Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей Ощепков Денис Алексеевич

Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей
<
Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Ощепков Денис Алексеевич. Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей : Дис. ... канд. техн. наук : 05.16.06 Пермь, 2006 137 с. РГБ ОД, 61:06-5/3026

Содержание к диссертации

Введение

1 Технологии изготовления и свойства порошковых нержавеющих сталей 6

1.1 Классификация порошковых нержавеющих сталей 6

1.2 Способы получения порошковых нержавеющих сталей 13

1.2.1 Получение порошков нержавеющих сталей 13

1.2.2 Прессование нержавеющих сталей 14

1.2.3 Спекание нержавеющих сталей 15

1.3 Физико-механические свойства порошковых нержавеющих сталей 18

1.4 Антифрикционные материалы на основе порошковых нержавеющих сталей 23

1.5 Особенности коррозии и коррозионные свойства пористых порошковых материалов 28

1.5.1 Факторы, влияющие на коррозионную стойкость порошковых сталей 28

1.5.2 Методы исследования коррозии пористых материалов 30

1.5.3 Коррозионные свойства порошковых нержавеющих сталей 32

2 Постановка задачи исследования 37

3 Методики исследования 39

3.1 Методика получения образцов 39

3.2 Методика измерения плотности 40

3.3 Металлографический анализ 40

3.4 Методики определения механических свойств 41

3.5 Методики определения содержания углерода и меди в образцах 41

3.6 Статистический микрорентгеноспектральный анализ 42

3.7 Определение количества остаточного аустенита 43

3.8 Методика определения износостойкости 44

3.9 Методика испытаний на коррозионную стойкость 46

3.10 Статистическая обработка результатов исследований 48

4 Структура и свойства материалов на основе порошковых нержавеющих сталей 50

4.1 Исследование структуры и свойств материалов на основе порошковых нержавеющих сталей с различным содержанием меди 50

2 Исследование способа введения меди на структуру и механические свойства порошковых нержавеющих сталей 55

3 Исследование структуры и свойств материалов на основе порошковых нержавеющих сталей с добавками порошка железа 64

4 Исследование структуры и свойств нержавеющей стали XI2Н9М1,5Д20 с антифрикционными добавками 71

Изучение триботехнических свойств пар трения на основе порошковых нержавеющих сталей 81

1 Изучение триботехнических характеристик стали X12Н9М1,5Д20 с антифрикционными добавками 81

Коррозионная стойкость порошковых нержавеющих сталей 92

1 Исследование питтинговой коррозии порошковых нержавеющих сталей микроскопическим методом 92

2 Исследование коррозионной стойкости порошковых нержавеющих сталей потенциостатическим методом 101

3 Исследование коррозионной стойкости порошковых нержавеющих сталей весовым методом 104

4 Изучение коррозионной стойкости стали Х12Н9М1,5Д20 с антифрикционными добавками 107

5 Исследование влияния легирующих элементов на коррозионное поведение различных фаз порошковых инфильтрированных сталей ПО исследование работоспособности стали 100х12н9м1.5д20 в секции электрического центробежного насоса 125

1 Стендовые испытания 125

Выводы 129

Список литературы

Введение к работе

Среди проблем, связанных с эксплуатацией оборудования в машиностроительной, добывающей и перерабатывающей отраслях промышленности, задача повышения срока службы износостойких изделий является одной из важнейших. Опыт использования добывающего оборудования показал, что основными причинами выхода из строя является коррозионное разрушение деталей узлов, контактирующих с агрессивными средами, износ в парах трения, эрозия рабочих поверхностей под воздействием жидкости и песка.

Высокие эксплуатационные свойства изделий подразумевают коррозионную- и износостойкость в сочетании с высокими прочностными и триботехническими характеристиками. Основными материалами, применяемыми в настоящее время для изготовления деталей, сочетающих антифрикционные и коррозионные свойства, являются чугуны, латуни, бронзографиты, пластмассы. Наилучшему сочетанию требуемых характеристик отвечают высоколегированные чугуны, широко применяемые зарубежными фирмами. Однако, технологии их изготовления высокозатратны, учитывая стоимость легирующих элементов, повышенные по сравнению с другими чугунами температуры разливки, чувствительность свойств к химическому составу и режимам термообработки, характеристикам песчано-глинистых форм.

