流体力学因素对冲刷腐蚀的影响机制

综述了流速流态,攻角以及颗粒性质等流体力学因素对冲刷腐蚀的影响机制,讨论了流体力学的因素的重要性、流体力学条件的描述、关键的流体力学参数以及扰流条件下局部流速流态的获取,并论述了如何从流体力学方面控制冲刷腐蚀。     

冲刷与腐蚀的交互作用与耐冲刷腐蚀合金设计

通过旋转失重实验研究了两种σ相强化的候选材料Ｓ１,Ｓ２和作为对比的３１６Ｌ在１０％Ｈ２ＳＯ４＋１５％刚玉砂介质中的冲刷与腐蚀的交互作用规律及其与耐冲刷腐蚀合金设计的关系。结果表明,低含量,小尺寸的σ相对Ｓ１钢耐蚀性的影响不明显,仅能提高其低流速条件下的抗冲刷性能。相反,高含量大尺寸的σ相能显著提高Ｓ２钢在各种流速条件下的抗冲刷性,从而导致其交互作用和总失重率显著降低,尽管其耐蚀性相对很差,冲刷和腐     

磨损腐蚀试验装置设计与试验

1 引言 磨损腐蚀是指由于腐蚀介质和金属表面间有相对运动而引起金属的加速破坏。特别是当腐蚀介质中含有固体颗粒时,这种破坏非常严重,造成了处理固体混合介质的机械设备(如泵等)的使用寿命显著下降。为了提高这些设备的使用寿命,合理选材和开发耐磨损腐蚀的新型金属材料是非常重要的。为此,需要一个能模拟工况条件的试验装置,以便能评价金属材料磨损腐蚀的性能,研究磨损腐蚀机理和影响因素。     

冲刷腐蚀的研究现状

综述了金属材料在流体冲刷条件下的腐蚀研究现状、不同环境因素和材料性质对冲刷腐蚀机理的影响规律。冲刷腐蚀主要由冲刷磨损和电化学腐蚀组成,对总腐蚀速率的贡献与各种环境因素有关。材料冲刷腐蚀防护主要可从金属材料元素含量、热处理制度和表面处理3个方面入手。同时,探讨了冲刷腐蚀研究的未来发展趋势。     

铝青铜在不同流速海水泥浆下的冲刷腐蚀行为

通过扫描电镜、电化学阻抗谱和电化学噪声和腐蚀测试,研究了铝青铜在静态海水、2 m/s和4 m/s海水泥浆下的冲刷腐蚀行为。结果表明：在静态海水中,腐蚀前期铝青铜表面以点蚀为主,腐蚀后期铝青铜表面腐蚀产物的积累使腐蚀性粒子传输困难,电化学腐蚀速率逐渐降低;在2 m/s海水冲刷下,铝青铜表面点蚀较严重,腐蚀主要受扩散控制,腐蚀产物的脱落使其腐蚀速率增大;在4 m/s海水冲刷下,腐蚀初期铝青铜表面以点蚀为主,受扩散影响,腐蚀后期,成核生长能量上升,铝青铜的腐蚀速率先降低后保持稳定。     

旋转式冲刷腐蚀试验装置流场数值研究

运用计算流体力学软件Fluent对旋转式冲刷腐蚀试验装置流场进行数值模拟和研究.结果表明:转子的浸入深度对径向流场影响不大,而对自由液面的影响较为显著;随着浸入深度的增加,转子对自由液面的影响减小;转子的最佳浸入深度为0.3 m.     

