面向油气管道的Ni-P复合涂层抗冲蚀-腐蚀与多功能防护研究

【作者】 陈兆琦； 曹学文； 曾宏波；

【机构】 中国石油大学(华东)； 阿尔伯塔大学；

【摘要】 油气管道在服役过程中长期面临多因素耦合作用,尤其是在高流速冲蚀与腐蚀环境叠加下,界面失效过程显著加快。更为复杂的是,微生物诱导腐蚀（MIC）的参与进一步放大了局部腐蚀与材料劣化风险,成为制约管道安全服役与寿命预测的关键难题。传统防护涂层在单一抗腐蚀或抗磨损方面具有一定效果,但在面对冲蚀-腐蚀-微生物三重耦合作用时表现出明显局限,亟需开发具备多功能协同防护能力的新型涂层体系。针对这一问题,本研究提出并构建了一种以化学镀Ni-P为核心的多功能复合涂层系统。该体系通过引入疏水有机相聚二甲基硅氧烷（PDMS）与无机纳米颗粒（如SiO₂）,实现了界面结构与表面性能的多尺度调控。一方面,涂层的致密结构和表面微纳粗糙度显著提升了物理抗冲刷能力;另一方面,PDMS赋予了优异的疏水性和低表面能特征,从而有效阻隔腐蚀介质的渗透与扩散。表征结果显示,该涂层水接触角由33.9°提升至158.0°以上,表面由亲水性转变为超疏水性,显著削弱了腐蚀介质与微生物的协同起始作用。同时,微纳界面的调控在一定程度上抑制了细菌初始附着及生物膜形成,延缓了MIC过程的发生。此外,部分纳米填料表现出一定的抗菌潜力,为未来结合金属离子释放或表面活性修饰等策略,实现对特定菌群（如硫酸盐还原菌SRB等）的定向抑制提供了可能。相关结构表征及电化学测试（OCP、LPR、EIS、PDP等）验证了涂层在冲蚀-腐蚀耦合作用下的界面稳定性和多功能防护性能。综上,本研究提出了面向复杂服役环境的复合涂层设计路径与界面调控策略,为油气管道多因素耦合腐蚀防护提供了新思路与材料学依据。更多还原