Технология изготовления машиностроительных деталей методом порошковой металлургии позволяет сократить количество отходов до 2-5 %, значительно уменьшить затраты на их изготовление, а также повысить надежность за счет улучшения требуемых эксплуатационных характеристик износостойких деталей, например, наличие пор в порошковых материалах позволяет придавать антифрикционные свойства материалам, которые в литом состоянии ими не обладают (хорошо известно, что порошковое пористое железо или материалы на его основе успешно работают в различных узлах трения). Поры изменяют механизм прирабатываемости трущихся поверхностей - вследствие изменения и перераспределения объёма пор происходит необратимая пластическая деформация в поверхностном и прилегающем к нему приповерхностном слое (до нескольких миллиметров), тогда как у литых материалов хорошая прирабатываемость обеспечивается только в поверхностном слое толщиной всего в несколько микрометров

вследствие уменьшения шероховатости путем его износа. Хорошая прирабатываемость порошкового материала повышает качество поверхности, улучшая антифрикционные и эксплуатационные свойства изделий из него.

Кроме экономичности, другим существенным преимуществом порошковой металлургии является возможность создания композиционных материалов, сочетающих в себе различные, порой взаимоисключающие свойства. Например, псевдосплавовы типа «сталь-медь», обладают твердостью и прочностью стали и антифрикционными свойствами бронзы, а износостойкие материалы, содержащие твердые смазки в структуре, сочетают твердость инструментальных сталей и могут работать без смазки.

Принципиальная новизна предлагаемых решений состоит в применении взамен литых материалов концентрационно-неоднородных инфильтрированных порошковых сталей, обеспечивающих сочетание высоких физико-механических, триботехнических и специальных свойств.

Получение порошков нержавеющих сталей

Для получения ПНС используют три основных метода производства легированных порошков: распыление расплавов [15, 16]; совместное восстановление оксидов и металлических порошков [15]; диффузионное насыщение из точечных источников [15, 17, 18].

Существует два способа распыления расплавов для получения порошков нержавеющих сталей: водой и инертным газом (азот, аргон). При распылении инертным газом получается металл более чистый по содержанию кислорода, чем при распылении водой. Однако в последнем случае образуются частицы разветвленной формы, после холодного прессования которых пористость достигает 10-15 %. Применяя горячую допрессовку, пористость можно снизить до 2-3 % . При распылении инертным газом частицы порошка имеют форму шара, прессуются только в горячем состоянии и обладают меньшей пористостью, чем при распылении водой [16]. Преимуществами этого метода являются сравнительная легкость введения легирующих элементов, высокая производительность, достаточная гомогенность порошков. К недостаткам этого метода относятся: трудность получения порошков мелких фракций, окисление и закалка некоторых порошков при распылении, что требует дорогостоящего отжига [7].

Восстановление металлов из оксидов может производиться твердыми или газообразными восстановителями. К числу активных газообразных восстановителей относятся водород, окись углерода и различные газы, содержащие СО и Нг (генераторный и конвертированный газы, диссоциированный аммиак др.). В качестве твердого восстановителя используют углерод и металлы, имеющие большое химическое сродство к кислороду: натрий, кальций и магний. Среди восстановителей наиболее широкое применение находит углерод, благодаря низкой стоимости и простоте процесса восстановления. Недостатком этого метода является возможность науглероживания восстанавливаемых металлов, что ограничивает использование этого процесса. Восстановление углеродом наибольшее распространение имеет при получении порошков железа, хрома, вольфрама и некоторых других металлов, а также при непосредственном получении порошков из оксидов. Независимо от восстановителя метод получения порошков восстановлением является гибким процессом. Частицы порошков получаются губчатыми в виде многогранников с сильно развитой поверхностью, которые благодаря большой пористости хорошо прессуются. Размеры частиц определяются температурой восстановления: чем ниже температура, тем мельче получаются частицы порошков. Металлотермическое восстановление применяется только в том случае, когда восстановление углеродом или газом является невозможным или непрактичным [15]. Этот метод отличает некоторая неоднородность состава [7].

Методом диффузионного насыщения из точечных источников пористой губки (80-85 % пор) или непосредственно железного порошка получают порошки железа, легированные никелем, хромом, молибденом и другими металлами, которые образуют трудновосстановимые оксиды, например, алюминием, титаном [15]. В зависимости от режима диффузионного насыщения (температуры, времени, скорости подачи солей галогенидов, их давления, способа упаковки контейнера и др.) результатом процесса могут быть как поверхностное так и сквозное насыщение частиц легирующими элементами, т. е. образование сплава во всем объеме порошка. Порошки железохромистых сталей марок 40Х, Х6, Х13, Х30, полученные методом диффузионного насыщения из точечных источников гомогенны по составу, обладают удовлетворительной прессуемостыо и спекаемостью, а по коррозионной стойкости не уступает литым сталям соответствующего состава [18].