高温高压条件下流速对X70钢CO2冲刷腐蚀行为的影响

目的 研究X70管线钢在高温高压CO2饱和溶液中不同流速下的冲刷腐蚀行为。方法 通过流体动力学模拟的方法,获得不同喷射流速下壁面切应力的变化规律。采用喷射冲击试验装置,利用扫描电镜、表面形貌测试仪、维氏硬度仪等设备和失重测量方法,分析喷射速度对X70管线钢CO2冲刷腐蚀行为的影响。结果 随着喷射流速Uexit的增大,试样表面的壁面切应力和壁面压应力逐渐增大。随距喷射中心距离(径向距离)的增大,壁面切应力先增大后减小,壁面压应力急剧减小。在低流速(Uexit≤10 m/s)情况下,最大壁面切应力所对应的特征攻角大约为23°;当流速Uexit≥20 m/s时,特征攻角迅速增至45°左右,且变化很小。试样表面形貌表现出明显的三个区域:停滞区、过渡区、壁面喷射区,且在低流速下,三个区域划分更为明显。在20 m/s喷射速度下,壁面切应力呈现中心轴对称变化,为“M”形状,试样表面的冲蚀轮廓(冲蚀深度)呈现中心对称的“W”形状变化,大约在距中心滞点4 mm左右,即最大壁面切应力附近出现最大冲蚀深度,约55 μm。试样表面硬度随径向距离的增大而减小,中心停滞区硬度高达340HV10。喷射流速从10 m/s增加到40 m/s时,冲蚀速率由11.86 mm/a增加到32.97 mm/a。结论 X70管线钢的典型形貌特征与喷射流体的壁面切应力大小和CO2腐蚀有关,最大壁面切应力处产生的冲蚀最为严重,冲蚀速率(Rcorr)与喷射流体的流速呈现线性关系,即Rcorr=4.861+0.714×Uexit。     

金属材料实海冲刷腐蚀检测

利用自行设计的ZS-1型实海冲刷腐蚀实验装置,在舟山海水腐蚀试验站对3C船板钢进行了连续72 h的冲刷腐蚀实验,用电化学阻抗谱等测试技术进行了腐蚀检测.结果表明:海水流速为1 m/s、2 m/s和3 m/s时,随着冲刷时间的延长,3C钢的腐蚀速度呈下降趋势.流速在1 m/s-6 m/s内,3C钢的腐蚀电位随着流速的增加逐渐升高,电化学阻抗谱为单一容抗弧,呈活化控制特征.随着流速增大,电极受到的表面切应力增大,电化学反应阻抗减小,极化阻力(Rr)随流速的变化基本呈线性下降的关系.     

泥浆型冲刷—腐蚀交互作用的研究

用泥浆罐式冲刷腐蚀试验机研究了１Ｃｒ１７Ｍｏ２和Ｔ１０钢两种材料在不同冲刷速度和冲刷角度下的冲刷－腐蚀交互作用。结果发现：在代速冲刷时,１Ｃｒ１７Ｍｏ２钢的冲刷－腐蚀交互作用为负,在冲刷速度高时,交互作用为正;Ｔ１０钢在所研究的冲刷速度范围内,交互作用均为正,随冲刷速度的增大而显著增大,两种材料的交互作用在不同冲刷角度时均为正,其随冲刷角度的变化规律与冲刷－腐蚀失重的变化规律相似。     

高速喷射式冲刷腐蚀试验装置的研制及其实时动态电化学测试

    自行设计和制造了一套高速喷射式冲刷腐蚀实验装置.该装置配有灵活的喷射距离和攻角调节系统,最高喷射流速可达50 m/s.采用凸轮泵解决了介质输送过程中的脉动和固相颗粒的输送难题,采用储液槽底部回流喷射较好地解决了固体颗粒的悬浮问题,通过加热和冷却系统可实现温度的控制,并实现了电化学参数的实时测量.利用该装置进行的失重和电化学测量结果表明,测量结果重复性、稳定性较好,该装置可适用于苛刻条件下的冲刷腐蚀研究.     

淬火槽中介质流速的测量及流速场的模拟

为了研究淬火槽中流速场的分布状态 ,提高流体均匀性 ,采用超声波多普勒流速测定仪对螺旋桨搅拌状态下的介质流速进行了测量 ,用有限元法对流速场进行了模拟 ,并根据模拟结果对均流片的设置进行了改进。结果表明 ,试验选用的超声波多普勒流速测定仪及其测量方法适合于测量工业淬火槽的介质流速 ;流速场的模拟可以用于指导淬火槽流速场均匀性的设计     

