熱滲鍍技術(shù)亦歸屬于表面合金化工藝，其原理是將金屬或非金屬(溶質(zhì)原子)沉積或包覆在基體金屬表面上，在高溫作用下，通過(guò)擴(kuò)散到基體金屬表面內(nèi)，當(dāng)基體表面對(duì)合金元素吸附的速度超過(guò)合金元素向基體中擴(kuò)散的速度時(shí)，基體表面通常會(huì)形成沉積層+擴(kuò)散層的滲鍍復(fù)合層，表面的化學(xué)組成及相結(jié)構(gòu)的改變，賦予材料表面更高的耐蝕性、耐磨性和抗高溫氧化性能。
　　滲鍍層與基體之間為牢固的冶金結(jié)合，沒(méi)有合金層脫落或剝落問(wèn)題；滲鍍層內(nèi)各合金元素由表及里呈梯度分布，滲鍍層的硬度也呈梯度分布，可以避免高載荷條件下因基體材料承載力低而出現(xiàn)表面的破損或失效現(xiàn)象。
　　隨著全球范圍內(nèi)對(duì)油氣資源需求的增加，需要開(kāi)發(fā)越來(lái)越多的油氣井，美國(guó)能源部對(duì)國(guó)際上的井深趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)表時(shí)，自1978年以來(lái)，全球石油天然氣井深度增加了1倍，并且繼續(xù)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。井深的增加和溫度、壓力的提高，對(duì)油套管提出了許多新的、更高的要求。深度達(dá)數(shù)千米的深井和超深井資源埋藏極深且地層復(fù)雜，含有大量的H2S、CO2和C1-等介質(zhì)并伴有高溫高壓環(huán)境，井況如此嚴(yán)酷時(shí)必須使用Fe-Ni基或Ni基合金。HastelloyG-3合金于20世紀(jì)80年代問(wèn)世，為Ni-Cr-Mo-Cu型合金，可以用于鐵基Cr-Ni或Cr-Ni-Mo不銹鋼、非金屬材料等無(wú)法使用的強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)場(chǎng)合，且具有優(yōu)異的力學(xué)性能，在國(guó)外已廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保等諸多領(lǐng)域。HastelloyG-3合金的主要構(gòu)成元素昂貴、稀缺。從短期效益來(lái)看，油氣田工業(yè)中油套管所以用碳鋼和低合金鋼為主。基于腐蝕、磨損、腐蝕疲勞、開(kāi)裂等失效形成均始發(fā)于材料表面，如果能在碳鋼材質(zhì)油套管表面制備一層成分與HastelloyG-3合金相同或接近的合金層，用表面合金化梯度材料代替昂貴的整體耐蝕合金，無(wú)論從工程應(yīng)用前景還是經(jīng)濟(jì)效益角度考慮都是十分誘人的。
　　目前，行業(yè)專家利用稀土元素在化學(xué)熱處理中的催滲、促滲作用，采用熱滲鍍技術(shù)在油套管用P110鋼表面成功制備了Ni基合金層，滲鍍層均勻、連續(xù)、致密，最表層合金元素含量最高，隨著距表面距離增大逐漸降低，即由表面至內(nèi)部呈梯度分布，表現(xiàn)出明顯的沉積層+擴(kuò)散層形態(tài)。5%NaC1中性鹽霧腐蝕試驗(yàn)和5%NaC1浸泡腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明，Ni基合金層的腐蝕速率略高于HastelloyG-3合金，但遠(yuǎn)低于未處理P110鋼。足見(jiàn)熱滲鍍Ni基合金層顯著地提高了P110鋼的耐蝕性。
　　
　　來(lái)源：中國(guó)金屬加工在線