基于格子Boltzmann方法的不锈钢表面点蚀特性数值研究
发布时间：2021-09-23 21:33
不锈钢管材的点蚀会造成穿孔与应力集中,管材在内外压的作用下,将会发生断裂,影响油气管道的使用寿命。如何减缓点蚀,对于油气管道输送的安全极为重要。本文对浸没于中性溶液的不锈钢表面点蚀进行了数值研究。从浸没于中性溶液的不锈钢表面点蚀实际反应机理出发,结合液体流动传输特性和相间转化原理,建立了不锈钢格子Boltzmann腐蚀模型。应用该腐蚀模型,模拟点蚀全过程,得到点蚀不同阶段的蚀坑形貌随时间的特征变化和不同组分的浓度分布情况,并研究了不同参数与腐蚀程度的关系。使用LBM腐蚀模型,对不锈钢点蚀的全过程演化进行了模拟。结果表明:随着模拟时间的推延,不锈钢腐蚀程度加剧,并存在腐蚀速率增大的转折点,对比实验,发现模拟的腐蚀量变化趋势与实验结果相符。针对不同的点蚀阶段,改变模拟工况,得到不同参数对不锈钢点蚀进度的影响。结果表明:点蚀成核阶段,成核反应速率越大、氯离子初始溶度越大,点蚀越易成核。亚稳态点蚀阶段,氧气初始浓度越大、腐蚀反应速率越大,亚稳态蚀坑越容易转变为稳态蚀坑。稳态点蚀阶段,稳态点蚀反应速率越大、氧气扩散系数越大,不锈钢将被腐蚀的越多。此外还研究了腐蚀产物如何影响稳态点蚀,结果表明:腐...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
D1Q3模型示意图
D1Q5模型示意图
3scc ，20311,26iii = 图 2-2 D1Q5模型示意图 2]T ，sc c，10211,2613,412iiii =
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mn对2205双相不锈钢耐点蚀性能的影响[J]. 郑建超,潘超,张建涛,付少鹏,林平,胡晓军. 工程科学学报. 2019(02)
[2]20#钢和球墨铸铁材质燃气管道的土壤腐蚀行为比较研究[J]. 刘爱华,陈结云,梁凤婷,陈士强,徐文彬. 腐蚀科学与防护技术. 2019(01)
[3]南海大气环境下304不锈钢的点蚀特性研究[J]. 张宇,刘亚鹏,李开伟,仝宏韬,冯昌,张慧霞,王洪伦. 表面技术. 2018(12)
[4]pH对Q235B钢在船舶尾气脱硫液中电化学腐蚀行为的影响[J]. 龚鹏,张光旭,杨超,陈建. 表面技术. 2018(12)
[5]阴极面积对3.5%NaCl溶液中304不锈钢稳态点蚀生长速率的影响[J]. 张思齐,杜楠,王梅丰,王帅星,赵晴. 中国腐蚀与防护学报. 2018(06)
[6]钢铁工业智能制造的集成优化[J]. 孙彦广. 科技导报. 2018(21)
[7]超级13Cr不锈钢在海洋油气田环境中腐蚀行为灰关联分析[J]. 李洋,李承媛,陈旭,杨佳星,王欣彤,明男希,韩镇泽. 中国腐蚀与防护学报. 2018(05)
[8]金属材料腐蚀与防护机理研究述评[J]. 黄国亮,薛蔓凌,字映竹. 世界有色金属. 2018(06)
[9]基于标架场理论的完整系统Boltzmann-Hamel方程简化方法研究[J]. 张素侠,陈纬庭. 物理学报. 2018(06)
[10]钢材腐蚀损伤过程的元胞自动机模拟[J]. 陈梦成,温清清. 中国腐蚀与防护学报. 2018(01)
博士论文
[1]高强度不锈钢AM355点蚀及晶间腐蚀机理研究[D]. 满成.北京科技大学 2018
[2]304不锈钢中典型夹杂物诱发腐蚀行为研究[D]. 刘青.北京科技大学 2018
[3]X70钢在模拟深海环境中腐蚀及应力腐蚀行为研究[D]. 杨子旋.北京科技大学 2018
[4]多孔介质中溶解/吸附过程对渗流影响的机理研究[D]. 孟旭辉.华中科技大学 2017
[5]适用于热流动的格子Boltzmann方法研究[D]. 胡开南.中国科学院工程热物理研究所 2017
[6]格子Boltzmann方法的理论分析和边界处理[D]. 赵伟峰.中国工程物理研究院 2017
[7]两相流动及沸腾过程气泡动态特性的多尺度模拟研究[D]. 何航行.重庆大学 2016
