突扩管条件下材料的冲刷腐蚀机理研究Ⅰ碳钢

利用新近研制的双相流冲刷腐蚀激光多普勒实验装置,通过失重测试、表面形貌观察、局部流速流态测试和曲型部位的电化学测试,研究了突扩管条件下碳钢ＡＩＳＩ１０２０在单相及含砂人工海水介质中的冲刷腐蚀机理。结果表明：冲刷腐蚀峰值发生在距突扩位置约２．５Ｄ的部位（Ｄ为粗管直径）,与重附着点的位置相同,不同部位的冲刷腐蚀形貌有着明显差异,并与局部流速流态是相互对应的。冲刷对腐蚀的影响主要表现在流动对氧传质过程的     

凝析气田集输管道弯管冲刷腐蚀数值计算

凝析气田集输管道中介质的流态和成分比较复杂,容易引起管道弯管发生冲刷腐蚀,导致管道事故。针对这一现象,将计算流体的方法引入到弯管的冲刷腐蚀的研究中,根据流体流动的规律,建立了弯管冲刷腐蚀的数学模型。根据气田集输管道中的实际运行参数,模拟三种工况下管道弯管中流体的运动。结果显示,管道中确实存在最大剪切应力和最大含液率的区域,并且气相介质流速越大,冲刷腐蚀越严重;弯管结构的改变,引起管道内介质流速和湍流强度等参数发生改变。研究成果可为研究流体力学因素对管道冲刷腐蚀的影响提供指导依据,还可以用以指导实际管道的腐蚀检测和结构的优化,减少气田事故的发生。     

突扩管条件下材料的冲刷腐蚀机理研究Ⅱ不锈钢

利用新近研制的双相流冲刷腐蚀激光多普勒实验装置,通过失重测试、表面形貌观察、局部流速流态测试和典型部位的电化学测试,研究了突护管条件下不锈钢ＡＩＳＩ３１６Ｌ在单相及含砂人工海水介质中的冲刷腐蚀机理。结果表明：冲刷腐蚀峰值发生在距突扩位置约３．０Ｄ的部位（Ｄ为粗管直径）,与切向流速扰动度的峰值位置相同。在３．０Ｄ和５．５Ｄ的部位,冲刷作用是主要的,而在回流区（１．５Ｄ）,则为氧扩散控制,不同部位的冲     

B10铜镍合金流动海水冲刷腐蚀电化学行为

采用旋转圆桶冲刷腐蚀试验机,利用多种电化学测试手段,结合表面分析、失重测量研究了B10铜镍合金流动海水冲刷腐蚀、成膜过程和膜层的电化学信息,探讨了流速及腐蚀时间对成膜过程的影响.结果表明, B10合金在0、1、2、3、36、4m/s的试验流速海水中的腐蚀速度随着腐蚀时间的变化规律相似,在静止和流动海水中都会生成内、外双层保护性的腐蚀产物膜,随着流速增加,产物膜因受流体力学作用增大而被冲刷削薄;腐蚀反应阳极区随海水流速和时间变化较大,腐蚀受阳极反应和传质过程控制.      

腐蚀介质温度对316L/Ni-P镀层腐蚀及电化学行为影响

采用质量损失法研究了化学镀Ni-P镀层及对比材料316L在单相流(20%H2SO4)和两相流(20%H2SO4+20 g/L黄砂)中冲刷腐蚀行为,以及电化学方法研究了介质温度对Ni-P镀层及316L电化学行为的影响。结果表明,介质温度升高(20~80℃),Ni-P镀层腐蚀速率、冲刷腐蚀速率和冲刷腐蚀交互作用增大,但与316L和300℃热处理的晶态镍磷镀层相比,介质温度对镀态和200℃热处理的非晶镍磷镀层影响较小。镀态镍磷和316L的腐蚀电流密度随介质温度升高而增大,容抗弧半径则随介质温度升高而减小。Ni-P镀层腐蚀和单相流冲刷腐蚀机制是均匀腐蚀,而两相流中则为均匀腐蚀+犁削机制。     

