锌液流速对Fe-B合金耐锌液冲蚀性能的影响

采用圆盘旋转技术,研究了锌液流速对Fe-B合金耐锌液冲蚀性能和冲蚀界面形貌的影响。在锌液温度和冲蚀角度一定时,随锌液冲蚀速度的增加,与316L不锈钢相比,Fe-3.5B(质量分数,%)合金的冲刷腐蚀率呈现较为缓慢的线性增加趋势,表现出低的锌液冲蚀率。在较低的锌液冲蚀速度下,Fe-B合金的冲蚀率仅为316L不锈钢的1/3,传质过程主要通过锌液在Fe2B网状间隙中的物理流动而进行;而在较高的锌液冲蚀速度下,Fe-B合金的冲蚀率远低于不锈钢,表现出更优异的抗锌液冲蚀性能,此时的传质方式主要是铁、锌原子在界面前沿直接的扩散反应。界面形貌分析表明,Fe-B合金良好的抗锌液冲蚀性能得益于冲蚀初期基体快速腐蚀所产生的界面前沿裸露、密集Fe2B抗蚀骨架对流动锌液良好的隔离、阻挡效应。     

锌液流速对Fe-B合金耐锌液冲蚀性能的影响简

采用圆盘旋转技术,研究了锌液流速对Fe-B合金耐锌液冲蚀性能和冲蚀界面形貌的影响。在锌液温度和冲蚀角度一定时,随锌液冲蚀速度的增加,与316L不锈钢相比,Fe-3．5B （质量分数,％）合金的冲刷腐蚀率呈现较为缓慢的线性增加趋势,表现出低的锌液冲蚀率。在较低的锌液冲蚀速度下,Fe-B合金的冲蚀率仅为316L不锈钢的1/3,传质过程主要通过锌液在Fe2 B网状间隙中的物理流动而进行;而在较高的锌液冲蚀速度下,Fe-B合金的冲蚀率远低于不锈钢,表现出更优异的抗锌液冲蚀性能,此时的传质方式主要是铁、锌原子在界面前沿直接的扩散反应。界面形貌分析表明,Fe-B合金良好的抗锌液冲蚀性能得益于冲蚀初期基体快速腐蚀所产生的界面前沿裸露、密集Fe2 B抗蚀骨架对流动锌液良好的隔离、阻挡效应。     

冲蚀角度对Fe-2.5B耐锌液腐蚀性能的影响

将试样装夹在自制的预设一定冲蚀角度的转盘上进行锌液冲蚀试验,实现流动锌液对试样冲蚀表面0°、30°、60°和90°冲蚀角下的冲刷腐蚀。结果表明:在圆盘转速为70r/min,冲蚀时间为24h的条件下,Fe-2.5B合金(质量分数,%)的冲蚀率随冲蚀角度的增加而逐渐降低,并在高角度下呈现急剧降低的趋势;而316L不锈钢的冲蚀率在冲蚀角为30°时最大,冲蚀角为90°时最小,表现出典型韧性材料的冲蚀率特性。Fe-2.5B合金在流动锌液中的冲蚀率仅为316L不锈钢的33%~38%,其优异耐锌液冲蚀性能依赖于Fe-B合金中网状Fe2B相对流动锌液的阻挡效应。同时,一定韧性相基体的存在对Fe2B在冲蚀过程中起到支撑作用,进而表现出该合金中两相结构在锌液冲蚀中的"腐蚀协同效应"。此外,冲蚀角度的增加造成锌液流速在试样表面的切向冲刷分量弱化而法向冲击分量强化,这使得冲刷对最外层疏松ζ-FeZn13相的移除作用减弱。强的传质过程随冲蚀角度的增加不断弱化,从而使网络状组织结构的Fe-B合金在锌液中的冲蚀率明显降低。     

冲刷时间对20Cr在不同腐蚀性液固流体中的冲蚀速率影响研究

选用油气田地面管汇常用材料20Cr,采用自制的喷射式冲刷试验台,运用失重法,分别研究了在石英砂与蒸馏水、3.5%Na Cl和常压饱和CO2溶液形成的液固两相流体中,20Cr钢冲蚀速率随时间的变化规律。实验结果表明,在三种不同介质中,冲蚀速率随时间的变化总体上均为由大变小的趋势。在冲刷初期,冲蚀速率以一个较慢的速率逐渐下降;当冲刷超过一定时间后,由于金属表面腐蚀产物膜的沉积,覆盖金属表面,冲蚀速率有了明显的降低。通过扫描电子显微镜对表面产物膜和表面腐蚀形貌进行了分析,指出产物膜是影响冲蚀速率的关键因素。     

