流体动力学过程在流动腐蚀行为中的作用机制

发布时间：2024-02-24 23:19

　　在流动体系中,流场作用对腐蚀行为中的力学、离子传质以及界面反应等过程有着复杂的耦合影响,不同金属材料、不同溶液环境下流体流动发挥的作用也复杂多变,这些因素加剧了流动环境下的腐蚀机理研究的困难性。本文综述了流动腐蚀的研究现状,包括流动对腐蚀过程的影响机制、流动腐蚀研究的实验装置以及流动腐蚀中的关键影响因素,着重分析了流动通过改变腐蚀反应物/产物的质量传输速率对腐蚀反应动力学的影响机制,以及流动的剪切力作用对壁面产物膜的形成/破坏动力学过程的影响。提出了流动腐蚀在腐蚀界面演化与流场的交互作用、时空尺度跨度、流场-离子传质-界面反应的多场耦合联系以及不同流体力学参数匹配性等方面有待解决的问题,展望了流动腐蚀的发展方向。

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【部分图文】：

图1氧化膜表面和局部腐蚀坑内的流型示意图[4]

流体介质在金属表面的流动并不一定总是增加金属的腐蚀速率，在一些特殊情况下，金属腐蚀速率因流速增大而降低。例如，由于特定流速的冲刷作用，使材料表面更平整、产物膜更加均匀而致密，从而降低了腐蚀速率。但在大部分情况下，流动会加速腐蚀。流体介质在高速流动状态下，金属材料表面受到机械冲刷和....

图2流动对腐蚀速率的影响[5]

传质过程（腐蚀反应物/产物的质量传输）主要通过三种方式进行，即分子扩散、对流传质、电迁移。2.1.1分子扩散

图3流动边界层与传质边界层的关系[10]

边界层理论对研究近壁面区域的对流扩散过程十分重要，流动边界层与浓度（传质）边界层的关系如图3所示[10]。介质流过固体表面时，与表面直接接触的流体因黏性力的作用使速度降为零，远离壁面的流体速度有所增加并逐渐达到自由流的速度，从而沿壁面法线方向形成速度梯度。其中黏性的影响仅限于靠近....

图4X65钢在转速为1000r/min、含油量为10%的溶液中不同腐蚀时间后的奈奎斯特图[58]

在腐蚀研究过程中，累积时间是一个重要的变量[57]。腐蚀速率一般随流体介质的作用时间的延长而降低，Zhang等[58]研究发现，电机转速为1000r/min时，EIS图显示阻抗谱半圆的大小随时间的增加而增大，如图4所示。这主要是初期材料表面未形成完整而致密的产物膜，此时氧化膜处于....

本文编号：3909715