理剂 耐磨耐蚀合金 电极材料 发泡镍 氢氧化亚镍 国家工程中心工程化成果与水平 （转化应用） 国家工程中心工程化成果与水平 （转化应用） En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 耐腐蚀材料耐腐蚀材料 可钝化材料可钝化材料 非钝化但腐蚀产物膜具有阻挡侵蚀性离子 的扩散能力 非钝化但腐蚀产物膜具有阻挡侵蚀性离子 的扩散能力 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 社会需求对材料耐蚀性的要求社会需求对材料耐蚀性的要求 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS F7、、 F11、、 F15合金系列 推广应用良好合金系列 推广应用良好 F7合金曾获国家科技进步二等奖）合金曾获国家科技进步二等奖） 耐磨耐蚀合金耐磨耐蚀合金 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 表面改性表面改性 激光强化激光强化 离子注入离子注入 喷丸喷丸 纳米化纳米化 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 金属覆盖层金属覆盖层 涂覆工艺方法涂覆工艺方法示例示例应用范围应用范围 电镀电镀钢上镀钢上镀Zn、、Cu、、Cr单金属、合金等单金属、合金等大气、弱介质、腐蚀大气、弱介质、腐蚀 化学镀化学镀钢上镀钢上镀Ni、、Cu、、Au、、Pl合金等合金等大气、弱介质、腐蚀大气、弱介质、腐蚀 喷镀喷镀喷涂喷涂Zn、、Al、、Sn、、Pb等等大气、弱介质、腐蚀大气、弱介质、腐蚀 渗镀渗镀热渗热渗Zn、、Si、、Al、、Cr等等高温、燃气、腐蚀高温、燃气、腐蚀 热镀热镀热浸热浸Zn、、Sn、、Al、、Cd等等大气、弱介质、腐蚀大气、弱介质、腐蚀 包镀包镀钢表面包钢表面包Ni，，Al合金包合金包Al大气、弱介质、腐蚀大气、弱介质、腐蚀 金属衬里金属衬里设备表面衬设备表面衬Pb、不锈钢、、不锈钢、Ti和和Zr硫酸、医药、食品、石化硫酸、医药、食品、石化 物理气相镀物理气相镀 真空镀蒸发镀真空镀蒸发镀Al、溅镀、溅镀Cr、离子镀、离子镀 TiN 大气、弱介质、耐磨等大气、弱介质、耐磨等 化学气相镀化学气相镀气相镀气相镀Al、、Cr、、Cr-Al、、BN大气、弱介质、耐磨等大气、弱介质、耐磨等 换热器的镀层处理换热器的镀层处理 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 冷喷涂装置简图冷喷涂装置简图 冷喷涂简介冷喷涂简介 熊天英提供熊天英提供 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 热喷涂与冷喷涂的区别热喷涂与冷喷涂的区别 火焰喷涂高速火焰喷涂 电弧喷涂 等离子喷涂 火焰喷涂高速火焰喷涂 电弧喷涂 等离子喷涂 熊天英提供熊天英提供 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 03006009001200 0 5600 11200 16800 7 5,6 4 3 2 1 vp, m/ s T, o C 1 – 6 Welding Journal. August, 1991 1. Low-velocity oxygen-fuel 2. Intermediate velocity oxygen-fuel 3. Electric arc deposition 4. Plasma 5. Detonation 6. HVOF 7. Cold Spray 冷气动力喷涂与热喷涂工作温度 和颗粒速度比较 冷气动力喷涂与热喷涂工作温度 和颗粒速度比较 熊天英提供熊天英提供 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 涂层可保持原始粉末的性质。涂层可保持原始粉末的性质。 适宜喷涂高温相变材料，超弹性适宜喷涂高温相变材料，超弹性TiNi。。 两种以上物理化学性能相差很大的材料，形 成合金层或复合材料层。 两种以上物理化学性能相差很大的材料，形 成合金层或复合材料层。 涂层无热应力，可以喷涂厚涂层。涂层无热应力，可以喷涂厚涂层。 基体材料适应性广泛，可在金属、陶瓷、玻 璃以及塑料基体上喷涂各种涂层。 基体材料适应性广泛，可在金属、陶瓷、玻 璃以及塑料基体上喷涂各种涂层。 喷涂效率高，无高温辐照，噪音低，粉末可 回收重复使用，成本低。 喷涂效率高，无高温辐照，噪音低，粉末可 回收重复使用，成本低。 设备相对简单、安全、易维修、环境友好。设备相对简单、安全、易维修、环境友好。 