机械设备环烷酸流动腐蚀作用机制研究

对碳钢材料多个冲刷角度下的高温环烷酸流动腐蚀进行试验和数值模拟研究,揭示了冲刷角对环烷酸流动腐蚀的影响规律和影响机制。试验证明碳钢材料的腐蚀速率随着冲刷角的增加,先上升后下降再增加,存在极小值和极大值,并发现冲刷角通过改变冲刷强度和传质过程影响环烷酸流动腐蚀性能,腐蚀受表面剪切应力和近壁处湍流强度的共同控制,对石化装置工程设计与腐蚀监控具有一定指导意义。     

旋流器材料不同冲刷角下冲刷磨损性能研究

采用射流式试验方法,利用收缩性喷嘴对45#钢,35Cr Mo合金钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢三种材料试样表面进行冲刷试验,选出耐冲刷磨损性较高的材料作为旋流分离器材料,讨论不同冲刷角下该材料的冲刷磨损性能,采用失重法考察每种材料在不同冲刷角下的冲刷磨损率,并用电镜分析材料的冲刷磨损后形貌特征。结果表明:综合考虑材料冲刷磨损性能以及经济条件后选择材料35Cr Mo,该材料的耐冲刷磨损性随着冲刷角增大先减小后增大,最大磨损速率出现在45°左右,45°以内的小角度冲刷磨损特征主要为切削磨损,冲刷角45°到90°之间冲刷磨损特性主要为局部塑性变形,符合一般的塑性材料的冲刷磨损性能。     

304不锈钢在高温环烷酸中的腐蚀研究

采用自制的高温搅拌釜装置进行环烷酸模拟试验研究,以变压器油和精制环烷酸混合物作为模拟环烷酸的试验介质,通过调整不同酸值(0.3~15 mgKOH/g)、不同温度(220~320℃)和不同流速(0.6~3.5 m/s)的范围,对304不锈钢进行腐蚀速率的测试。结果表明,304不锈钢的腐蚀速率与总酸值没有确定关系,只与强腐蚀性环烷酸含量有关;与温度的变化关系是随着温度的升高而增大;与流速也呈线性递增的关系。     

国产锻造态316L不锈钢在高温高压水环境中的应力腐蚀行为研究

在模拟核电一回路的高温高压水环境中,采用慢应变速率拉伸方法,研究不同应变速率下锻造316L不锈钢的应力腐蚀行为,并通过扫描电镜对试样断口形貌进行分析。结果表明,在290℃的高温高压水环境中,随着应变速率的降低,材料的应力腐蚀敏感性逐渐增强。当应变速率为2×10~(-5)s~(-1)时,断口未发现脆性解理特征。应变速率为2×10~(-6)s~(-1)时,在290℃和320℃两种服役温度下,材料都具有一定应力腐蚀开裂倾向,敏感性随温度的升高也略有增强。当应变速率降为1×10~(-6)s~(-1)时,断口边缘呈现明显的脆性解理断裂特征。使用修正的Arrhenius模型来描述锻造316L不锈钢高温高压环境下拉伸时的本构关系,计算出变形激活能Q=213.7 kJ/mol,并得到了其高温拉伸本构方程,由本构方程计算得到的抗拉强度和试验所测值的平均相对误差为0.45%,说明该本构方程能较准确计算出锻造316L不锈钢在不同高温高压条件下的抗拉强度。     

高温高流速环烷酸冲刷腐蚀流场数值模拟研究

采用CFD技术对高温高流速环烷酸喷射试验装置的流场进行数值模拟,主要分析了喷嘴至壁面距离H、喷嘴出口流速U和流体温度T的变化对喷嘴外部区域流场分布情况的影响。结果表明:随着U的增大,H和T的减小,壁面剪切应力逐渐增大;近壁处湍流强度随U的增大和H的减小而增强;减小H能增强喷射流体冲刷效果,但是H过小时,喷嘴出口压力过大,影响设备安全运行。为了提高试样壁面冲刷腐蚀效果,达到加速试验和安全运行目的,建议H取4～8 mm为宜。     

