采用阴极笼式等离子氮化技术在B级API 5L钢管内表面沉积氮化钛

《IEEE Transactions on Plasma Science》：Deposition of Titanium Nitride on Inner Surface of Grade B API 5L Steel Pipes by Cathodic Cage Plasma Nitriding Technique

　　

摘要：

B级美国石油学会（API）5L管材是用于石油运输管道和生产线建设中最常用的管材。由于多种因素，这些管材可能会发生内部腐蚀，例如氧气（O2）、硫化氢（H2S）和二氧化碳（CO2）等成分与金属表面的反应。在这项研究中，我们采用了阴极笼等离子体氮化（CCPN）技术，在API 5L B级钢管样品表面沉积氮化钛（TiN）薄膜，作为一种均匀沉积该薄膜的替代方法。阴极笼由纯度为1级的商用钛制成，处理条件为1.5毫巴的压力，温度分别为400℃和450 °℃，处理时间分别为3小时、4小时和5小时。所用气体混合物由40%的氢（H）2、40%的氩（Ar）和20%的氮（N2）组成。处理后的样品通过掠射X射线衍射（GIXRD）、扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱进行了表征。研究结果表明，在处理时间不变的情况下，提高处理温度可以增加沉积层的厚度，这些数据证实了该工艺在形成主要由TiN组成的均匀层方面的有效性。