Опыт промышленного производства и экономические расчеты показывают, что порошки, распыленные и полученные диффузионным насыщением, по стоимости отличаются незначительно, а восстановленные - существенно дороже [7].

В работе [19] представлены результаты сравнительного исследования свойств порошков нержавеющих сталей аустенитного класса, выпускаемых в промышленных или опытных условиях методами распыления, гидрокальциевого восстановления и диффузионого насыщения. Данное исследование позволило установить, что порошки нержавеющих сталей получаемые различными методами, имеют достаточно высокий уровень свойств и могут быть использованы для изготовления изделий различного назначения методом порошковой металлургии.

Наиболее распространен метод холодного прессования порошков нержавеющих сталей. Отличительной особенностью порошков нержавеющих сталей является более низкая их прессуемость в сравнении с порошком железа, что связано с повышенной микротвердостью частиц. Так прессуемость порошка нержавеющей стали 410L при давлении 600 МПа составляет 6,53 г/см [20]. Для некоторого повышения прессуемости и прочности прессовки и повышения чистоты материала вместо стеарата Zn при прессовании ПНС рекомендуется использовать неметаллосодержащую смазку Acrawax, а так же смеси Acrawax и стеарата лития [20,21].

В последнее время за рубежом используется метод теплого прессования порошков нержавеющих сталей. В данном методе прессование порошка, в смеси со специально разработанным лубрикантом производится при повышенной температуре (100 - 130 С). В результате чего плотность прессовки повышается на 0,2 - 0,3 г/см3 и значительно (до 2 - Зраз) возрастает прочность прессовки [18,19].

Интенсивно развивается технология высокоскоростного прессования порошков, в том числе и нержавеющих сталей. Такая технология позволяет получить прессовку плотностью до 96 % за 1 цикл прессования [23].

Нержавеющие стали спекаются в водороде, диссоциированном аммиаке, вакууме, герметичных контейнерах при температурах 1150 - 1300 С [6, 7]. Технология спекания материалов на основе порошковых нержавеющих сталей имеет ряд особенностей, связанных, в частности, с высоким сродством хрома к кислороду. В связи с этим при спекании нержавеющих сталей предъявляются жесткие требования по содержанию в атмосфере спекания таких примесей как кислород, водяные пары и оксид углерода предельное содержание данных примесей в атмосфере спекания в зависимости от температуры спекания определяется в соответствии с диаграммой Эллингхама-Ричардсона, рис. 1.3 [24]. Как можно видеть из диаграммы, повышение температуры спекания позволяет несколько снизить требования к чистоте печной атмосферы [24].

Порошки нержавеющих сталей характеризуются высоким содержанием примесей внедрения (азот, водород, кислород). Спекание в водороде и вакууме обеспечивает рафинирование материала от окислов и других вредных примесей, и позволяет получать достаточную прочность, высокий уровень пластичности при достаточной коррозионной стойкости. Однако спекание изделий в среде водорода сопровождается дальнейшим насыщением их фазами внедрения, вследствие чего повышается хрупкость, спекание в вакууме приводит к снижению содержания газов в спеченных нержавеющих материалах [8]. Спекание в диссоциированном аммиаке может сопровождаться образованием нитридов хрома, обеднением твердого раствора и, как следствие этого, упрочнением и охрупчиванием материала, а также снижением его коррозионной стойкости. Для предотвращения насыщения сталей азотом рекомендуется ускоренное охлаждение после спекания ( 900 С/ч) [6].

Металлографический анализ

Для определения минимального гальваностатического потенциала питтинговой коррозии Епкм"н [76] сначала фиксировали потенциал коррозии Екор. После погружения образца в раствор регистрировали потенциал не менее 1 ч, принимая за Екор потенциал в конце выдержки, при условии, что изменение потенциала за последние 30 мин не больше 30 мВ. После определения Екор включали поляризацию плотностью тока / = 0.3 -у А/м и измеряли потенциал в течение 30 мин. Об образовании устойчивых питтингов свидетельствовал начальный скачок потенциала в положительном направлении и последующий сдвиг в отрицательном, причем после опыта питтинги на образце должны быть видны при увеличении 10-12. За величину Епкмт принимали средний потенциал в интервале 25-30 мин при условии, что амплитуда колебаний потенциала не превышала ±30 мВ.

