ZAlSi7Mg铝合金在深海环境中的腐蚀行为研究

为研究深海低温高压环境中ZAlSi7Mg铝合金的腐蚀行为,采用深海高效串型试验装置进行西太平洋海域腐蚀试验,利用SEM、EDS、XPS等技术分析了ZAlSi7Mg铝合金在500、800、1200和2000 m海深下的长周期腐蚀速率、点蚀深度、腐蚀形貌及腐蚀产物,并与中国南海海域深海腐蚀规律进行对比。结果表明：(1)ZAlSi7Mg铝合金在西太平洋500和2000 m深度处的腐蚀速率和腐蚀产物厚度均高于800和1200 m深度处,且随着海水深度增加,铝合金平均点蚀深度逐渐减小;(2)深海环境中ZAlSi7Mg铝合金的腐蚀类型主要是点蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀;(3)在西太平洋深海环境中,试验深度较大处试样与较浅处试样相比,表面腐蚀产物中含Al化合物含量较高,而含Mg的化合物含量较低,腐蚀产物主要包括Al₂O₃、Al(OH)₃、Al₂SiO₅和Mg(OH)₂。(4)在西太平洋和中国南海同一海水深度处,ZAlSi7Mg铝合金的腐蚀速率和点蚀深度均存在较大差别。在中国...     

基于气-固双向耦合的输气管道最大冲蚀角度预测

弯管作为气田集输管道输送系统中的常用组件,极易受到固体颗粒对管壁的冲蚀破坏。为了研究输气管道的冲蚀规律、 预测弯管最大冲蚀位置,采用Eulerian-Lagrangian 方法计算了管内气、固两相的流动情况,在Eulerian 坐标系下求解气体连续相 流场,在Lagrangian 坐标系下求解颗粒离散相运动轨迹,利用Erosion/Corrosion Research Center（E/CRC）冲蚀模型以及Grant 和 Tabakoff 颗粒-壁面碰撞模型计算管壁冲蚀速率。数值计算过程中考虑了气、固两相之间的双向耦合作用,利用多种模型研究了在 不同弯径比及颗粒直径影响下的弯管冲蚀规律、颗粒运动轨迹及弯管最大冲蚀角度,并提出最大冲蚀位置预测方程。研究结果表明： ①固体颗粒对弯管的冲蚀存在着临界直径,在颗粒临界直径前后的冲蚀规律明显不同;②固体颗粒直接碰撞和滑动碰撞共同作用导 致弯管出现不同的冲蚀形貌,并影响最大冲蚀速率的出现位置;③根据临界颗粒直径以及管道中颗粒运动轨迹提出的冲蚀最严重位 置预测方程能很好地预测弯头处最大冲蚀角度,可以为输气管道冲蚀预测提供参考。     

水平弯管含砂分散泡状流冲蚀机理分析

目的揭示水平弯管含砂分散泡状流的冲蚀机理。方法构建气液固多相流冲蚀实验环道,研究管道内流体流动状态及管道三维冲蚀速率。采用显微分析方法研究管道冲蚀形貌,并提出基于VOF模型和DPM模型耦合的瞬态冲蚀仿真方法。实验与仿真相结合分析管道内部气液分布、颗粒运动对冲蚀形貌的影响。结果弯管冲蚀最严重区域出现在弯头出口处(θ=90?),而冲蚀最严重位置则出现在该截面φ=45?以及φ=90?两个位置上。仿真可知整个弯管冲蚀严重的区域边界呈现出较为均匀的抛物线形状。砂粒对弯管的冲蚀作用主要以冲击变形和微切削摩擦为主,砂粒的直接冲击碰撞导致试样表面产生密集冲蚀坑,冲蚀坑周围有基体材料外翻形成的"唇片"。分散泡状流中的固体颗粒大部分分散在液相中,弯头处滞止区使得弯头处截面的含液率及颗粒含量大于上下游直管段截面。气体的存在改变了砂粒在管道中的运动状态,大大加剧了弯管的冲蚀。结论水平弯管含砂分散泡状流冲蚀严重区域、冲蚀形貌与管道内部气液分布及砂粒运动直接相关,多相流冲蚀瞬态仿真方法可准确地预测管道冲蚀。     

机械合金化制备Fe-Cr-Mn-N奥氏体不锈钢厚熔覆涂层的研究

本实验采用机械合金化方法制备了Fe₇₆Cr₁₂Mn₁₂N合金粉末,研究其机械合金化过程,并对机械合金化的机制进行探讨。研究表明,棒磨4小时时粉末就可以完全合金化,并且随着棒磨时间增加,衍射峰逐渐宽化,衍射强度逐渐降低。粉末颗粒形貌也逐渐类球形化。机械合金化得到的非球形固溶体粉末也可用于激光熔化沉积(LMD)增材制造技术,解决了LMD对球形粉末的局限性,机械合金化粉末通过LMD技术得到的厚熔覆涂层具有较好的耐蚀性,其物相结构是BCC+FCC的双相结构,同时在打印过程中有Cr₂N生成,维氏硬度最高达到456.3HV。     

油水砂多相流中固体颗粒对弯管及T型堵头管的冲蚀

采用计算流体动力学方法在欧拉坐标系下求解连续相运动方程,在拉格朗日坐标系下求解离散相颗粒轨道方程,并利用冲蚀方程研究了管内油、水、砂多相流中固体颗粒运动与管道冲蚀的相互关系,预测最大冲蚀发生位置。结果表明:弯管冲蚀最严重处位于下游直管段与弯头连接处外侧,T型堵头管冲蚀最严重处位于上下游直管段交接处内侧,T型堵头管的最大冲蚀速率远大于弯管的;T型堵头管中存在明显的颗粒相互碰撞区域以及颗粒滞留区域,在颗粒相互碰撞区域颗粒对管壁的碰撞能降低,在颗粒滞留区域颗粒的滞留减少了新来颗粒对堵头的碰撞,这两个区域都从一定程度上减小了颗粒对管道的冲蚀作用。     