动态与静态纯腐蚀对定量研究材料冲刷腐蚀交互作用的影响

分别测定了不锈钢和碳钢静态与动态纯腐蚀失重率、冲刷腐蚀失重及其电化学行为。研究了静态与动态纯腐蚀失重率对材料冲刷腐蚀交互作用失重率的影响。实验表明：（1）动态纯腐蚀比静态纯腐蚀更能反映材料在液固两相流中冲刷腐蚀交互作用的本质；（2）本实验条件下。T8钢动态纯腐蚀失重率是静态纯腐蚀失重率的2倍以上。18－8不锈钢动态纯腐蚀失重率竟是静态纯腐蚀失重率200倍以上、静态交互作用失重是动态交互作用失重率的2倍以上。可见静态与动态纯腐蚀对定量研究材料冲刷腐蚀交互作用会产生很大的差异；（3）在腐蚀性浆料中，首先要保证材料具有一定的耐蚀性。其次再考虑提高材料的硬度和耐磨性。这样才能有效地提高材料的耐冲刷腐蚀性能。对不同的工况，必须同时兼顾材料的耐蚀性和耐磨性。     

碳钢与不锈钢在腐蚀浆料中冲刷腐蚀交互作用的定量研究

用失重法和电化学法系统地研究了碳钢与不锈钢在腐蚀浆料中冲刷与腐蚀的交互作用及其电化学行为。试验表明：①冲刷腐蚀和动态纯腐蚀极化曲线与静态纯腐蚀极化曲线截然不同，两者的腐蚀机理存在本质的差异；②T8钢以腐蚀失重为主，18—8不锈钢以冲刷失重为主，两者的冲刷腐蚀交互作用失重率占其总失重率的60%以上，表明耐蚀不耐磨的18—8不锈钢和耐磨不耐蚀的T8钢在冲刷腐蚀工况中均难以胜任；③T8钢的冲刷腐蚀失重率和交互作用失重平均是18—8不锈钢的6倍以上，表明在液固两相流冲刷腐蚀工况中，材料必须首先具有一定的耐蚀性，然后再考虑提高材料的硬度和耐磨性，这样才能有效地提高材料的耐冲刷腐蚀性能。     

流速对垢下腐蚀的影响及其腐蚀机理

采用宏、微观形貌观察,化学成分分析等方法对输油管线穿孔原因进行了分析,并通过室内失重试验和FLUENT软件模拟研究了腐蚀机理。结果表明:管道穿孔主要是冲刷和垢下腐蚀共同作用的结果;当介质流速从0增加到2.5m/s时,试样表面的垢层沉积率先增大后趋于平缓;流体的切应力导致垢层堆积不均,穿孔严重,这是由Cl-和氧气在环境中引起的。通过FLUENT软件模拟找到实际生产中较易发生垢下腐蚀的区域——在管道弯曲处及管径减小处,这是因为在这些区域,已形成的腐蚀垢层被较高的剪切力剥离并被流体带走,介质更容易透过疏松的产物层与基体反应,因此垢下腐蚀严重,此外,在管道出口处,内弧侧发生明显细湍流,容易造成水垢堆积,使垢层覆盖不均,构成浓差电池,加剧腐蚀。     

离子渗氮38CrMoAl钢的腐蚀冲刷磨损行为

研究了３８ＣｒＭｏＡｌ钢调质与离子渗氮试样在海水和砂粒（尺寸１００～１０００μｍ）以不同速度（１４,２４,３６,５和７ｍ／ｓ）冲击作用的腐蚀冲刷磨损行为。研究结果表明,调质试样的平均磨损速率随冲刷速度的增加发生明显变化,腐蚀冲刷磨损严重;离子渗氮试样的平均磨损速率随冲刷速度变化很小,腐蚀冲刷磨损轻微。这表明坚硬的氮化物具有优良的抗腐蚀冲刷磨损能力     

碳钢在高温环烷酸介质中冲刷腐蚀行为

研究了A3碳钢在高温环烷酸介质中的冲刷腐蚀行为，并考察了其在工业炼油环境中的抗冲蚀性能。结果表明，酸值、温度、流速是影响碳钢环烷酸冲刷腐蚀行为的主要因素，它们通过影响环烷酸分子向金属表面的传输、在金属表面的吸附、表面活性反应及腐蚀产物的剥离等过程来影响冲刷腐蚀的程度。