螺旋流和缓蚀剂协同作用抑制管道冲刷腐蚀

目的 探讨螺旋流和缓蚀剂协同作用下的减蚀机理,为开发基于螺旋流的新型冲刷腐蚀控制方法提供理论支撑。方法 利用循环式管流冲刷腐蚀试验装置,结合失重测试法、电化学测试法、形貌分析、高速摄像和XPS腐蚀产物分析开展非螺旋流和螺旋流条件下加入水溶性咪唑啉缓蚀剂的管道冲刷腐蚀对比试验研究。结果 失重法和电化学测量结果一致表明:在非螺旋流和螺旋流条件下缓蚀剂对20号钢冲刷腐蚀的纯冲刷速率、纯腐蚀速率、腐蚀促进冲刷速率和冲刷促进腐蚀速率均具有有效的抑制作用,但对纯冲刷的缓蚀率均小于对其他三者的缓蚀率。螺旋流和缓蚀剂协同作用对纯冲刷速率、纯腐蚀速率、腐蚀促进冲刷速率和冲刷促进腐蚀速率4个分量的协同缓蚀率均高于缓蚀剂单独作用对4个分量的缓蚀率。其中对冲刷促进腐蚀分量的缓蚀率最高,达到93.75%。高速摄像结果表明扭带产生的螺旋流使砂粒切向速度增大,产生砂粒悬浮效应,改善了砂粒的分布状态。从形貌观察来看,螺旋流和缓蚀剂协同作用下工作电极表面腐蚀产物层最为完整致密且蚀坑数量最少。XPS分析证明了螺旋流和非螺旋流条件下缓蚀剂在电极表面的吸附且螺旋流促进了氧气和缓蚀剂的传质。结论 螺旋流产生的砂粒悬浮效应和传质增强效应进一步促进缓蚀剂对纯冲刷速率、纯腐蚀速率、腐蚀促进冲刷速率和冲刷促进腐蚀速率4个分量的抑制,更充分地发挥了缓蚀剂的缓蚀效果。螺旋流与缓蚀剂的协同作用在降低管道冲刷腐蚀方面具有潜在的优势。     

流体力学因素对电极反应作用的定量分析

定义了流体力学因素对电极反应的作用系数(Ψa和Ψc),并进行了计算与分析.结果表明:在35% NaCl流动溶液中,随着流速的增大，仅碳钢腐蚀的阴极反应作用系数(Ψc)急剧增大,其腐蚀率也随之增大,流体力学因素主要加速了碳钢腐蚀的阴极反应过程.对介质充氮除氧后,相同流速条件下,只阴极反应作用系数(Ψc)才显著降低; 加入缓蚀剂后,阴、阳极反应作用系数(Ψa,c)的变化都不大.此时,流体力学因素对阴、阳极反应均无显著影响,碳钢腐蚀率基本不随流速而变化.可见,应用流体力学因素对电极反应的作用系数(Ψa,c),可以定量判定流体力学因素对电极反应的作用大小.     

J4不锈钢及化学镀Ni-P和Ni-Cu-P镀层在液-固两相流中的冲刷腐蚀行为

用质量损失法系统研究了不同温度(25和50℃)和不同冲刷速率(0.63—1.88 m/s)下,J4不锈钢、Ni-P和Ni-Cu-P合金镀层,及对比材料316L不锈钢在液-固两相流(20%H_2SO_4+20 g/L Al_2O_3)中的冲刷腐蚀行为,结果表明:不锈钢和镀层的抗冲刷腐蚀性能由高到低依次为镀态Ni-Cu-P,镀态Ni-P,热处理态Ni-Cu P,316 L,J4,提高两相流介质温度均使它们的冲刷腐蚀速率增大。316L不锈钢在25℃液-固两相流介质中的冲刷腐蚀速率分别为镀态Ni-Cu P,镀态Ni-P和热处理态Ni-Cu-P镀层的8.5倍,8倍和2.6倍以上,而在50℃下分别为392倍,80倍和14.8倍以上;J4不锈钢在25和50℃液-固两相流介质中的冲刷腐蚀速率分别为316L不锈钢的28倍和13倍以上,在25和50℃,J4不锈钢分别为选择性腐蚀和均匀腐蚀,而316L不锈钢均为轻微选择性腐蚀,Ni-P和Ni-Cu-P合金镀层均为均匀腐蚀。     

