碳钢在流动氯化钠溶液中的磨损腐蚀行为

文中通过自行设计的管流动态模拟装置,研究了碳钢在质量分数为3.5%流动NaCl溶液中的磨损腐蚀。用重量法和极化曲线等方法,揭示了磨损腐蚀的规律及其腐蚀控制步骤,发现0～5.0m/s内随着流速的增大,磨损腐蚀速度增大,而在5.0～12.6m/s范围内腐蚀速度显著降低,超过12.6m/s时磨损腐蚀则又随流速增大而增大。动力学过程的分析验证了腐蚀协同效应中电化学因素起主要作用。     

3.5%NaCl薄液膜下碳钢的腐蚀行为研究

为了进一步研究碳钢的海洋大气腐蚀机理,为减缓碳钢在海水环境薄液膜下的腐蚀提供理论与实验依据,采用自制的薄液膜腐蚀实验装置,利用交流阻抗法和极化曲线法讨论了碳钢材料在不同厚度3.5%Na Cl薄液膜下腐蚀行为。结果表明,碳钢在薄液膜下的腐蚀比在全浸状态下的腐蚀更为严重;薄液膜腐蚀过程主要由浓度极化和活化极化两部分共同控制。在较薄液膜下,金属腐蚀速度主要由浓度极化控制;膜层较厚时,腐蚀速度主要由活化极化反应控制。溶液电阻随着膜厚的增大先迅速降低然后呈缓慢降低趋势,最终趋于稳定。     

固液两相流动和颗粒磨损研究

对固液两相流的计算模型进行了分析研究湍流和固壁对粒运动的影响，给出了颗粒磨损固壁的磨损模型，阐述尽管相流中，颗粒磨损绝对不可避免，但控制流动中流体和颗粒的运动中减轻过流表面磨损的观点。     

碳钢在我国四种土壤中腐蚀机理的研究

利用Q235钢在我国四种典型土壤（即大庆中心站苏打盐土、大港中心站滨海盐渍土、新疆中心站沙漠戈壁土、华南站酸性土）中进行室内模拟加速腐蚀试验和电化学实验，并对腐蚀试验后的腐蚀产物进行了微观分析和微生物分析。研究结果表明，碳钢在上述四种土壤中的腐蚀过程为：阳极过程为铁的溶解，非晶态羟基氧化铁的生成，经生化最终成为褐铁矿；阴极过程为氧去极化为主要的扩散控制过程。华南土pH值较低，同时伴随着氢去极化腐蚀的阴极过程。大港土中检测出少量的FeS，这是由于SRB参与氢去极化过程的结果。腐蚀过程受阴极极化控制，扩散控制程度随试验土样温度的升高和含水量的增大而增大。     

应用模糊综合评判法对液固两相流泵磨损程度的研究

针对目前评价液固两相流泵磨损程度的方法在定量分析方面存在的不足，应用二级综合评判法建立了包手运行、介质，结构各环节及其各环节对泵磨损类型的因素体系，确立了泵磨损的模糊分类等级对应分值，构造了磨损模糊关系矩阵。     

氯离子对碳钢在混凝土孔隙液中腐蚀行为的影响

采用重量法、线性伏安扫描法、弱极化法和SEM,研究C l-对碳钢在模拟混凝土孔隙液(饱和Ca(OH)2溶液)中的腐蚀行为的影响.结果表明,高pH值的混凝土孔隙液能减缓氯离子对碳钢的腐蚀;当pH≥13.6时,在NaC l浓度小于3%的混凝土孔隙液中,碳钢表面因生成钝化膜而不被腐蚀;当pH≤9时,混凝土孔隙液中无论是否存在C l-,碳钢均会被腐蚀;当pH=12.5时,混凝土孔隙液中NaC l浓度小于0.05%,碳钢则不被腐蚀;当混凝土孔隙液中的C l-浓度达到临界氯离子浓度时,碳钢表面的钝化膜开始损坏而被腐蚀,碳钢的腐蚀速度随着C l-浓度的增加而增大.     