不锈钢与高碳钢的冲刷腐蚀磨损试验研究

利用自行研制的液固两相流冲刷腐蚀磨损试验机,对具有良好耐腐蚀性能的1Cr18Ni9Ti(18-8)不锈钢及耐磨性较好的高碳钢(T8)的耐冲刷腐蚀磨损行为进行了深入研究.试验机配有电化学测试系统,可有效分离液固两相流冲刷腐蚀磨损工况下的各损伤分量,如纯磨损分量、纯腐蚀分量以及腐蚀与磨损的交互作用,便于深入研究冲刷腐蚀磨损工况下材料的损伤行为.研究结果表明:在此试验条件下,材料的耐腐蚀性能居主导地位,改变冲刷腐蚀条件尽管使各损伤分量的相对比例有所改变,但耐蚀性较好的18 8不锈钢总具有较低的损伤;18-8不锈钢和T8钢的冲刷腐蚀磨损率在冲蚀角度为45°时均出现极大值,主要原因为材料在此角度下的磨损达到最大值,并且由此产生的交互作用也达到最大值,因此在这一角度使用的材料应注重提高其耐磨性.     

水轮机过流部件材料的冲蚀磨损腐蚀及其交互作用

通过对含沙水域水电站水轮机过流部件的4种典型材料(55钢、20SiMn、1Cr18Ni9Ti和0Cr13Ni5Mo)在冲蚀磨损过程中的电化学腐蚀及冲蚀磨损性能研究,区分出纯磨损、纯腐蚀、磨损对腐蚀的促进分量及腐蚀对磨损的促进分量在材料失效过程中各自所占的比例,考查了试验材料的冲蚀磨损特性以及磨损与腐蚀间的交互作用,分析了失效机制,结果表明:材料的冲蚀磨损质量损失率随冲蚀速度和浆料含沙量的增加而增大;冲蚀角在0°～45°范围内变化时,冲蚀磨损质量损失率随冲蚀角增大而增大,当冲蚀角超过45°后,质量损失率随冲蚀角增大而减小;在多泥沙冲蚀磨损条件下,材料纯磨损的质量损失占总质量损失的62%～92%,是材料破坏的主要方式,腐蚀是次要的;磨损对腐蚀的促进作用随冲蚀强度的增大而加强,其对材料流失的作用不可忽视.     

镍基涂层和2种钢的冲刷腐蚀特性及其电化学行为

研究了2种超音速火焰喷涂Ni基涂层(Ni60JH与Delelo50)和2种钢(1Crl8Ni9Ti与20钢)在液固两相流中，冲刷腐蚀的交互作用及其电化学行为，并对其冲刷腐蚀机制进行了探索性分析．研究结果表明，Ni60JH和Delelo50涂层的腐蚀质量损失率分别为基体材料的1／30和1／16，Ni60JH涂层的耐冲刷腐蚀性能比基体高15倍多，并与1Crl8Ni9Ti不锈钢相当，且Delelo50涂层的耐冲刷腐蚀性能比基体高5倍多．Ni60JH涂层主要以切削、犁削冲蚀磨损机理为主，而Delel050涂层和2种钢主要以犁削、塑性变形、翻边冲蚀磨损机理为主．2种涂层和不锈钢在纯腐蚀时均处于钝化状态，在冲刷腐蚀时均处于活化溶解状态．     

水电工程中不锈钢材料冲蚀磨损与腐蚀的交互作用

通过水轮机目前应用较多的不锈钢材料在冲蚀磨损过程中电化学腐蚀及抗冲蚀磨损性能的研究，区分出了纯磨损、纯腐蚀、磨损对腐蚀的促进分量，及其腐蚀对磨损的促进分量等在材料失效过程中各占的比例。考察了试验材料的抗冲蚀磨损特性及其磨损与腐蚀间的交互作用，并对其失效机制进行了探索性分析。结果表明：在不同的冲蚀速度下，0Cr13Ni5Mo不锈钢的冲蚀磨损失重率小于1Cr18Ni9Ti不锈钢材料；试验材料在冲蚀磨损总失重率中，纯磨损率是占主要的；随着冲蚀速度的增加，磨损对腐蚀的促进作用也增加，同时也加强了腐蚀对磨损的促进作用。     

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。     

新型高锰奥氏体合金耐液锌的腐蚀机理

对自制的一种新型高锰奥氏体耐液锌腐蚀合金在490 ℃的熔融纯锌液中的腐蚀行为进行了系统的研究,并探讨了其耐液锌腐蚀机理. 结果表明,与316 L不锈钢相比,新型高锰奥氏体合金具有更好的耐液锌蚀能力,其腐蚀速率为6.42×10-4 g·cm-2·h-1,而316 L不锈钢的腐蚀速率为1.54×10-3 g·cm-2·h-1. 新型高锰奥氏体合金在锌液中的最终腐蚀产物为Γ相+δ相+ζ相,而316 L不锈钢的腐蚀产物几乎全是ζ相. 新型高锰奥氏体合金的腐蚀产物中δ相固溶了质量分数在8.5%左右的Cr,Cr的存在使得δ相稳定性增加,致密的富含Cr的δ相的存在减缓了铁、锌反应速率,提高了新型高锰奥氏体合金的耐液锌腐蚀能力. 因此,以锰代镍来制取低成本的新型高锰奥氏体耐液锌腐蚀合金具有可行性.