第三讲 零件气冲,冲蚀,腐蚀的粘涂修复和预保护涂层

气蚀、冲蚀、腐蚀是设备使用和维修过程中面临的一个世界性难题，特别是石油化工、电力及海洋设施腐蚀尤其严重，一些工业发达国家对腐蚀造成的损失做过调查，发达国家腐蚀损失平均占国民经济总收入的2％～4％，由气蚀、冲蚀、腐蚀而致设备损坏已上升为设备损坏的主要原因之一。表面粘涂耐蚀防腐已成为主要防腐蚀措施之一，在设备维修中发挥着越来越重要的作用。1泵壳及叶轮冲蚀、气蚀的修复与预保护涂层1．1修补剂的选择冲蚀磨损指含砂量大的水源泵、水轮机叶片，受砂粒的强烈无数次冲击后，产生的凿削磨损。要求涂层硬度高，抗冲击性能好…     

井下管柱材料HP13Cr的气相冲蚀磨损研究

通过自行设计对井下管柱常用材料HP13Cr进行了气相冲蚀磨损实验研究。主要通过选用不同含砂量、不同冲刷速度下的对比试验,考察了HP13Cr的抗冲蚀磨损能力,得到当含砂量增加时,冲蚀磨损反而变小,冲刷速度达到某一值时,冲蚀磨损会突然增大,说明影响冲蚀磨损的流速存在临界值。     

不同冲蚀速度与角度下的防砂管冲蚀规律

高速含砂流体的冲蚀作用造成的防砂管基管破坏是防砂失效的重要原因之一。利用旋转MSH冲蚀仪模拟地层环境,以含砂流体为实验介质,从筛管基管上裁剪出50mm×20mm×2mm的样块作为实验试样,研究其在固液两相流体中不同冲蚀速度与角度下的冲蚀规律。实验发现:相同实验条件下,冲蚀磨损量与冲蚀角度成反比、与冲蚀速度成正比且成指数增长。因此可以调整设计筛管结构以增大含砂流体与筛管基管的冲蚀角度,同时在油田开发前期降低生产速度,减小冲蚀磨损,后期增大生产速度,保证总体产量。     

关于粘接修复技术对提高设备抗腐蚀冲蚀性能方面的若干问题

Q 何谓腐蚀、冲蚀和气蚀？ A 腐蚀是指含有酸、碱等化学腐蚀性介质对设备及其它物质的侵蚀和破坏;冲蚀是指含砂量（或颗粒）大的介质对设备冲刷性损坏;气蚀是指由于液体中流场压力的波动,使液体中混杂的气体形成泡核,在泡核长大和消灭过程中,产生的局部高应力冲击对设备造成的损坏。     

高压管汇冲蚀磨损规律分析

面对当前的高压管汇冲蚀磨损理论,并没有对高压力载荷对冲蚀磨损产生的影响进行考虑。本文针对高压管汇冲蚀磨损规律做出了进一步探究,对研究高压管汇冲蚀磨损规律的现实意义、高压管汇冲蚀磨损规律的数值模拟、高压管汇冲蚀磨损数值模拟的结果给出了详细的分析。     

基于fluent的连续油管水力喷射冲蚀数值模拟研究

连续油管的水力喷射环空加砂压裂技术可以对储层进行大规模、高效率的改造,是解决我国多层压裂难题的有效手段。但是在水力喷射环空加砂压裂中,由于砂体在湍流下的高速运动,连续油管管壁会受到严重的冲蚀。为全面了解连续油管冲蚀规律及影响冲蚀率的因素,预测和防治连续油管冲蚀磨损,尽可能延长连续油管的使用寿命,本文基于fluent软件对连续油管水力喷射过程中携砂造成的冲蚀进行了仿真模拟,重点分析了管壁冲蚀率与流体密度、流体粘度、砂粒球型度、砂粒直径等参数的关系,对于连续油管水力喷射环空加砂压裂中的冲蚀问题加以完善。     

陶瓷材料冲蚀磨损的研究

冲蚀磨损是现代工业生产中常见的一种磨损磨损形式，陶瓷材料由于其所具有的一些固有特性而在冲蚀环境下的应用越来越广。本文探讨了影响陶瓷材料冲蚀行为的因素。讨论了环境参数（如冲角，冲蚀速度，冲蚀时间和温度），磨粒性能（如硬度，粒度和形状），靶材性能（如硬度，断裂韧性和显微组织结构）等对冲蚀的影响规律。     

