液固两相流中Q235钢的冲刷腐蚀行为研究

随着原油中含砂量的迅速增加，冲蚀腐蚀逐渐成为管道失效的关键因素，尤其是弯头部位。因此通过腐蚀速率、腐蚀形貌和电化学实验研究90°弯头的冲刷腐蚀行为。结果表明，随着实验时间的增加，Q235钢在不同角度的腐蚀速率呈线性增加，而最大点蚀深度基本保持不变。在进口θ=0°～45°，Q235钢受到冲刷和冲击的共同作用，随着角度的增大，Q235钢表面腐蚀产物层的破碎程度越来越严重；在出口θ=45°～90°，Q235钢仅受冲刷影响，腐蚀产物和孔洞的分布具有明显的方向性。在该文研究的条件下，纯冲蚀电流密度仅为冲蚀-腐蚀电流密度的42.16%，原因主要是疏松的FeO(OH)对电化学过程有促进作用，同时也能加速产物的扩散。     

挤压造粒机组冷却水系统剧烈振动原因分析

冷却水系统对降低挤压造粒机组筒体温度、保障安全、长久、稳定运行有着十分重要的意义。但是在现场检测中发现排气口附近存在明显的水气化声音,同时发生剧烈的振动。因此本文通过腐蚀形貌和最大蚀坑深度变化研究引起冷却水系统发生剧烈振动的原因。结果表明,随着进水温度的增加,结构钢最大蚀坑深度减小,结构钢腐蚀形态由点蚀转变为全面腐蚀。随着进水速率的增大,最大蚀坑深度先迅速增大后基本保持不变,腐蚀形态由全面腐蚀向点蚀和冲刷腐蚀转变。因此,要抑制不均匀腐蚀（点蚀和冲刷腐蚀）发生,进水温度应≥50℃,进水速率应<5 m/s。     

砂粒和氯离子对P110钢冲刷与腐蚀性能的影响

采用旋转圆盘冲蚀仪并辅以腐蚀电化学工作站分别测试了P110钢(26CrMo4)在含不同砂粒粒径和氯离子浓度溶液中的冲刷腐蚀行为。借助扫描电镜形貌观察,分析了不同氯离子浓度与砂粒粒径对P110钢冲蚀速率和腐蚀行为的影响规律。结果表明:砂粒粒径和氯离子浓度对P110钢冲刷和腐蚀过程有着重要影响,均为腐蚀和机械的协同作用所致。粒径较大的砂粒在冲刷时加速了传质过程,引起腐蚀作用的增加,最终导致整个冲刷腐蚀失重率的增加。氯离子的存在致使腐蚀过程中大量点蚀坑的形成,引起局部冲刷作用的加剧,最终导致P110钢的整个冲刷腐蚀失重速率增加。     

90°弯管流动加速腐蚀的实验和数值模拟

针对超\超超临界机组给水、疏水系统的流动加速腐蚀(FAC)问题,采用了实验和数值模拟相结合的方法来分析90°弯管的腐蚀情况。实验中,利用电化学方法测得不同入口速度下弯管的FAC速率,并对实验数据分析;利用数值模拟的方法,计算出不同入口速度下弯管的流场;最后,基于M.I.T模型,在常温条件下简化90°弯管的FAC模型,结合场协同理论从流体动力学角度分析了弯管不同位置的FAC分布的特点及影响因素,得出在沿流动方向上传质系数越高,指向截面中心的径向速度越大,弯管FAC速率越大。     

特石管线腐蚀行为及机理研究

利用失重法、动电位极化,结合扫描电子显微镜SEM,研究了不同地域特石管线管段的腐蚀行为,以及主要腐蚀性离子对腐蚀行为的影响规律。研究结果表明:不同地域管段不同区域腐蚀介质中的氯离子和碳酸氢根离子含量越高,特石管线腐蚀速率越大。其中特石管线双台子河水管段腐蚀速率最大,腐蚀最严重,其次是首站外管段腐蚀较为明显,大坝西处管段腐蚀速率最小。不同管段腐蚀行为腐蚀机理相同,均属于阳极溶解的电化学腐蚀,只是由于不同管段环境中的离子浓度不同导致腐蚀速率不同。三种环境模拟溶液中,HCO3-,Cl-均对X52钢腐蚀起促进作用,随着两种离子浓度的增加,腐蚀速率也增加。     

