元素掺杂DLC薄膜在模拟油气田溶液中的耐蚀与耐磨性OA北大核心CSTPCD

目的沉积出在含有泥沙的模拟油气田溶液中具有优异耐蚀性与耐磨性的类金刚石碳基(DLC)薄膜来对油气开采时的管道进行保护。方法通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在SS304方形试样表面沉积H-DLC、F-HDLC、N-HDLC及Si-HDLC,通过电化学测试表征了其在模拟油气田CO_(2)/H_(2)S/Cl^(-)溶液中的耐蚀性。采用CSM往复式摩擦机测试了其在含有泥沙的模拟溶液中的耐蚀性,结合拉曼光谱、扫描电镜(SEM)等技术分析了摩擦测试后的磨斑与磨痕形貌。结果DLC薄膜的沉积显著提高了SS304基底的耐蚀性,Si掺杂的DLC薄膜具有最高的孔隙电阻与最低的腐蚀电流密度,沉积薄膜后的腐蚀电流密度与SS304基底相比降低了2个数量级。沉积DLC薄膜后SS304基底的耐磨性大幅提高,转移膜的形成降低了摩擦因数与磨损率,薄膜的沉积使磨损率降低了约2个数量级,在与模拟沙粒的SiO_(2)对偶球进行摩擦时转移膜仍能稳定形成。通过向腐蚀溶液中添加SiO_(2)粉末模拟了SS304基底与DLC薄膜在含有大量泥沙的油气采出水中的磨损,摩擦测试后SS304基底表面发生严重的磨粒磨损,不同元素掺杂的DLC薄膜表面均存在不同程度的剥落,但与基底相比极大地缓解了基底磨损。结论DLC薄膜的沉积可以极大地提高SS304基底的耐蚀性与耐磨性,Si-HDLC薄膜在模拟油气田溶液中具有最优越的耐蚀性与稳定性,进而使其在腐蚀溶液中具有优异的耐磨性。