强化研磨对GCr15轴承钢耐蚀性的影响

通过改变强化研磨喷射角度对GCr15轴承钢进行加工，并开展盐雾腐蚀试验，结合腐蚀动力学曲线、傅里叶红外光谱图、腐蚀微观形貌图、三维形貌图进行腐蚀机理分析。结果表明：盐雾腐蚀试验后强化研磨试样得到的n=0.723 8,且腐蚀产物中γ-FeOOH的占比较低，表明强化研磨试样腐蚀产物层对基体材料的保护性能更好；随着强化研磨喷射角度的增加，试样耐蚀性能变好，试样表面逐渐由均匀腐蚀转化为边缘点蚀，试样的腐蚀速率逐渐降低；强化研磨喷射角度为90°时，GCr15轴承钢腐蚀速率为0.060 4 mm/a,耐蚀等级为5,腐蚀速率远低于未强化研磨试样，表明强化研磨加工可使工件具有较好的耐蚀性。     

温度对动车组车轮钢服役次生疲劳裂纹起裂扩展特性影响

高速动车组车轮材料在严酷服役温度条件下的抗疲劳裂纹起裂与扩展能力是制定车轮合理维修周期和进行服役寿命评估的基础。选用高速动车组用ER8C车轮钢作为研究对象,对其在-60~60 ℃服役温度范围内进行了应力疲劳试验及疲劳失效机制探讨。结果表明：随着测试温度的升高,轮辋、轮辐材料疲劳寿命均呈现出显著缩短趋势;在较高的服役温度条件下,试样出现了半椭圆形的次生疲劳裂纹起裂扩展形貌特征,且由于轮辋与轮辐不同位置材料强度韧性的差异,使得产生次生疲劳裂纹起裂扩展形貌特征所对应的温度条件不同,对于轮辋材料,当试验温度升高到50 ℃时,试样开始产生次生疲劳裂纹,而对于轮辐材料,当试验温度升高到30 ℃时,试样便开始产生次生疲劳裂纹;通过对主次生疲劳裂纹的扩展特性比较分析可知,随着应力强度因子幅值的增大,材料微观薄弱区域由珠光体片层层间转变为珠光体团晶粒边界。     

高硫原油在高温下的腐蚀性能及选材研究

采用高温动态腐蚀试验模拟炼厂的实际工况,通过失重法研究了温度、介质流速对塔河高硫原油及其馏分油腐蚀性的影响以及不同材料的耐腐蚀性能。研究结果表明,20G,Cr5Mo,0Cr13,Cr18-8四种材料对高硫油的耐蚀性能依次增强;并且随着温度和流速的增大,材料的腐蚀速率也随之增大,其中温度的影响大于流速的影响。另外研究发现,高硫原油在超过288℃条件下Cr5Mo的腐蚀速率较大,应提高材质等级。     

X70管线钢在海水中的腐蚀特性与防腐涂层性能研究

研究常温和40℃的温度环境下,X70钢在模拟海水中的腐蚀性能。介质为模拟海水,分别对表面抛光和表面带有防腐涂层的X70钢试样进行浸泡腐蚀试验,对其产物观察取样并进行SEM和XRD扫描,得到其腐蚀垢层微观形貌图和成分分析图。对X70钢进行电化学腐蚀测试,结果表明,同温度下,腐蚀电流密度随着浓度的增加而增大,腐蚀速率随着浓度的增加而增大;同浓度下,腐蚀电流密度随着温度的升高而增加,腐蚀速率随着温度的升高而增大。对X70钢在海水条件下的腐蚀速率、腐蚀产物以及防腐涂层性能等进行了全面的分析,所得数据真实可靠,为海水所用X70钢的腐蚀性能分析及防腐方法提供了理论和试验依据。     

S32168在氯离子环境中的应力腐蚀试验研究

采用慢应变速率拉伸试验的方法,对S32168不锈钢在氯离子环境中的应力腐蚀破裂现象进行试验研究。根据实际工况设置5种不同腐蚀环境,得到不同环境下试样的应力—应变曲线和应力腐蚀敏感性指数,通过扫描电镜观察了试样断口形貌特征,总结了S32168不锈钢在不同温度和压力下的耐应力腐蚀变化规律。结果表明,在试验工况内,随着环境温度和压力的升高,处于NACE溶液中的试样应力腐蚀特征愈加明显,当处在260℃,11 MPa环境时,其应力腐蚀敏感性指数达到最大值,此时试样的耐应力腐蚀性能最差。     

温度对X70管线钢在碱性溶液中应力腐蚀开裂行为的影响

采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了温度对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响,并利用扫描电镜分析了不同温度下的拉伸断口形貌.结果表明:温度对X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的SCC行为影响较大且很复杂;在低温下(20～30℃),X70管线钢在库尔勒土壤模拟溶液中的SCC敏感性较大,机理为阳极溶解与氢致开裂混合机理;在50℃以上的高温区,X70管线钢的SCC敏感性也较大,机理为腐蚀膜导致的断裂;在40℃附近,X70管线钢的应力腐蚀以溶解形式为主,SCC敏感性较低.     