不同温度下CO2对管线钢母材/焊缝腐蚀行为研究

通过腐蚀实验和电化学实验研究了温度和CO₂协同作用对集输管道的腐蚀行为。结果表明：温度越高,时间越长,全面腐蚀速率和最大蚀坑深度越大,腐蚀形貌由全面腐蚀向点蚀转变。温度升高,开路电位和腐蚀电位负移,腐蚀电流密度增大,电荷转移电阻减小,最大相位角减小,表明腐蚀加剧,同时母材的耐蚀性优于焊缝。在温度为40℃时,焊缝试样在低频出现第二个相位角峰值,说明在较高的温度条件下,焊缝腐蚀产物的扩散速率是关键影响因素。     

CO2分压对天然气管道母材/焊缝的腐蚀行为研究

CO2腐蚀是国内大部分气田管线内腐蚀的主要形式之一.针对不同CO2分压对天然气管线钢母材和焊缝的腐蚀影响,通过浸泡实验(全面腐蚀速率、点蚀速率、腐蚀图像)明确了母材和焊缝的宏观腐蚀行为,通过电化学测试(开路电位、极化曲线、电化学阻抗)分析了其腐蚀动力学过程.结果表明:随着CO2分压增大,母材和焊缝的全面腐蚀速度增大,同时焊缝的全面腐蚀速度大于母材,腐蚀形貌均由局部点蚀状态向全面腐蚀状态转变,焊缝点蚀敏感性远大于母材;母材和焊缝的开路电位发生负向移动,腐蚀倾向性变大,且焊缝更容易发生腐蚀,反应过程受到阳极过程控制,不同CO2分压条件下的焊缝腐蚀电流密度均大于母材,这主要是由于母材表面以FeCO3为主,而焊缝以FeCO3+Fe3C为主.     

高温环境下管线最小阴保电位分析

阴极保护是保障埋地管道腐蚀防护的关键方法之一,而阴保电位的设置受到管道温度影响.通过电化学测试、腐蚀速率计算和腐蚀形貌表征相结合,分析了NS4近中性溶液中X80钢的最小阴极保护电位.结果表明:随着阴保水平的增大,20℃时X80钢全面腐蚀速率和点蚀速率基本保持不变,表现为全面腐蚀状态;而在50℃和80℃时全面腐蚀速率和点...     

P110钢在不同pH值NaCl溶液中的腐蚀行为研究

采用全浸泡腐蚀实验和静态电化学测试方法研究了P110钢在不同p H值Na Cl溶液中的腐蚀行为,并通过分析失重法结果、电化学极化曲线和扫描电镜结果,对P110钢在不同p H值Na Cl溶液中的腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀机理进行讨论。实验结果表明:P110钢在不同p H值Na Cl溶液中均发生了点蚀,当溶液p H值大于3时,腐蚀速率随着溶液p H值的增大而减小,试样表面发生点蚀的倾向性开始降低,发生均匀腐蚀的倾向性增加;当溶液p H值小于3时,腐蚀速率有所减小,但点蚀密度有所增加。     

90°圆形截面弯管内流动的大涡模拟

以90°圆形截面弯管为研究对象,以水为介质对管内流场采用4种模型进行数值模拟,并与实验值对比.结果表明,在Re=13000~60000条件下,大涡模拟模型在弯管区的时均速度和压力降与实验值吻合较好,Re 60000时下弯管区不同角度横截面处流场二次流有2个主涡,位置由对称半截面附近逐渐向弯管内侧发展,同时形成一个由弯管壁面和管中二次流综合诱导引起的马蹄涡;弯管段静压力分布显示,45°横截面弯管内、外两侧的压力差最大,此角度是流体出现流动分离现象的临界角度.     