冷喷涂优势冷喷涂优势 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 冷喷涂机冷喷涂机 熊天英提供熊天英提供 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 金属研究所研制了移动式冷喷涂设备金属研究所研制了移动式冷喷涂设备 191413 7 4 3 106 25 熊天英提供熊天英提供 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 非金属覆盖层非金属覆盖层 涂覆工艺方法涂覆工艺方法示例示例应用范围应用范围 涂料涂料 环氧树脂涂料、丙烯酸涂料、氯璜 化聚氯乙稀涂料、纳米复合涂料等 环氧树脂涂料、丙烯酸涂料、氯璜 化聚氯乙稀涂料、纳米复合涂料等 大气、海水、军工、汽车大气、海水、军工、汽车 挤压聚烯烃涂层、熔 结环氧涂层 挤压聚烯烃涂层、熔 结环氧涂层 将聚乙烯、聚丙烯涂层挤压到管道 表面或将熔结环氧喷涂到管道表面 将聚乙烯、聚丙烯涂层挤压到管道 表面或将熔结环氧喷涂到管道表面 地下管道地下管道 衬 里 衬 里 塑料塑料 碳钢设备、管道等衬聚氯乙烯，聚 四氟乙烯板、管 碳钢设备、管道等衬聚氯乙烯，聚 四氟乙烯板、管 酸、碱、盐酸、碱、盐 橡胶橡胶碳钢设备、管道内衬橡胶碳钢设备、管道内衬橡胶酸、碱、盐（水处理设备）酸、碱、盐（水处理设备） 搪瓷、 搪玻璃 搪瓷、 搪玻璃 烧结成型作容器、管道衬里烧结成型作容器、管道衬里 高温、有机酸、无机酸 （医药、化工） 高温、有机酸、无机酸 （医药、化工） 玻璃钢玻璃钢 在碳钢、水泥、木材等表面手敷环 氧树脂、酚醛树脂玻璃钢 在碳钢、水泥、木材等表面手敷环 氧树脂、酚醛树脂玻璃钢 酸、碱、盐等酸、碱、盐等化工地坪、 设备内衬 化工地坪、 设备内衬 耐酸瓷板耐酸瓷板水泥或混凝土，作大口径管道里衬水泥或混凝土，作大口径管道里衬 大气、海水大气、海水化工地坪、废 水处理设施、设备内衬 化工地坪、废 水处理设施、设备内衬 天然石材天然石材 辉绿岩、玄武岩、花岗岩和安山岩辉绿岩、玄武岩、花岗岩和安山岩 等等 酸酸设备内衬、化工地坪、设备内衬、化工地坪、 墙体等墙体等 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 刷涂刷涂 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 雾化方式枪头构造简图特点 外混式 ①涂料与空气在空气帽外侧混合 ②适宜雾化流动性能良好、容易 雾化、黏度不高的涂料，从底漆 到高装饰性面漆，包括金属闪光 漆、橘纹漆等美术漆都适应这种 雾化方式 内混式 ①涂料与空气在空气帽内侧混合， 然后从空气帽中心孔喷出扩散、 雾化 ②适宜雾化高黏度、厚膜型涂料 ，也适宜粘结剂、密封剂、彩色 （砂浆）涂料 雾化方式枪头构造简图特点 外混式 ①涂料与空气在空气帽外侧混合 ②适宜雾化流动性能良好、容易 雾化、黏度不高的涂料，从底漆 到高装饰性面漆，包括金属闪光 漆、橘纹漆等美术漆都适应这种 雾化方式 内混式 ①涂料与空气在空气帽内侧混合， 然后从空气帽中心孔喷出扩散、 雾化 ②适宜雾化高黏度、厚膜型涂料 ，也适宜粘结剂、密封剂、彩色 （砂浆）涂料 空气喷涂外混式和内混式喷枪的 构造与特点 空气喷涂外混式和内混式喷枪的 构造与特点 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 隔膜泵式空气喷涂机隔膜泵式空气喷涂机 吸上式和重力式 压送式 吸上式和重力式 压送式 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 涂装效率高 每小时可喷涂涂装效率高 每小时可喷涂50－－100m2, 比 刷涂快 比 刷涂快8－－10倍。倍。 适应性强 几乎不受涂料品种和被涂物状况 的限制，可适应于各种涂装作业场所。 适应性强 几乎不受涂料品种和被涂物状况 的限制，可适应于各种涂装作业场所。 漆膜质量好 空气喷涂所获得的涂膜平整光 滑，可达到最好的装饰效果。 漆膜质量好 空气喷涂所获得的涂膜平整光 滑，可达到最好的装饰效果。 漆雾飞散 空气喷涂时漆雾飞散，污染环境， 涂料耗损大，涂料利用率一般为 漆雾飞散 空气喷涂时漆雾飞散，污染环境， 涂料耗损大，涂料利用率一般为50％左右。％左右。 空气喷涂的特点空气喷涂的特点 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS En-Hou Han, IMR,CAS 高压无空气喷涂高压无空气喷涂 将涂料施加高压（通常为将涂料施加高压（通常为11－－25MPa）， 使其从涂料喷嘴喷出，当涂料离开涂料喷 嘴的瞬间，便以高达 ）， 使其从涂料喷嘴喷出，当涂料离开涂料喷 嘴的瞬间，便以高达100m/s的速度与空 气发生激烈的高速冲撞，使涂料破碎成微 粒，在涂料粒子的速度尚未衰减前，涂料 粒子不断地被粉碎，使涂料雾化，并沾附 在被涂物的表面。 的速度与空 气发生激烈的高速冲撞，使涂料破碎成微 粒，在涂料粒子的速度尚未衰减前，涂料 粒子不断地被粉碎，使涂料雾化，并沾附 在被涂物的表面。 En-Hou Han, IMR,CASEn-Hou Han, IMR,CAS En-Hou H