风沙环境下混凝土桥梁墩身固体颗粒冲蚀磨损及防护材料试验研究

采用气流挟沙喷射法对混凝土、改性环氧树脂及其复合材料进行冲蚀磨损实验,对比研究冲蚀参数对其冲蚀磨损的影响,并分析其冲蚀磨损机理.结果表明,C35混凝土和玻璃纤维环氧树脂复合材料冲蚀率与冲蚀平均速度近似呈线性关系,但对于混凝土,当冲蚀平均速度大于31 m/s时,曲线出现了转折,斜率变得更大;C35混凝土具有脆性材料的冲蚀行为,在90°冲蚀时冲蚀率最大,而改性环氧树脂及其复合材料具有半塑性材料的冲蚀行为,在45°冲蚀时冲蚀率最大;混凝土表面的冲蚀磨损机制为表面疲劳横向裂纹引起靶材流失,而其内部的冲蚀磨损机制为砂浆和粗骨料的选择性磨损;玻璃纤维环氧树脂复合材料的冲蚀磨损机制为环氧基体的微切削磨损、玻璃纤维和基体的剥离以及玻璃纤维的弯曲断裂.玻璃纤维环氧树脂复合材料的冲蚀率为同条件下C35混凝土冲蚀率的1/4～1/11,具有良好的抗冲蚀能力,是强风沙流地区混凝土桥梁墩身冲蚀磨损防护的理想材料.     

磷酸盐陶瓷涂层耐高温冲蚀磨损性能研究

[目的]垃圾焚烧炉锅炉管道面临严重的高温冲蚀磨损问题,本文研究了磷酸盐陶瓷涂层的耐高温冲蚀磨损性能,以期实现对垃圾焚烧炉锅炉管道的长寿命保护。[方法]以浓磷酸、氢氧化铝、氧化镁和氧化锌为原料,在12Cr1Mo V钢表面制备了磷酸盐陶瓷涂层。在不同冲蚀颗粒质量和冲蚀角下对涂层进行高温冲蚀磨损试验,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了磷酸盐陶瓷涂层的微观组织结构和冲蚀磨损形貌,探究了涂层的高温冲蚀磨损机理。[结果]磷酸盐陶瓷涂层的冲蚀质量损失随着单位时间内冲蚀颗粒质量的增加而线性增大,涂层磨损率最大时的冲蚀角是90°,随着冲蚀角减小,冲蚀率逐渐减小,冲蚀区域由圆形变为椭圆形。涂层表面在冲蚀后出现许多凹坑,冲蚀角越大则凹坑越深、越明显。[结论]磷酸盐陶瓷涂层在高温冲蚀磨损试验中符合脆性材料的冲蚀磨损规律,它适用于垃圾焚烧炉锅炉管道防护领域。     

冲击参数对兰新铁路混凝土结构冲蚀磨损的影响

兰新铁路第二双线(新疆段)穿越五大风区,风区地段,强风携带的沙粒对兰新铁路混凝土结构产生严重的冲蚀磨损,造成混凝土结构耐久性的降低.本文针对戈壁风沙流环境特点,采用气流挟沙喷射法,对混凝土结构材料进行冲蚀磨损试验,研究冲击参数(冲蚀速度、角度和时间)对混凝土冲蚀磨损的影响.实验结果表明,混凝土靶材在各冲蚀速度下,90°冲蚀时冲蚀率最高,而30°冲蚀时冲蚀率最低,与传统的脆性材料的冲蚀规律相一致.在不同攻角下,冲蚀速度越大,冲蚀率越高;在低角度冲蚀时,速度指数与传统的脆性材料的冲蚀模型预测值相一致,而在高角度冲蚀时,速度指数偏离了理论预测范围.随着冲蚀时间的延长,混凝土材料的冲蚀率逐渐降低,且冲蚀率开始下降迅速,而后逐渐变缓.     

改性环氧树脂固体颗粒冲蚀磨损试验研究

采用气流挟沙喷射法对改性环氧树脂材料进行固体颗粒冲蚀磨损试验,考查冲蚀速度和角度对其冲蚀磨损的影响,并探讨了其冲蚀磨损机理,对比了相同冲蚀条件下几种材料冲蚀率的大小。实验结果表明,改性环氧树脂材料冲蚀率与冲蚀速度近似呈线性关系;在不同的冲蚀速度下,改性环氧树脂材料的冲蚀率在45°冲蚀时最大,表现出半塑性材料的冲蚀特征;在相同的冲蚀条件下,改性环氧树脂材料冲蚀率是对比材料(如M30砂浆、水泥石等)冲蚀率的1/16~1/4,适合用作强风沙流环境下混凝土桥梁墩身的防护材料;冲蚀形貌扫描电子显微镜照片表明,冲蚀能量的法向分量使材料表面产生裂纹和破碎,而其切向分量使材料表面产生切削。     

90°弯管冲蚀磨损的数值模拟研究

利用FLUENT软件中的DPM模型,对含少量固体的90°液体管道内的冲蚀磨损情况进行了数值计算,得到了90°弯管中冲蚀磨损最严重的部位,并且流体对弯管的冲蚀磨损速率随着弯管中流体速度的增大而呈线性增加,随着弯管中颗粒含量的增加而呈线性增加,且弯管的最佳弯曲半径为R=1.5D或R=2D。     

碳化硅陶瓷的冲蚀磨损机理

采用自主研发的冲蚀磨损试验机,以碳素钢为参照,对碳化硅陶瓷进行冲蚀磨损实验.通过控制冲蚀角度、冲蚀时间和粒子冲蚀速度,测定碳化硅陶瓷的冲蚀磨损量,并借助于SEM对冲蚀磨损后试样的显微结构进行观察.实验结果表明:碳化硅陶瓷体积冲蚀率随角度增大而增大,在90°下达到最大;碳化硅陶瓷的冲蚀磨损机理为:在小角度下主要以切削磨损为主,在大角度下主要以脆性断裂为主.     