90°弯管流动加速腐蚀的实验和数值模拟

针对超\超超临界机组给水、疏水系统的流动加速腐蚀（FAC）问题,采用了实验和数值模拟相结合的方法来分析90°弯管的腐蚀情况。实验中,利用电化学方法测得不同入口速度下弯管的FAC速率,并对实验数据分析;利用数值模拟的方法,计算出不同入口速度下弯管的流场;最后,基于M.I.T模型,在常温条件下简化90°弯管的FAC模型,结合场协同理论从流体动力学角度分析了弯管不同位置的FAC分布的特点及影响因素,得出在沿流动方向上传质系数越高,指向截面中心的径向速度越大,弯管FAC速率越大。     

X80管线钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为

采用失重法、电化学测试、SEM、EDS等方法,研究了X80管线钢在鄯善土壤模拟溶液中的腐蚀行为。结果表明:X80钢在3个测试点模拟土壤溶液中以全面腐蚀为主,局部位置发生点蚀;在不同模拟溶液中的腐蚀速率大小依次为AN000>AN065>AN016;随着浸泡时间的增加,Ca2+吸附在X80钢表面并形成Ca的产物层,有效地减缓了X80钢在AN016模拟溶液中的腐蚀。在含盐量较高的土壤环境中,富集在钢基表面的结晶盐对钢的腐蚀具有一定的减缓作用。     

两种不锈钢冲刷腐蚀的研究

用板状试样在料浆罐式冲刷腐蚀实验机上研究了两种不锈钢的冲刷腐蚀规律。结果表明,力学性能只在冲刷速度高时才对材料耐冲刷腐蚀性有显著作用,在冲刷速度高时,２Ｃｒ１３的冲刷腐蚀失重比１Ｃｒ１７Ｍｏ２低;而在冲刷速度低时（２ｍ／ｓ）,１Ｃｒ１７Ｍｏ２的冲刷腐蚀失重比２Ｃｒ１３的低。材料的力学性能也影响其在不同冲刷角度时的冲刷腐蚀规律。２Ｃｒ１３的冲刷腐蚀失重随冲刷角度增大而单调增加,在冲刷角为９０°时最大。１Ｃｒ１７Ｍｏ２的冲刷腐蚀失重在３０°左右时出现峰值,在９０°时为最大。两种材料的纯冲刷失重随冲刷角度的变化与冲刷腐蚀失重的变化类似。     

90°弯管内冲蚀磨损的试验研究和数值计算

通过将试验和数值计算相结合的方法,研究了90°弯管的流场,确定了数值计算模型,即湍流模型选择RNG k-ε模型,求解时选择SIMPLE求解器,冲蚀磨损的计算选择离散相模型(DPM模型),计算结果表明:弯管中冲蚀磨损最严重的位置在弯管弯曲外侧70°~90°之间。     

温度对L360QS管线钢在H2S/CO2环境中腐蚀行为的影响

采用腐蚀失重实验和电化学实验探究40～60℃条件下L360QS钢试样的腐蚀规律。实验结果表明：在CO₂-H₂S-Cl^-共存体系中,随着温度的升高,腐蚀速率逐渐增大,腐蚀程度加剧,并出现点蚀。当温度低于50℃时,腐蚀并不严重,当温度高于50℃时,腐蚀产物膜致密性和完整度降低,易溶解破裂,出现“大阴极小阳极”现象,促进发生局部腐蚀。同时得到管线钢以CO₂腐蚀为主,H₂S腐蚀为辅,均匀腐蚀主要受CO₂控制,点蚀由高浓度的Cl^-造成。     