温度对T95钢在H_2S/CO_2环境中腐蚀行为的影响

利用自制高温高压釜模拟了油井筒中H_2S/CO_2环境,在温度30~150℃、H_2S/CO_2气相和模拟地层水液相中对T95油管钢进行了腐蚀试验,研究了温度对该钢腐蚀速率的影响,并分析了腐蚀产物的形貌和物相组成。结果表明:当温度为30~120℃时,T95钢在气相和液相中的腐蚀速率均随温度的升高先增后降,且均在90℃时达到峰值,分别为0.882,1.096mm·a~(-1),当温度高于120℃时,液相中的腐蚀速率缓慢增大而气相中的缓慢减小;随着温度的升高,气相中的腐蚀产物逐渐由片状变成块状并堆积在一起,液相中的则由絮状沉积变成团簇状堆积;腐蚀产物由铁、硫、氧等元素组成,腐蚀速率与腐蚀产物膜中硫含量成反比、与氧含量成正比,硫铁化合物对腐蚀起到了阻碍作用。     

Cu-15Ni-8Sn(Zr)合金的高温压缩变形流动应力研究

在温度765～915℃、应变速率0．0011～0．33s^-1的试验条件下，测定了两种热处理状态的Cu-15Ni-8Sn(Zr)合金的高温压缩变形流动应力，并进行了分析。结果表明，应变速率和变形温度影响合金流动应力，流动应力随变形温度升高而降低，随应变速率提高而增大。在相同变形条件和变形程度下，固溶处理的试样要比未固溶处理试样的流动应力小。其它条件不变时，变形温度越高，或者应变速率越低，材料越容易发生动态回复和动态再结晶。     

40Cr在高压液固两相流中的冲蚀行为

为研究钻井液中的固相颗粒对控压钻井节流阀阀芯表面轮廓冲蚀的影响,采用高压水携砂喷射法模拟节流阀阀芯工作环境,探究节流阀阀芯材料40Cr在不同攻角下的冲蚀行为,分析冲蚀量与攻角的关系;采用三维扫描仪测量冲蚀后材料的表面形貌,采用扫描电镜(SEM)观测材料冲蚀区的微观形貌,分析不同攻角下材料的冲蚀磨损机制。结果显示:当攻角由15°增加到90°时,试件冲蚀斑坑深度、冲蚀质量损失呈现先增加再减小的趋势,并在45°时达到最大,同时,冲蚀斑坑形状由椭圆形状逐渐向圆形变化;随着冲蚀时间的延长,在攻角为45°时冲蚀质量损失以指数方式增加;40Cr材料在低角度冲蚀为"犁削"作用,高角度为"冲击锻打",在整个冲蚀过程中2种损伤机制并存,在45°时2种作用效果最大。研究表明:通过改变阀芯轮廓使粒子攻角避开45°附近,可减少节流阀冲蚀磨损。     

Q500q桥梁钢在不同冷却方式下的连续冷却转变行为

利用Gleeble-2000型热模拟试验机在两种冷却方式下对Q500q桥梁钢的冷却转变行为进行研究,一种冷却方式为以恒定的冷却速率(1,4,8,16,32℃·s-1)从900℃冷却至300℃(恒速冷却),另一种方式为以一定的冷却速率(同前)从900℃冷却至650℃后再冷却速率减半冷却至300℃(分段冷却)。结果表明:在恒速冷却条件下,当冷却速率在1～4℃·s-1时,试验钢得到多边形铁素体+珠光体组织,当冷却速率在8～16℃·s-1时得到贝氏体组织,冷却速率增至32℃·s-1时得到马氏体组织;在分段冷却条件下,当中温区(650～300℃)冷却速率在0.5～4℃·s-1时试验钢发生铁素体和珠光体转变,多边形铁素体数量较多,当中温区冷却速率在8～16℃·s-1范围内发生贝氏体转变;与恒速冷却方式下的相比,贝氏体转变的终了温度升高,贝氏体转变区间缩小,贝氏体晶粒的细化程度降低。     

