鈍化技術(shù)提高材料在惡劣環(huán)境中的耐腐蝕性分析

基于化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)的硅涂層具有*的性能，它在特制的爐中放置所需處理的部件，導(dǎo)入特定組份的氣體而形成硅涂層。主要特點是這種氣體可以滲透到曲折的管道內(nèi)部任何部位并提供很薄的均勻涂覆，即使復(fù)雜的形狀也能完成均勻的1微米涂覆層。

CVD技術(shù)特性允許微流孔，如：小口徑油管或調(diào)節(jié)閥體的應(yīng)用，涂層不會顯著改變表面的尺寸或物理特性，更為重要的CVD涂層（Dursan®）是美國SilcoTek®公司的技術(shù)，它具有防止操作系統(tǒng)污染，提高設(shè)備、管道和組件的壽命，能夠提高測量、測試的準(zhǔn)確性，如：含硫組分的檢測準(zhǔn)確度、重復(fù)性得到了很好的提高。

化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)的硅涂層因具有其*的性能，現(xiàn)在煉油以及上游石油、天然氣等實驗室儀器分析應(yīng)用中得到了充分的利用與發(fā)揮。

▲涂層的優(yōu)勢：

Dursan®和Silcolloy®惰性涂層提高了材料的耐腐蝕性能，同時防止離子污染，進而提高了工藝系統(tǒng)管控水平和產(chǎn)品質(zhì)量。Dursan®的涂層無毒，符合USP 美國藥典標(biāo)準(zhǔn)，此項技術(shù)可應(yīng)用于更耐用的基材上，如：不銹鋼或哈氏合金上使用鈍化涂層技術(shù)。  



圖1：經(jīng)甲醇溶液浸泡1個月后金屬離子濃度

 

圖1顯示了每個容器中甲醇溶液浸泡后的總金屬離子濃度。Blank代表甲醇瓶中空白金屬離子的含量，Bare C-22代表未涂覆處理的哈氏合金，Bare 316L代表未涂覆處理的不銹鋼材料，柱狀圖表示浸出到甲醇中的金屬離子水平。

從如上圖1數(shù)據(jù)顯示Bare C-22、Bare 316L其金屬離子浸出污染的濃度達(dá)到了800-1200ppb的水平，與此相比對的SL 1000 C-22 及SL 1000 C 316L是由SilcoTek®公司做了涂層保護，數(shù)據(jù)顯示出經(jīng)惰性化處理的材料幾乎沒有金屬離子浸出。

 



圖2：稀鹽酸浸泡實驗

 

▲耐蝕性分析：

Dursan®或Silcolloy®在整個液體管路上涂上惰性硅涂層后，可以增加工藝系統(tǒng)的壽命，因它有助于防止材料中的組份流失或腐蝕后造成顆粒的形成，而吸附流體中的組份。銹蝕顆粒具有的吸附能力，即使少量銹蝕的存在也會使產(chǎn)品的質(zhì)量降低和取樣的準(zhǔn)確度，并可能導(dǎo)致儀器校驗的誤差和分析定值的準(zhǔn)確性，由于這些問題的發(fā)生，將需要技術(shù)人員花費大量的人力、物力和更多的時間來解決。

如上圖2是不同材質(zhì)在稀鹽酸中浸泡實驗，實驗表明做涂覆的材質(zhì)與未涂覆的不銹鋼相比，Silcolloy®和Dursan®涂層后的耐蝕性很高，耐蝕性提高了幾個數(shù)量級，Dursan® 耐蝕性最高。

 



圖3-1：漂白劑暴露后的腐蝕速率對比圖（Dursan® VS 其它類型涂層）







 



 圖3-2：漂白劑暴露后的實景對比圖

（Dursan® VS 其它類型涂層）

 

▲鈍化涂層在煉廠分析中的應(yīng)用：

石化煉廠中，儀器探頭、油管、配件、過濾器和調(diào)節(jié)設(shè)備暴露在腐蝕性采樣流體中，可能將這些設(shè)備腐蝕，導(dǎo)致采樣系統(tǒng)出現(xiàn)故障，然而通過表面涂覆Dursan®涂層降低接觸面的反應(yīng)，來增強接觸面的惰性和耐腐蝕，它可以在微小表面進行涂覆，包括金屬過濾器，來提高材料的耐久性和防止不銹鋼表面的腐蝕，進而 Dursan®可實現(xiàn)防止整個分析流道中取樣組件的損壞和污染。

如上圖3-1、3-2漂白劑浸泡測試實驗進一步表明，Dursan®涂覆和其它類型的涂層，具有*的耐腐蝕性能。



圖4  損失磨損速率對比圖

（Dursan® VS 未涂覆不銹鋼）

 

▲鈍化涂層磨損和潤滑試驗：

如上圖4看到Dursan®可顯著降低流動摩擦損失，因它防止材料腐蝕而阻止破壞流體通道的表面，進而其耐磨性、耐久性也得到了提高；不銹鋼因其表面相對柔軟，隨著時間的推移因暴露潛在的活性液體中而會腐蝕，致使降低系統(tǒng)壽命。

從如上圖4也充分說明由于SilcoTek®的化學(xué)氣相沉積工藝在不銹鋼表面嵌入了持久的涂層，提高了材料的惰性和耐久性，有效減緩腐蝕所造成的損失速率。

 



 圖5：耐高溫情況對比圖（Silcolloy® VS PTFE）

 

▲克服高低溫:

PTFE（聚四氟乙烯）材料的特性在暴露250℃以上的溫度下可以迅速降解，在低溫環(huán)境中變得脆化。說明高、低溫環(huán)境暴露可以很容易超出PTFE和其它涂層的耐高、低溫的能力。

SilcoTek®提供惰性涂層后，能夠很好的解決環(huán)境溫度從-270℃到超過1000℃不發(fā)生材質(zhì)變性的特點，可以方便而準(zhǔn)確的采樣，并不破壞采樣通道。 

低溫方面，SilcoTek®所有的涂層在低溫或極冷的條件下展現(xiàn)出極為穩(wěn)定的特性，即使暴露在低溫液體中，其表面也不會分層或開裂。