固液两相流渐缩管冲刷特性的数值模拟

为研究固液两相流下油气田输送管道渐缩管的冲刷特性,在液固两相流条件下,在Workbench中建立倾角为3°、8°、13°、18°和23°的渐缩管物理模型,利用ANSYS-Fluent软件对渐缩管段进行冲刷特性数值模拟,同时分析入口流速、渐缩段倾角、砂粒浓度、砂粒粒径四个参量对渐缩管段的冲刷破坏规律。结果表明：流速、动压、剪切应力、湍流动能沿渐缩段流动方向逐渐增加,而静压沿渐缩段流动方向逐渐减小,砂粒浓度在渐缩段底部较高。最大冲刷速率随入口流速、渐缩段倾角和砂粒浓度增加而增大,砂粒粒径对冲刷速率的影响较为复杂,随砂粒粒径增加,冲刷速率先减小,后增大,随后又减小,最终趋于平稳。本文固液两相流渐缩管冲刷特性的数值模拟结果可为油气生产中管道变径管段冲刷控制与防护提供有价值的理论指导。     

土酸介质中不锈钢高温缓蚀剂的评价

研制了一种土酸介质中不锈钢缓蚀剂,并采用了失重法、电化学方法和扫描电镜分析法对该缓蚀剂进行了评价。实验结果表明,该缓蚀剂具有优良的缓蚀性能、抗高温性能、抗干扰性能和抗非均匀腐蚀性能。该缓蚀剂安全使用浓度为0.5%,90℃时金属腐蚀速率仅为0.55 g/m2.h,20 h内随时间增长,金属腐蚀速率下降。该缓蚀剂属于混合型缓蚀剂,同时抑制阳极过程和阴极过程。在该缓蚀剂存在的土酸介质中,不锈钢不产生点蚀、晶间腐蚀等非均匀腐蚀现象。     

不锈钢在PTA装置中的腐蚀研究

通过对316L、317L、2205、904四种不锈钢的现场腐蚀挂片试验,利用失重分析、表面腐蚀分析和成分分析等,研究不锈钢在现场PTA装置中不同位置的腐蚀特点和腐蚀规律。结果表明,不锈钢在液相介质中腐蚀速率比气相介质中的腐蚀速率快;在液相介质中有溴元素存在时,试样发生明显点蚀,腐蚀比较严重。     

机坪输油管道冲刷腐蚀研究

研究了冲刷腐蚀过程的发生机理,分析了流体的流速、管道的结构、流体中的第二相、流体的流动状态等因素对冲刷腐蚀过程的影响。就机坪输油管道系统中常见的易腐蚀管件90°弯管和T形管的冲刷腐蚀问题展开讨论,采用ANSYS 3.0软件中Fluent模块进行数值模拟,计算在不同工况下管道冲蚀减薄规律和特点,从而解释腐蚀的破坏程度。最后考虑到管材冲刷腐蚀的减薄程度和机坪输油系统的设计使用年限,得出冲刷腐蚀对于机坪输油管道使用寿命的影响。     

热油管道焊缝热影响区金属腐蚀行为研究

由于焊接工艺的影响,焊缝形成的一系列非均匀连续变化的热影响区,是管线钢最为薄弱的组织环节.相对于母材来说,X70钢的热影响区为粗大的针状及块状铁素体+粒状贝氏体及少量珠光体形态,强度和耐蚀性较弱.因此通过Gleeble 3500热/力模拟试验机的两次热循环模拟高强钢焊缝的热影响区,以胜利原油为实验介质,通过浸泡实验和腐蚀形貌表征分析了热油输送过程中不同温度和输送速率下的热影响区金属腐蚀形貌.结果表明:温度和流速增大均会导致热影响区金属全面腐蚀速率增大.在30～50℃范围内,金属腐蚀形貌以点蚀为主,在50～70℃范围内,金属腐蚀形貌由点蚀特征向全面腐蚀特征转变;而在所研究的流速范围内(1～4 m·s-1),热影响区金属以全面腐蚀为主,金属表面呈现沿流速方向的冲刷腐蚀特征.