油井管杆材料配对腐蚀试验研究

针对有杆泵井普遍存在的油管和抽油杆偏磨腐蚀问题,对2种管材料N80和J55,3种杆材料20CrMo,35CrMo和45#钢分别配对,在不同矿化度的污水和温度条件下进行腐蚀试验,测试了不同管杆材料配对时的腐蚀速度,获得了温度和矿化度对管杆配对腐蚀的影响规律。结果表明:配对试样的腐蚀速度均随污水矿化度的升高而增加;在较高矿化度污水中,温度越高腐蚀越严重,在中低矿化度污水中,温度较低时腐蚀较严重;35CrMo/J55配对在各种温度和矿化度条件下抗腐蚀性能均较好。     

翼型厚度对风力机翼型气动特性的影响

在Re=3×106下,基于k-w SST两方程湍流模型对两种不同厚度的NREL风力机专用翼型进行了数值模拟,重点研究了-5°～15°攻角下不同厚度对翼型气动特性的影响规律。非定常计算结果表明:不同厚度对翼型气动性能影响显著,在某一小攻角范围,较小厚度值可获得较大升阻比,在大攻角翼型发生失速时,较大厚度值可提高翼型的升阻比,拓宽高升阻比的攻角范围,有效改善翼型的分离流动特性。     

新锆合金包壳的碘致应力腐蚀研究

研究了应力腐蚀裂纹生长与碘浓度、温度及晶粒尺寸的关系，利用直流电压降测量裂纹长度的方法，对不同成分和不同取向的新锆合金，在不同的碘浓度和温度下进行了应力腐蚀裂纹生长的监测试验，并对应力腐蚀断口形貌进行了观察。结果表明：对于同种材料在相同的碘浓度下，随着温度的升高，裂纹的扩展速率加快。对于同种材料在相同的温度下，在饱和碘浓度前，随着碘浓度的增大，裂纹的扩展速率加快，达到饱和碘浓度时，对裂纹扩散速率的影响不大。晶粒尺寸大小对裂纹扩展速率也有影响。     

烧结温度对铁基粉末冶金航空刹车材料摩擦磨损性能的影响

研究了不同烧结温度(900,930,950,980,1020℃)对飞机铁基粉末冶金刹车材料材料显微组织、致密化和摩擦磨损性能的影响。借助于材料组织结构、摩擦试验后的材料表面观察及理论分析,阐述了材料组织结构及摩擦磨损变化的机制。结果表明:900℃的试样由于烧结不够充分,材料密度较低,珠光体的数量较少,硬度低,耐磨性差,经过摩擦试验后,摩擦材料表面大面积剥落和点蚀比较严重,材料磨损量较大,磨屑以大块状及条状为主;930℃试样的材料密度增加,珠光体数量增加,硬度及耐磨性增加,经摩擦试验后,试样表面比较光滑,但仍有大量的点状剥落,材料磨损量较900℃的试样有所降低;当烧结温度由950℃升高至1020℃时,由于原子扩散的加剧,材料的基体具有足够强度,珠光体的数量显著增加,显著提高了材料的耐磨性,经摩擦试验后,材料表面生成了完整的氧化膜,材料的磨损量变化不大,相对于950℃和980℃的试样而言,1020℃时的材料摩擦表面出现更少的点状脱落并形成了多层叠加的工作层。     

16MnR钢和15MnVR钢在碳酸盐环境中的应力腐蚀研究

采用楔形张开加载（WOL）恒位移预裂纹试样研究了16MnR钢和15MnVR钢在碳酸盐环境中的抗应力腐蚀性能。试验选择常温、90℃和150℃分别在两种碳酸盐浓度下加载不同应力强度因子K1,经一定时间的应力腐蚀试验,测得各试样的扩展速率处于10^-7～10^-8mm／s之间,结果表明两种材料在所选碳酸盐浓度下裂纹基本没有扩展,其应力强度因子临界值KISCC分别不小于126和116MPa√m。同时采用扫描电镜和能谱技术对断口和试样表面膜进行了相应的观察和理论分析。总体而言,这两种材料在单一的碳酸盐溶液中应力腐蚀敏感性较低。