Study of corrosion resistance of composite material samples for oil equipment

The use of instrumental and structural metal matrix materials reinforced with various functional fillers is relevant to increase the corrosion resistance and operational reliability of oil and gas field equipment. A study of the corrosion resistance of a number of aluminum matrix dispersion-reinforced composites containing up to 10% (wt.) chromium carbide and magnesium was carried out. Experimental samples of composite materials were synthesized by powder metallurgy by sintering compacted starting materials in an alundum crucible under a coal powder at a temperature of 640 °C for 1 hour. The phase composition of the resulting composites was studied on an XRD 7000 X-ray diffractometer (Shimadzu) with an attachment for X-ray spectral microanalysis. Photographs of the microstructure and distribution maps of chemical elements were obtained using a VEGA LMS scanning electron microscope. To measure the hardness of the composites, an ITV-30-AMV hardness tester was used. Corrosion tests were carried out at room temperature for 504 hours. The corrosive medium was a model electrolyte solution without forced circulation, containing 30 g/l sodium chloride and the addition of acetic acid to pH = 4.0. It has been established that the corrosion rate (P, mm/year) of the samples decreases almost twofold in proportion to the increase in the content of chromium carbide in the matrix aluminum. Additional alloying of composites with magnesium increases the corrosion rate relative to pure aluminum in proportion to the increase in magnesium content. A continuous uniform distribution of corrosion damage to the metal surface of the samples and a decrease in their hardness after corrosion resistance tests are observed in all cases. The research results indicate increased corrosion resistance of the Al-Cr3C2 composite, which is important for its applications as part of equipment operated in a corrosive environment.

Исследование коррозионной стойкости образцов композиционных материалов для нефтяного оборудования

Для повышения коррозионной стойкости и эксплуатационной надежности нефтегазопромыслового оборудования является актуальным применение инструментальных и конструкционных металломатричных материалов, армированных различными функциональными наполнителями. Выполнено исследование коррозионной стойкости ряда алюмоматричных дисперсно армированных композитов, содержащих до 10 мас. % карбида хрома и магния. Экспериментальные образцы композиционных материалов синтезировали методом порошковой металлургии, спекая уплотненные прессованием исходные материалы в алундовом тигле под угольной засыпкой при температуре 640 °С в течение 1 ч. Фазовый состав полученных композитов изучали на рентгеновском дифрактометре XRD 7000 (Shimadzu) c приставкой для рентгеноспектрального микроанализа. Фотографии микроструктуры и карты распределения химических элементов получали на электронном сканирующем микроскопе VEGA LMS. Для измерений твердости композитов использовали твердомер ИТВ-30-АМВ. Коррозионные испытания проводили при комнатной температуре в течение 504 ч. Коррозионной средой служил модельный раствор электролита без принудительной циркуляции, содержащий 30 г/л хлорида натрия и добавку уксусной кислоты до рН = 4,0. Установлено, что скорость коррозии (П, мм/год) образцов уменьшается практически в два раза пропорционально повышению содержания карбида хрома в матричном алюминии. Дополнительное легирование композитов магнием увеличивает скорость коррозии относительно чистого алюминия пропорционально повышению содержания магния. Во всех случаях наблюдается сплошное равномерное распределение коррозионного поражения металлической поверхности образцов и снижение их твердости после испытаний на коррозионную стойкость. Результаты исследований свидетельствуют о повышенной коррозионной стойкости композита Al-Сr3C2, что важно для его применений в составе оборудования, эксплуатируемого в коррозионно-активной среде.