基于管流式实验的超级13Cr油管变径部位冲蚀研究

利用自制的模拟水平管道液固两相流冲蚀实验装置，在液固两相流体中，研究了流体速度对超级13Cr油管冲蚀速率的影响。采用扫描电镜的方法分析了超级13Cr油管的冲蚀形貌。实验结果表明，超级13Cr油管冲蚀速率随液固两相流体流速的增大而增长，但在水平油管截面沿圆周方向冲蚀速率分布不均匀，其中油管底部的冲蚀速率较大，油管上部冲蚀速率较小。由于砂浓度沿截面高度方向不均匀，油管底部主要以较为稠密的固体颗粒对管壁的磨损和低角度切削为主，而顶部的冲蚀主要为颗粒冲击和切削管壁。在直冲台肩部位的冲蚀速率和冲蚀形貌类似于30°～45°时喷射式冲蚀实验结果。实验结果为水平井压裂施工冲蚀预测提供了依据。     

刚玉质耐火材料高温耐冲蚀磨损性能的研究

以不同组成的刚玉质耐火材料作为试验样品,用ABR-1450A型高温耐磨试验仪分别研究了水泥加入量(w)为2%、4%、6%,硅微粉加入量(w)为2%、3%、4%,冲蚀角为30°、45°、60°,磨料粒度为1~3mm、2~5mm以及冲蚀温度为600℃、800℃、1000℃、1200℃时对刚玉质耐火材料高温耐冲蚀磨损性能的影响。结果表明:随材料中纯铝酸钙水泥加入量的提高,材料的高温耐磨性降低;随硅微粉加入量的提高,材料的高温耐磨性提高;提高冲蚀温度、增大磨料颗粒尺寸和增大冲蚀角都可以增加对耐火材料的磨损。     

三通管中气液冲蚀磨损的数值模拟研究

运用Fluent软件中的DPM模型对含少量液滴的气体在三通管中的冲蚀情况进行数值模拟,通过模拟实验分析三通管中冲蚀比较严重部位。结果证明在速度相同的情况下,流体对三通管的冲蚀磨损作用随着液滴含量的增加而增大;在液滴含量相同的情况下,流体对三通管的冲蚀磨损作用随着流体入口速度的增大而增大。     

粘土改性环氧树脂浆液冲蚀磨损研究

研究了粘土改性环氧树脂的浆液体冲蚀磨损性能。研究表明:不同粘土加入量的改性环氧树脂的冲蚀磨损率随冲蚀角度的变化规律相同,变化曲线呈W形,材料表现出从脆性材料向塑性材料过渡的冲蚀磨损特征;粘土改性环氧树脂的冲蚀磨损率随粘土加入量增加而降低,但磨损率下降不是线性的,当粘土加入量在0~1%之间时环氧树脂的磨损率下降速度大,而随着粘土加入量进一步升高,环氧树脂磨损率降低速度缓慢。     

油田钻采设备过流部件冲蚀磨损研究进展

针对油田开发过程中钻采设备过流部件冲蚀磨损问题,在对现有冲蚀理论进行总结的基础上,系统阐述了冲蚀磨损的微切削磨损理论、变形磨损理论、挤压锻造理论、绝热剪切理论和二次冲蚀理论五种典型冲蚀磨损理论;通过总结分析冲蚀磨损的主要研究方法和国内外研究现状,详细介绍冲蚀磨损试验装置和数值模拟最新研究成果,指出当前钻采设备冲蚀磨损研究存在问题和研究方向,为钻采设备冲蚀磨损防护研究提供理论参考。     

ZrO2增韧对Al2O3—TiC—ZrO2复相陶瓷材料冲蚀行为的影响

本通过冲蚀表面形貌的SEM观察和XRD物相分析研究了ZrO2增韧对ATZ材料的冲蚀行为的影响，结果表明：3含ZrO2量为20－60％的ATZ冲蚀应力场诱发下具有良好的相变增韧和微裂纹增韧效果，具有相当好的冲蚀磨损抗力，其中AT30Z40的综合抗冲蚀性能最佳；ZrO2含量较低时，相变增韧对ATZ材料抗冲蚀性能提高不明显，而当ZrO2含量超过80％后，ATZ的抗高速冲蚀性能急剧恶化，这是因为它在冲蚀过程中，产生过多的相变诱发微裂纹，而发生微裂纹连接所致。     

气体钻井冲蚀磨损试验中试验砂的配制研究

本文岩屑采样于普光103-4井,采用筛分法对气体钻井的岩屑粒径分布进行了测定,得到了岩屑粒径分布的直方图,通过计算得到普光103-4井的岩屑细度模数为2.31。根据砂的分级,岩屑样品为中砂,故试验砂按照中砂配制。通过使用发现,试验砂的配制是正确的,为气体钻井冲蚀磨损试验的成功提供了必要条件。