碳钢在华南酸性土壤中的腐蚀行为研究

根据12年来对华南酸性土壤腐蚀试验站与土壤腐蚀性有关的性能数据测试结果,分析了华南酸性土壤的基本情况：在华南酸性土壤中,用埋设试样的方法测试了经过1.4年、3.4年、6.4年及8.6年4个试验周期后的腐蚀数据,并在近两年对碳钢埋样作连续原位测试,探讨腐蚀数据变化规律,结果表明,碳钢在华南地区酸性土壤中的腐蚀严重,主要为局部腐蚀。     

旋转圆盘上液固两相流冲刷磨损数值模拟研究

对旋转圆盘内液固两相流冲刷腐损过程进行了数值模拟研究.数值模拟研究采用欧拉-拉格朗日方法来模拟液固两相流动,即通过在欧拉坐标系下求解流体相的雷诺时均方程组来模拟流体流场,通过拉格朗日坐标系下的随机轨道模型来获得固体颗粒相的运动轨迹.将最终数值模拟结果和实验测量数据进行了比较,结果表明文中构建的综合模型基本上是正确和可行的.     

钴基合金在液锌中的腐蚀磨损性能

通过对几种钴基合金进行静态腐蚀、力学性能测试和腐蚀磨损试验,对其耐液锌磨蚀机理进行探究．试验结果表明,材料的韧性增加有助于提高其耐磨性．合金中的Si对材料的微观结构、机械性能及耐锌液腐蚀有很大影响．随着Si含量的增加,合金由亚共晶转变为过共晶,先析出相由钴基固溶体变为树枝状的Laves相．合金的塑性降低,脆性升高,但耐液锌腐蚀性能提高．在液锌中,过共晶钴基合金的磨蚀性能比亚共晶钴基合金要好,干磨损时结果恰好相反．钴基合金的磨蚀机制主要是材料的塑性变形、脆性断裂和磨粒磨损．     

轴流泵固液两相数值模拟及磨损特性研究

为研究轴流泵输送含沙水时过流部件的磨损情况,基于ANSYS CFX软件,应用非均相流模型和粒子模型,对轴流泵内固液两相流场进行数值模拟.重点分析了过流部件壁面处固相体积分数分布、固相滑移速度、体积分数分布及滑移速度与过流部件磨损的关系.结果表明:固相颗粒主要集中于叶片头部和叶片工作面,导致了叶片工作面磨损速度大于背面,并以进口头部的磨损破坏最为显著;固相滑移速度方向的不同,造成了叶片头部和叶片表面磨损类型的不同;固相滑移速度大的地方,固相体积分数较大,过流部件的磨损较为严重;在相同固相体积分数下,叶片工作面固相滑移速度大于背面;在叶片表面的同一部位,固相滑移速度均随着固相体积分数和颗粒直径的增大而增大,大颗粒对过流部件的磨损更为严重.     

P110油管用钢液固两相流体冲蚀实验研究

在油气井压裂改造过程中,高速含砂流体引起的冲蚀是油管失效的重要原因之一。利用自制的喷射式冲蚀实验装置,以3.5wt%NaCl含砂流体为介质,研究了油井管常用的P110油管用钢冲蚀速率随冲蚀时间、介质流速和含砂量的影响。研究结果表明,在冲蚀时间60~90 min时,P110钢材的冲蚀速率趋于稳定;在传统的纯冲刷磨损公式E=KVn基础上,增加了腐蚀因子M对公式进行修正,与实验数据尤其是低流速时的实验数据拟合误差减小;砂含量在25 kg/m3时,冲蚀速率达到最大;继续增加含砂量时,颗粒之间碰撞消耗的动能使得冲蚀速率先减小,然后缓慢增加。实验结果为P110油管在新型储层改造中的应用提供了一定参考。     

磨料射流固液两相流场的数值模拟

为了解决磨料射流固、液两相流场运动对割缝效果的影响问题,采用数值模拟的方法,通过建立磨料射流固、液两相流场的数学模型,研究了磨料两相射流割缝的速度场和流动场规律。结果表明:磨料射流中割缝速度可达100 m/s左右,有利于有效割缝;有效割缝需要入射压力至少达到25 Mpa;磨料射流割缝过程中会形成了一道"水墙"阻止磨料射流全部高速射出。产生二次回流。虽然二次加速的效果有限,但二次循环的水和颗粒经过二次加速能够再一次对壁面形成高速打击,提高割缝效率。研究成果对磨料两相射流割缝提高油井采收率具有指导意义。     

水平固液两相管流平衡砂床高度计算的概率模型

根据水流紊动理论 ,将砂床表面流体瞬时流速视为正态分布的随机变量 ,将颗粒运动状态转换视为随机事件 ,分析了状态转换事件概率及最终状态概率的数字特征。根据最终状态概率代表颗粒运动趋势的原理 ,砂床高度的变化应是床层表面颗粒运动状态转换的结果。根据平衡砂床高度与摩阻流速和平均流速的关系 ,建立了计算水平固液两相管流平衡砂床高度的概率模型。该模型的计算结果表明 ,砂床高度随排量变化的曲线在管子中心点位置处均出现明显的拐点。将计算结果与实验结果进行了对比 ,平均相对误差为 8.4 8% ,能够满足工程计算要求。     