碳钢在液/固双相管流中磨损腐蚀的电化学行为

利用自行研制的管流动态模拟试验装置，研究了碳钢在液／固双相流中的磨损腐蚀．结果表明：碳钢在含有5％河砂的双相流动3．5％NaCl溶液中。磨损腐蚀速度随流速的增加而显著增大。没有像单相流中出现磨损腐蚀速度显著降低的流速区段，其磨损腐蚀过程仍主要受阴极氧扩散控制．对碳钢施加阴极电流，由于抑制了腐蚀电化学因素，从而大幅度削弱了与流体力学因素间的协同效应，使碳钢的磨损腐蚀大大减轻。     

单相流条件下90°水平弯管冲刷腐蚀行为研究

通过自行设计的管流式实验装置,采用失重测量、表面分析等方法,研究了单相流条件下90°水平弯管不同部位的冲刷腐蚀行为。结果表明:单相流条件下,90°水平弯管不同部位的冲刷腐蚀速率主要集中在2.11~3.29 mm/a,弯管的内侧及出口处的外侧冲刷腐蚀比较严重。流动条件下的冲刷腐蚀速率远远大于静止条件下的纯腐蚀速率,机械冲刷对腐蚀过程起到促进作用,介质流动是引起冲刷腐蚀速率大大增加的主要原因。试样表面存在面积较大的冲刷腐蚀坑点和沟槽,沟槽具有明显的方向性,沟槽的方向与局部流体流动的方向一致。     

碳钢在流动3%氯化钠溶液中的腐蚀机理的探讨

本文利用自行设计的模拟流动状态的装置,研究了碳钢在流动3%NaCl溶液中的腐蚀规律及施加阴极电流后对腐蚀的影响。结果表明:随着相对流速的增大,碳钢的腐蚀随之加剧,并发现存在一个临界相对流速值。当相对流速小于此值时,腐蚀主要受电化学因素影响。而相对流速大于此值时,流体力学因素开始明显起主导作用,并与电化学因素间的协同效应增强,导致腐蚀速度急剧上升。施加阴极电流后,不仅抑制了电化学因素引起的腐蚀,而且大幅度地削弱了电化学因素与流体力学因素间的协同效应,从而使腐蚀速度大大降低。     

Carbon-steel corrosion in multiphase slug flow and CO2

Hydrocarbon multiphase flow may exhibit various geometric configurations or flow patterns. One of these flow patterns is known as multiphase slug flow. If CO₂ is present in hydrocarbons, the steel pipelines can be corroded as this process is probably enhanced by slug flow turbulence. A hydrodynamic circuit was built to study the CO₂ corrosion rates under different slug flow conditions. The experimental results show how the corrosion rate of a carbon-steel electrode varies according to the flow turbulence. The higher slug frequency used in this study was 80 slugs/min. Experimental results for pressure drop and slug length are in agreement with the Dukler and Hubbard [A model for gas-liquid slug flow in horizontal and near horizontal tubes, Ind. Eng. Chem. Fundam. 14 (1975) 337-347] multiphase flow model. Furthermore, the experimental slug frequencies are well correlated by the Shell and Gregory [Correlation of the liquid volume fraction in the slug for horizontal gas-liquid slug flow. Int. J. Multiphase Flow 4 (1978) 33-39] equations in horizontal pipes.     