Для определения потенциала образования питтингов Епо и потенциала репассивации питтингов Ерп. после определения потенциала коррозии задавали стабилизировавшийся потенциал Е = Екор и включали развертку, потенциала со скоростью V = 0.2 мВ/с в анодном направлении, затем при плотности тока /„ерекл = 8 А/м2 изменяли направление развертки на обратное и продолжали измерения, пока плотность тока не уменьшится до 0.04-0.05 А/м2. На построенных поляризационных кривых (в координатах Е - lg/ или Е — Ї) прямого и обратного хода определяли потенциалы соответственно Епо и Ерп (брали значения потенциала при плотности тока 0.1 А/м2)..

Для электрохимических измерений использовали потенциостат ПИ-50-1 и самописец ПДА-1. Аэрация растворов естественная. Растворы готовили на дистиллированной воде из реактивов квалификации не ниже ч.д.а. Электрод помещали в ячейку с раствором не позднее чем через 20 мин после окончания подготовки (шлифовки) поверхности.

Влияние некоторых факторов (повышение температуры, перемешивание раствора) на питтинговую коррозию порошковых нержавеющих сталей оценивали именно электрохимическими методами, т.к. технически сложно проводить испытания в динамических условиях или при повышенной температуре в течение нескольких суток.

Электрохимические исследования коррозионного поведения отдельных фаз двухфазных нержавеющих сталей проводили в 0,3; 0,03 и 0,003 %-ных водных растворах NaCl на потенциостате П-5848 в стандартной ячейке ЯСЭ-2, электрод сравнения хлорид серебряный в насыщенном растворе КС1. Значения потенциала пересчитывали на шкалу стандартного водородного электрода. Токи фиксировали микро- и миллиамперметром М253, токи в пределах 10-М0- А измеряли на приборе М95.

Кривые анодной поляризации снимали с потенциала на 200 мВ отрицательнее потенциала коррозии со скоростью развертки потенциала 1 мВ/с или 3,6 В/ч. По достижении плотности тока порядка нескольких мА/см включали обратную развертку потенциала вплоть до появления катодных токов.

По потенциаллу, соответствующему переполюсовке тока фиксировали потенциал коррозии Екор, а при продолжении тафелевых участков катодных или анодных кривых на потенциал коррозии определяли ток коррозии.

Потенциал питтингообразования определяли по резкому росту анодного тока, а потенциал репассивации по потенциалу пересечения обратной кривой с прямой прямого хода. Критический потенциал питтинговой коррозии определяли при гальваностатической поляризации при плотности тока 1 мА/см , когда смещение потенциала с течением времени сильно замедлялось.

Коррозионные испытания весовым методом проводили в статических (без перемешивания) и динамических (с перемешиванием) условиях в ультратермостате MWL UH-16 при температуре от 20+2 до 80±3С..В качестве рабочих сред применяли: 1. Модифицированный раствор NACE в соответствии с ASTM В117- 97: водный раствор 5 % NaCl + 3 % НС1. РН=1,3 ТИСП = 20...80С Статические и динамические условия Продолжительность испытаний 24 ч. 2. Сероводородсодержащая среда по стандарту NACE ТМ 01-77 5%NaCl 0,5% СНзСООН H2S 2400-3000 мг/л РН = 3, Статические условия Продолжительность испытаний = 96 ч.

Перемешивание растворов осуществляли с помощью магнитной мешалки ММ-5. Точность поддержания температуры контролировали с помощью ртутного термометра. Взвешивание образцов до и после испытаний осуществляли на аналитических весах "METTLER TOLEDO" с точностью ± 0,0001г.

Скорость коррозии образцов (К) рассчитывали согласно ГОСТ 9.506-87. Скорость коррозии К в г-м" -ч вычисляли по формуле К = ., (3.10) S-т где пц - масса образца до испытания, г; пі2 - масса образца после испытания, г; S - площадь поверхности образца, м2; т - время испытания, ч.

Прямые наблюдения за образованием и ростом питтингов проводили по методикам [77, 78]при испытаниях образцов в 3 %-ном NaCl и синтетической пластовой воде (СПВ) состава, в г/л: СаС12-6Н20 34, MgCl2-6H20 17, NaCl 163, CaS04-2H20 0.14 (по ГОСТ 9.506-87) при комнатной температуре в статических условиях при естественной аэрации растворов. Основания цилиндрических образцов зачищали шкуркой 14А6НМ45 (грубая подготовка поверхности) или на шкурке марки 2000 (тонкая подготовка поверхности), затем поверхность образцов обезжиривали.