碳钢在二氧化碳溶液中腐蚀影响因素的研究

研究了碳钢在二氧化碳饱和溶液中各种因素对腐蚀的影响。研究结果表明腐蚀速率随CO₂压力的升高而增大;温度在60℃时腐蚀速率最大;钙离子的存在减缓了腐蚀;当NaCl质量浓度等于30g/L时,腐蚀速率最大;Mg²⁺和SO_4^2-离子对腐蚀速率影响不大。     

高碳钢小方坯絮流原因及解决措施

为了解决某钢厂高碳钢小方坯浸入式水口的絮流物堵塞问题,对现场进行了检验分析.结果表明,絮流物是铝镁尖晶石类的Mg和Al复合物.针对此情况排查工艺分析,采取严控使用含Al大罐、延长LF弱吹氩时间及适当减少转炉炉后硅铁的使用量来防止合金大量带Al等措施,使高碳钢小方坯的絮流情况消失,浇铸顺利,质量稳定.     

硫化氢质量浓度和温度对碳钢在NACE溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学实验方法以及扫描电镜和能谱等表面分析技术对20#碳钢在不同H2S质量浓度(0,95.61,103.22,224.16 mg.L-1)、不同温度(25,35,45℃)下的NACE溶液(含CO2)中腐蚀行为进行了研究,同时对该环境下腐蚀产物的形成机制进行了探讨.发现在含有CO2的NACE溶液中,加入少量H2S,能加剧碳钢腐蚀,加速阳极铁的溶解和阴极氢气的析出.随着H2S质量浓度的增加,腐蚀电流密度增大,碳钢腐蚀加剧.温度升高,腐蚀极化电阻变小,腐蚀也会加剧.腐蚀试样外层絮状腐蚀产物主要是铁碳化物,接近基体表面的腐蚀产物主要是铁硫化物.     

固液两相流对螺旋离心泵流场影响的数值分析

以螺旋离心泵为对象,以 fluent 软件为工具,利用标准k-ε数学模型对其内部三维流动进行数值模拟.计算清水和不同颗粒直径、不同体积分数的含沙水在螺旋离心泵内的液固两相流场,分析颗粒直径、体积分数、速度、压力等流动参数在泵内的分布规律及其相互影响.研究结果表明,按照颗粒的粒径范围和体积分数来设计叶片型线,可以减小叶片磨损,提高叶轮的使用寿命.     

弯管中的气液两相流水击现象

以 90°弯管为研究对象 ,对气液两相流水击压力波在弯管中的传播和衰减规律进行了实验研究 .实验弯管采用曲率半径与管径比R /d分别为 1.9,2 .5 ,3.2 ,3.8;含气率范围为 0～ 1.7% ;表观液速为 0 .2 3～ 1.6 4m/s .得出了弯管中内外两侧不同部位水击压力及其随含气率、流速变化的规律 .压力波在弯管中的传播与在直管中差异很大 ,弯管外侧压力明显大于内侧 ,在弯管出口与入口直管段处两侧压力相同 ,形成压力环 .压力环形状受含气率影响最大、表观液速次之、曲率半径影响最小 .经过弯管后水击压力有不同程度的衰减 .随着气含率的增加 ,压力衰减加快     

超级13Cr钢液固两相流体冲蚀实验研究

在大排量高砂比压裂过程中,携砂压裂液对管柱和井下工具的冲蚀是引起设备损伤的主要原因.利用自行研制的喷射式冲蚀实验装置,研究了冲蚀时间、喷射流速和含砂量对超级13Cr钢冲蚀速率的影响.研究结果表明,冲蚀时间在90～120 min之间时,超级13Cr钢冲蚀速率趋于稳定;在喷射流速超过5.6m/s时,因为冲刷腐蚀的协同作用导致冲蚀速率急剧上升;冲蚀速率在含砂量为25 kg/m3时冲蚀速率达到最大值,此后随着含砂量增加,由于颗粒之间碰撞效应导致颗粒撞击到材料表面的动能降低,冲蚀速率开始减小,在50 kg/m3时达到最小值,随后又随着含砂量的增加而缓慢增加.研究结果为油田压裂施工工艺参数优化以及管柱安全评价提供了一定参考.