DELPHI在金属材料流动腐蚀研究中的应用

采用DELPHI语言,通过建立材料在流动海水中腐蚀综合模型,对金属流动腐蚀实验进行了仿真化研究.结果表明：动态仿真实验较好地模拟了流动介质对材料腐蚀的影响,探讨了表面流体力学参数与腐蚀的关系.仿真得到的腐蚀速度与实测值基本一致,说明通过建立的腐蚀综合模型,开发管流式和旋转流式材料流动腐蚀的仿真软件是可行的,能够对将材料流动腐蚀,特别是在高流速、高温条件下流动腐蚀进行模拟研究.      

Influence of hydrodynamical peculiarities of electrolyte flows on temperature of cylindrical workpiece by plasma electrolysis

Temperature distributions along the axis of steel cylindrical samples heated under various hydrodynamic conditions are measured. The concentrated longitudinal flow of the processed details was shown to result in a vertical gradient of the heating temperature, which depends on the value of the temperature, the dimensions of the workpieces, and the flow rate of the electrolyte. The methods of the distributed flow of the detail with radial or longitudinal flows enabling a decrease of the vertical temperature gradient down to 0.8?C3.0°C/mm are suggested.     

双涡轮液力变矩器相转换点判定与特性预测研究

针对某双涡轮液力变矩器内部复杂的黏性流动状况,建立了三维数值模型,进行了流场数值模拟计算,提出了双涡轮液力变矩器不同工况的转折点的判定,并计算了高转速工况第一涡轮空转转速。通过数值计算结果对双涡轮变矩器的原始特性进行了预测,并与试验结果进行了对比分析,结果表明:该计算方法可准确对双涡轮变矩器进行相转换点的判定以及进行双涡轮变矩器的特性预测。     

双相流冲刷腐蚀激光多普勒测试装置及其校正

设计并建立了一套用于研究双相流冲刷腐蚀的激光多普勒测试装置,文中介绍了该装置的实验原理和实验方法,通过实验证明了设备性能的稳定性。     

Near‐wall hydrodynamic effects related to flow‐induced localized corrosion

The relationship between near‐wall hydrodynamic conditions and flow‐induced localized corrosion of copper alloys was investigated. Flow‐induced localized corrosion tests for copper alloys were conducted in corrosive solutions using a jet‐in‐slit testing apparatus, in which various hydrodynamic conditions were reproduced. To evaluate local damage, the profiles of the specimens were measured using a surface roughness meter. In addition, the near‐wall hydrodynamic conditions on the material surface in the apparatus were measured by pressure gauges to determine the distribution of near‐wall velocities and velocity fluctuations. In the equation used to predict corrosion damage, three types of hydrodynamic conditions were applied as parameters related to the mass transfer coefficient in the film of corrosion products. The damage profiles calculated from the equation could be fitted to that obtained from the corrosion test.     

液力缓速器全流道式制动流场数值计算方法研究

现有关于液力缓速器制动流场数值计算方法的研究均忽略了换热芯子的流阻压降作用,导致计算边界条件设置不准确的问题。为此,基于三维扫描还原的模型重建技术,考虑换热芯子的流阻压降作用,采取全流道式选取方案,选用RNG双方程模型与基于压力的PISO求解算法,运用CFD技术对VOITH公司VR120液力缓速器制动流场进行全流道式数值计算,获得制动力矩与转速特性曲线,并使用流场压力云图对换热芯子的流阻压降作用进行验证分析。结果表明:制动力矩随着转速的升高呈现二次方增长趋势;换热芯子的流阻压降作用显著,是不可忽略的流场边界条件,全流道式数值计算方法是必要的。     

海上平台生产管道的服役寿命分析

根据我国南海某油田平台生产管线的历年穿孔记录,分析了影响管线服役寿命的因素.结果表明,管输流体流速对管线服役寿命起决定作用.从统计曲线上估算了临界流速的大小,当流速超过上述临界值时,管线服役寿命不会超过2年;临界流速从2004年时的4.5 m/s下降到2004年后(2005、2006到2007年至今)的2.0 m/s,是造成该油田近年来穿孔频率加大的根本原因.