液固双相流冲刷腐蚀机理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 阎永贵 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 1998 |
| 授予单位 | 中国科学院金属腐蚀与防护研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院金属腐蚀与防护研究所 |
| 导师 | 柯伟 |
| 关键词 | 扰流场 不锈钢 人工海水 双相流 一冲刷腐蚀 |
| 中文摘要 | 本文主要研究了扰流场中液体流动特性和不锈钢AISI316L和碳钢AISI1020在石英砂和人工海水组成的双相流中的冲刷腐蚀规律。首先完成了一套配备了激光多普勒测速 仪的双相流冲刷腐蚀试验设备的组装和调试，并通过对不锈钢AISI304冲刷翠蚀规律的研究，检验了设备的性能。研究结果表明，设备性能稳定，实验结果具有可比性。运用二维激光多普革测速仪，测试了流型（25/20/40）中突然扩充后的扰汉场中近壁处轴向和切向流速，通过数据处理得到湍流度及扰动渡。测试结果表明：重附着点在距扩口约2.5D的位置，小于2.5D的内是回流区在6D友后流体逐渐趋于稳定。在近壁处（约1.5mm）流速低于1.4m/s时向流速很小，而流速较高时切向流速表现比较明显。切向流速的扰动度的及值在距扩口3D的位置，而轴向流速的扰动度，流速低于1.4m/s时在距扩口约2.5D的部位出现极值，而流速较高时，在测量范围内没有出现极值。轴向流速和切向流速的湍流度极值在距扩口约2.5D部位， 这与重附着点吻合。研究了不锈钢AISI316L和碳钢AISI1020在含1000ppm石英砂的人工海水中的冲刷腐蚀规律。在不同的部位，材料的冲刷腐蚀都随流速的增加而增大。在顺流方向突然扩充区域，不锈钢AISI316L的冲刷腐蚀率在距扩口约3.0D 的部位出现最大值，与切向吸其扰动度峰值出现的部位一致。碳钢AISI1020的冲刷腐蚀率极值在约2.5D的部位，其与重附着点的位置基本一致。观察了两种材料的冲刷腐蚀形貌。对于不锈钢AISI316L，在φ20mm的管中，颗粒作用的痕迹有很强的方向性，其方向与流动方向一致。在顺流方向突然扩充后的回流区以及随后达到稳定的区域，冲刷与有一定的方向性，而在冲刷腐蚀率最大的部位，冲刷痕迹无方向性。对于碳钢AISI1020来说，颗粒主要是去磁 除试样表面的腐蚀产物，有少量的颗粒可以达到材料戡在体，并以切削的形式破坏试样。在易冲刷腐蚀的回流区的部位发生选择性府蚀，形成蚀坑。蚀坑形成的原因是由于在铁素体和渗碳体之间形成腐蚀微电池，因腐蚀作用使珠光体与基体的结合不牢固容易被颗粒冲掉。通过阴极保护可以消除坑蚀。研究了颗粒浓度为1000ppm、2000ppm、3000ppm易发生冲刷腐蚀部位的失重变化规律。得到下列失重速度的关系式： 不锈钢 AISI316：E-C ＝ 0.00123 * V~（2.649） 1000 pmm ＝ 0.00116 * V~（2.947） 2000 ppm ＝ 0.00154 * V~（3.110） 3000 ppm 碳钢 AISI1020：E-C ＝ 0.17615 * V~（1.105） 1000 ppm ＝ 0.09873 * V~（1.623） 2000 ppm ＝ 0.020432 * V~（1.873） 3000 ppm 由速度的指数，可以定性的确定在含砂量小于2000ppm时不锈钢AISI316L 属于以冲刷为主的腐蚀，而浓度超过3000ppm的情况下，属于纯冲刷作用。不锈钢AISI316L易冲刷腐蚀部位的临界流速为2m/s，由冲刷腐蚀纯冲刷的临界颗粒浓度为3000ppm。研究了易发生冲刷腐蚀部位流体流动对一些电化学参数的影响。动态极化曲线的测量表明，对于两种材料在阳极区和阴极区的电流都随流速的增加而增大，而在阴极区存在极限扩散电流。流速低于1.4m/s时，不锈钢AISI316L能够维护印态；流速大于2.4m/s时，出现由印态到活化的转变，维钝电流Ip和钝电流密度I_(max)都随流速的增加而增大，维钝区间大大缩短。随流速的增加两种材料的自腐蚀电位相应的降低。通过Nyquist 图得到的仁慈电阻Rt值流速的增加而减少。通过氧的极限扩散电流分析了易发生冲刷腐蚀部位氧在冲刷腐蚀过程中的作用。极限扩散电流与速度的关系为： i_1=0.62V~（1.39） （不锈钢AISI316L） i_1=0.70V~（1.19） （碳钢AISI1020） 根据文献中的研究结果，由上式的指数可以推断钢冲刷腐蚀过程是由氧扩散控制的。舍伍德数与雷诺数的关系为： Sh=8.15Re~(0.588) （不锈钢AISI316L） Sh=9.57Re~(0.63) （碳钢AISI2020） 研究易发生冲刷腐蚀部位冲刷腐蚀过程中的交互作用。由K_e/K_c比值判据可定性的研究，在实验条件下，AISI316L不锈钢的冲刷腐蚀机制是以冲刷为主的腐蚀，即erosion-corrosion，而碳钢是以腐蚀为主的冲刷，即 Corosion-erosion。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 99 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17642]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 阎永贵. 液固双相流冲刷腐蚀机理研究[D]. 中国科学院金属腐蚀与防护研究所. 中国科学院金属腐蚀与防护研究所. 1998. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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