Исследование способа введения меди на структуру и механические свойства порошковых нержавеющих сталей

В порошковые материалы на основе нержавеющих сталей с содержанием меди до 15 % дополнительно вводили медь методом инфильтрации одноступенчатым и . двухступенчатым способом.

Установлено, что одноступенчатая пропитка (пропитка прессовки при спекании) способствала росту образцов из ПНС с увеличением содержания меди в прессовке. При двухступенчатой пропитке (пропитка при спекании предварительно спеченных прессовок) объемные изменения сталей при спекании совпадают с непропитанным состоянием, рис. 4.5.

Структура инфильтрированных материалов представляет собой аустенитную основу и включения меди, рис. 4.6 - 4.9. Микротвердость основы при одноступенчатой и двухступенчатой пропитке составляет HVo.os 220-260. Механические свойства материалов на основе ПНС пропитанных медью, представлены в таблице 4.4.

Пропитка медью стали Х18Н12М2, независимо от способа, не изменила её прочностных свойств, но существенным образом снизила пластические и ударные характеристики, рис. 4.10. Объяснить это можно большим размером зерна аустенита, науглероживанием материалов, выделением избыточной меди и хрупких дисперсных фаз. Массовая доля углерода в непропитанном состоянии составила 0,15 %, после одноступенчатой пропитки - 0,19 %, а в пропитанных двухступенчатым способом - 0,20 %.

При введении меди способом одноступенчатой пропитки в ПНС, механические свойства сталей монотонно снижаются, рис. 4.11, при этом средний размер зерна аустенита практически не изменяется, рис. 4.4, но возрастает содержание структурно свободной меди.

Двухступенчатая пропитка обеспечила формирование равных свойств сталей независимо от количества меди в прессовке за исключением ударной вязкости, где форма кривой аналогична непропитанному состоянию, и обусловлена влиянием наследственного зерна аустенита, а также твердости, резкое снижение которой при содержании 10% меди в прессовке, связано с большим количеством медной фазы в инфильтрированном материале табл. 4.4, рис. 4.12, структура сталей приведена на рис. 4.9.

Таким образом, двухступенчатая пропитка гарантирует стабильность технологических свойств и более высокие механические свойства за счет формирования стального каркаса при предварительном спекании.

Известно, что подшипники скольжения, изготовленные из порошковых нержавеющих сталей, обладают низкими антифрикционными свойствами [8]. Технология изготовления таких материалов для обеспечения коррозионной стойкости требует применения метода двухступенчатой пропитки медью, что повышает трудоемкость изготовления и стоимость изделий. Для упрощения технологии и улучшения триботехнических свойств, исследовали возможность получения нержавеющих сталей за счет изменения химического состава нержавеющей стали марки 316L, путем добавления железного порошка в количестве 20 - 50 %.

Химический состав и технологические свойства материалов приведены в таблице 4.5.

Анализ данных таблицы 4.5 позволил установить, что все исследуемые материалы характеризуются незначительным ростом при спекании и пропитке медью. Содержание углерода в исследуемых образцах составило 0,26 - 0,36 %, что свидетельствует о некотором науглероживании во время спекания.

Для выявления структуры применен реактив Обергоффера, содержащий хлорное железо, поэтому травление менее легированных участков происходило за счет питтинга.

Материалы, полученные смешиванием порошков, с содержанием железа до 50 % имеют аустенито-трооститную структуру и участки аустенита с включениями карбидов, расположенные на месте частиц порошка нержавеющей стали, табл. 4.6. Повышение содержания железа до 50 % приводит к формированию в структуре нижнего бейнита, рисунок 4.13. В областях троостита и бейнита, образованных преимущественно на месте частиц железа обнаружено пониженное содержание легирующих элементов, так как в процессе спекания происходит диффузия легирующих элементов из порошка нержавеющей стали в частицы железа. Обеднение аустенита никелем, обусловлено преимущественной диффузией никеля в медную фазу, таблица 4.6.

Образование карбидов обусловлено присутствием в сталях карбидообразующих элементов: молибдена и хрома, а также науглераживанием в процессе спекания. Количество карбидных областей уменьшается по мере увеличения содержания порошка железа. В стали Х8Н6М1Д20 карбидных участков не обнаруживается, однако появляются бейнитные участки за счет метастабильности аустенита.

