基于脉冲离子渗氮的n80油管预氧化和后氧化技术研究.pdf

中图分类号：TG453 单位代码：10425
学 号：Z12040300



基于脉冲离子渗氮的 N80 油管预氧化
和后氧化技术研究
Pre-oxidation and post-oxidation technology research of
N80 tubing based on pulse plasma nitriding


工程领域： 材料工程
研究方向： 材料表面失效及改性
作者姓名： 宋翠玲
指导教师： 王 引 真 教授
现场导师： 吴 苗 法 高工

二〇一五年五月
Pre-oxidation and post-oxidation technology research of N80
tubing based on pulse plasma nitriding

A Thesis Submitted for the Degree of Master






Candidate：Song Cui-ling

Supervisor： Professor Wang Yin-zhen



College of Mechanical & Electronic Engineering
China University of Petroleum (East China)
摘要
N80 钢是油田油管的主要用材，在使用过程中存在与采出液和抽油杆的腐蚀磨损问
题。离子渗氮技术一直以来是解决 N80 钢腐蚀磨损问题的常用方法，但离子渗氮主要存
在的问题是渗氮速度慢、渗氮效果不佳。本文针对以上问题研究了在离子渗氮基础上增
加预氧化和后氧化的离子渗氮复合处理工艺，研究预氧化和后氧化工艺参数对渗氮层组
织的影响，通过对渗氮层金相组织分析、XRD 分析、SEM 观察、渗氮层显微硬度、渗
氮层厚度、耐腐蚀性分析以及耐磨性分析，得出了最佳的预氧化离子渗氮工艺和最佳的
离子渗氮后氧化工艺。
采用正交试验方法研究预氧化工艺参数（预氧化温度、预氧化保温时间、氢氧比例
和气流量）对渗氮层效果的影响。研究结果表明，影响渗氮层性能的主次因素分别是预
氧化温度、氢氧比例、气流量和预氧化时间；最佳预氧化工艺参数是预氧化温度 400℃，
预氧化时间 10min，气流量 200ml/min 和氢氧比 6:1。预氧化起到催渗作用且试样渗氮层
硬度和耐磨耐蚀性均得到提高。表面硬度最高达到了 ，渗氮层最厚达到了
，摩擦系数最小到 。经过预氧化后试样表面产生的 Fe3O4 和少量的 Fe2O3
氧化膜起到氮原子扩散通道的作用且氧化膜被还原后洁净的表面提高了活性氮原子的
被吸附几率和吸附量，从而迅速向基体内部扩散达到催渗的作用。
采用正交试验方法研究后氧化工艺参数（后氧化温度、后