弯管液固两相流冲蚀失效模拟分析

目的分析流体参数、砂粒参数、环境参数对液固两相流弯管冲蚀失效的影响。方法利用FLUENT模拟弯管冲刷腐蚀,分析流速、粒径、砂粒质量流量、操作压力、重力方向对弯管冲蚀的影响。结果管内流速从2 m/s增加到10 m/s,最大冲刷腐蚀速率从8.86×10-8 kg/(m2·s)增加到2.45×10-7kg/(m2·s);颗粒粒径从75μm增加到200μm,再增加到550μm,最大冲蚀速率先从2.04×10-7 kg/(m2·s)减小至1.5×10-7 kg/(m2·s),后增加到2.66×10-7 kg/(m2·s);砂粒流量从0.05 kg/s增加到0.25 kg/s,最大冲蚀速率从8.56×10-8 kg/(m2·s)增加到3.20×10-7 kg/(m2·s);管内操作压力从0.1 MPa增加到0.9 MPa,最大冲蚀速率从1.50×10-7 kg/(m2·s)减少至1.25×10-7 kg/(m2·s);弯头出口由垂直向下位置变化为垂直向上,冲刷腐蚀速率从1.50×10-7 kg/(m2·s)逐渐增加至1.86×10-7 kg/(m2·s)。结论流速与冲刷腐蚀呈正相关关系;随着砂粒直径的增加,最大冲刷腐蚀速率先减小后增加;在一定范围内,最大冲刷腐蚀速率随着砂粒流量增加而增加;管内操作压力的变化对冲蚀减弱现象影响不明显;出口垂直向上时,冲蚀破坏最严重。     

软土地区储罐不均匀沉降分析

在软土地区修建储罐,如果地基土未经人工处理,在充水预压过程中往往出现储罐基础不均匀沉降的工程事故。地下水渗流、超孔隙水压力变化、荷载变化、固结时间等诸多动态因素均会影响沉降问题。本文针对一工程实例,应用FLAC3D数值软件,建立了三维非线性有限差分模型,模拟计算结果和现场实测结果表明:过快的充水速率是导致该储罐发生不均匀沉降的主要原因。     

含砂流动海水中Q235钢冲刷腐蚀行为研究

目的 研究Q235钢在不同流速和不同含砂量环境下的冲刷腐蚀行为。方法 采用旋转冲刷腐蚀试验装置,利用电化学测试手段、表面显微分析以及失重测量等方法分析流速以及含砂量对冲刷腐蚀行为的影响。结果 试样表面主要以腐蚀坑和划痕为主,随流速的增加,试样表面腐蚀坑数目增多,砂粒摩擦造成试样表面有明显划痕。含砂量较小时,试样表面腐蚀坑较大,且比较分散;随着含砂量增加,试样表面腐蚀坑增多,但是腐蚀坑直径减小。随流速的增加,试样表面腐蚀产物膜变得更加致密。随含砂量的增加,试样表面的腐蚀产物膜变厚,出现更加稳定的Fe2O3。海水流速和含砂量均较小时,Q235冲刷腐蚀电化学表征为单层结构腐蚀产物层。随流速和含砂量的增加,电化学表征转变为双层结构的腐蚀产物层,砂粒无法直接作用于基体表面。冲刷流速从1 m/s增加到5 m/s时,冲刷腐蚀速率由0.0113 mm/a增加到0.0309 mm/a,Q235钢最大腐蚀坑深度由34.47 μm增大到281.94 μm。含砂量从0.15%增加到1%时,冲刷腐蚀速率从0.0113 mm/a变为0.0107 mm/a,最大腐蚀坑深度由34.47 μm变化为16.41 μm。结论 Q235钢的腐蚀速率及腐蚀坑深对冲刷流速较为敏感,而对含砂量变化敏感性较小。     

TiO2纳米管沉积NiMo合金纳米阵列制备高效HER催化剂

制备高效稳定的非贵金属催化剂对于电解水生产高纯度氢气的发展至关重要。本实验通过简单的阳极氧化法和电沉积方法制备NiMo/TNAs复合催化剂,将NiMo合金颗粒通过电沉积方法稳固包覆于TNAs独特的弯曲有序界面上,当沉积电流和电解液Mo离子浓度变化时,NiMo的沉积状态和催化能力也随之改变,经过研究表明,在沉积电流密度15mA.cm_^-2,Mo离子浓度4g.L_^-1条件下沉积1min制备的样品具有更高的HER催化性能。通过更大活性表面积,更便捷的离子传输通道和增强的结构稳定性,获得了优异的催化活性的NiMo/TNAs电催化剂。NiMo/TNAs催化剂的起始过电位仅为50mV,分别在110mV和227mV低过电势下获得10mA.cm_^-2和100mA.cm_^-2的电流密度。因此得到结论,将NiMo合金颗粒沉积在TNAs纳米阵列,制备NiMo/TNAs催化剂为制备廉价高效电催化剂提供了新途径。     

LNG储罐环向预应力筋设计方法

利用有限元软件ADINA分析了大型LNG储罐外罐的受力变形及裂缝开展情况,提出了储罐在内罐泄漏状态下,外罐环向预应力筋的一般设计方法,并且分析了在内罐泄漏状态时如果外罐出现裂缝,裂缝的形态以及分布情况.最后提出了一种控制裂缝的优化设计思想,为储罐外罐设计优化提供参考.