По мере увеличения содержания железа микротвердость структурных составляющих повышается, таблица 4.7, рис. 4.14. Формирование троостита связано с взаимодействием углерода и добавок железного порошка в исследуемых материалах.

Исследование коррозионной стойкости порошковых нержавеющих сталей потенциостатическим методом

Порошковая нержавеющая сталь Х11Н8М1.5Д20 подвергается питтинговой коррозии в нейтральных хлоридных растворах (3 % NaCl, синтетическая пластовая вода). Питтинги образуются в средней части зерен (частиц порошка в спеченном материале). Границы зерен являются барьером для роста питтингов; благодаря этому средние диаметр и глубина питтингов выходят на предельные значения (соответственно 60 ± 10 мкм и 50 ± 10 мкм). Закономерности питтингообразования на стали Х11Н8М1,5Д20 практически одинаковы в растворе хлорида натрия и синтетической пластовой воде. Более тонкая обработка поверхности уменьшает скорость образования и роста питтингов на стали Х11Н8М1,5Д20.

Согласно электрохимическим измерениям, устойчивость стали Х11Н8М1,5Д20 к питтинговой коррозии несколько повышается при перемешивании раствора, но снижается при повышении температуры раствора. Во всех изученных условиях образование питтингов на стали XI 1Н8М1,5Д20 возможно при потенциале свободной коррозии. Порошковая нержавеющая сталь Х18Н12М2Д25 обладает более высокой устойчивостью против питтинговой коррозии по сравнению со сталью XI 1Н8М1,5Д20.

Эксплуатация погружных насосов на современном этапе разработки основного количества месторождений предъявляет высокие требования к коррозионной стойкости рабочих органов. Так значительное истощение многих скважин приводит к необходимости поддержания пластового давления с помощью закачки в нефтеносные пласты воды из природных источников, содержащих сульфатвосстанавливающие бактерии (СВБ), что способствует образованию сероводорода. Солянокислая обработка призабойных зон скважин проводится Ю-% раствором соляной кислоты, что также вносит свой вклад в повышение коррозионной активности добывающей продукции скважин, характеризующихся высокой минерализацией и обводненностью.

Коррозионные испытания материалов проводились весовым методом в двух средах: 1. Среда NACE - водный раствор 5 %NaCl +3 % НС1 2. Сероводородсодержащая среда - 5 % NaCl + 0,5 % СН3СООН + 2200 мг/л H2S Результаты коррозионных испытаний приведены в таблицах 6.4 и 6.5.

Анализируя данные таблицы 6.4 можно сделать вывод, что стали с добавлением железа имеют меньшую скорость коррозии, чем нирезист и аустенитная сталь Х18Н12М2,5Д25, что объясняется, скорее всего, уменьшением разности электродного потенциала металлическая основа - медь в порошковых композициях и основа-графит в нирезисте. Исключение составляет сталь Х8Н6М1Д20, высокая скорость коррозии которой обусловлена ее переходом в аустенито-мартенситный класс сталей.

При испытании в сероводородсодержащей среде, порошковые стали с содержанием порошка железа в шихте до 40% имеют несколько более высокую коррозионную стойкость чем нирезист и порошковая сталь с содержанием 50% железного порошка.

Результаты коррозионных испытаний материалов на основе нержавеющей стали марки 316L с различным содержанием меди представлены в таблице 6.6

Увеличение концентрации меди до 15 % позволило снизить скорость коррозии в 3 раза в статических условиях, а повьппение температуры и изменение условий испытаний (перемешивание раствора) привело к резкому увеличению скорости коррозии порошковой композиции независимо от содержания в ней меди.

Пропитка образцов медным расплавом при всех условиях испытаний способствовала снижению скорости коррозии материалов в несколько раз, а способ введения меди практически не оказал влияния на коррозионную активность сталей, табл. 6.7, рис. 6.14.

Таким образом, порошковые нержавеющие стали, пропитанные медью имеют коррозионную стойкость на уровне нирезиста. Способ введения меди не оказывает влияния на коррозионную стойкость сталей. Наилучшим комплексом свойств обладают композиции на основе порошка нержавеющей стали марки 316L с добавлением 20 и 25% железного порошка. Для дальнейших исследований и разработки материала ступени электроцентробежного насоса была выбрана нержавеющая сталь Х12Н9М1,5Д20.

Похожие диссертации на Процессы и технологии получения триботехнических материалов на основе порошков нержавеющих сталей