[8]316L不锈钢再钝化行为规律及其钝化膜稳定性研究[D]. 徐海嵩.北京科技大学 2016
[9]格子Boltzmann方法基础理论研究及其在不可压缩流动中的应用[D]. 张良奇.重庆大学 2014
[10]能源与环境学科中的多尺度多物理化学耦合反应输运过程数值模拟研究[D]. 陈黎.西安交通大学 2017
硕士论文
[1]304不锈钢在3.5% NaCl溶液中的点蚀行为研究[D]. 张思齐.南昌航空大学 2018
[2]两种不锈钢在模拟海洋环境中局部腐蚀行为的研究[D]. 金玉婷.上海材料研究所 2017
[3]流体中杂质低温凝固过程的介观数值方法研究[D]. 邹阳.东南大学 2017
[4]基于近场动力学的点蚀及其数值仿真[D]. 张毛飞.西北工业大学 2017
[5]MnS和Al2O3夹杂对钢腐蚀诱发的影响[D]. 张弛.河北科技大学 2016
[6]304不锈钢在蚀孔模拟溶液中的腐蚀行为研究[D]. 黄世新.南昌航空大学 2016
[7]高钢级油气管道腐蚀缺陷评价研究[D]. 冯明洋.西南石油大学 2016
[8]应力作用下X80管线钢预制缺陷在库尔勒土壤模拟溶液中的腐蚀增长特性[D]. 孙倩.中国石油大学(北京) 2016
[9]基于LBM-LES方法的飞机增升装置流场计算研究[D]. 石岩.南京航空航天大学 2015
[10]304不锈钢点蚀行为的电化学研究[D]. 叶超.南昌航空大学 2014
本文编号：3406453
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
D1Q3模型示意图
D1Q5模型示意图
3scc ，20311,26iii = 图 2-2 D1Q5模型示意图 2]T ，sc c，10211,2613,412iiii =
【参考文献】：
期刊论文
[1]Mn对2205双相不锈钢耐点蚀性能的影响[J]. 郑建超,潘超,张建涛,付少鹏,林平,胡晓军. 工程科学学报. 2019(02)
[2]20#钢和球墨铸铁材质燃气管道的土壤腐蚀行为比较研究[J]. 刘爱华,陈结云,梁凤婷,陈士强,徐文彬. 腐蚀科学与防护技术. 2019(01)
[3]南海大气环境下304不锈钢的点蚀特性研究[J]. 张宇,刘亚鹏,李开伟,仝宏韬,冯昌,张慧霞,王洪伦. 表面技术. 2018(12)
[4]pH对Q235B钢在船舶尾气脱硫液中电化学腐蚀行为的影响[J]. 龚鹏,张光旭,杨超,陈建. 表面技术. 2018(12)
[5]阴极面积对3.5%NaCl溶液中304不锈钢稳态点蚀生长速率的影响[J]. 张思齐,杜楠,王梅丰,王帅星,赵晴. 中国腐蚀与防护学报. 2018(06)
[6]钢铁工业智能制造的集成优化[J]. 孙彦广. 科技导报. 2018(21)
[7]超级13Cr不锈钢在海洋油气田环境中腐蚀行为灰关联分析[J]. 李洋,李承媛,陈旭,杨佳星,王欣彤,明男希,韩镇泽. 中国腐蚀与防护学报. 2018(05)
[8]金属材料腐蚀与防护机理研究述评[J]. 黄国亮,薛蔓凌,字映竹. 世界有色金属. 2018(06)
[9]基于标架场理论的完整系统Boltzmann-Hamel方程简化方法研究[J]. 张素侠,陈纬庭. 物理学报. 2018(06)
[10]钢材腐蚀损伤过程的元胞自动机模拟[J]. 陈梦成,温清清. 中国腐蚀与防护学报. 2018(01)
博士论文
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[2]304不锈钢中典型夹杂物诱发腐蚀行为研究[D]. 刘青.北京科技大学 2018
[3]X70钢在模拟深海环境中腐蚀及应力腐蚀行为研究[D]. 杨子旋.北京科技大学 2018
[4]多孔介质中溶解/吸附过程对渗流影响的机理研究[D]. 孟旭辉.华中科技大学 2017
[5]适用于热流动的格子Boltzmann方法研究[D]. 胡开南.中国科学院工程热物理研究所 2017
[6]格子Boltzmann方法的理论分析和边界处理[D]. 赵伟峰.中国工程物理研究院 2017
[7]两相流动及沸腾过程气泡动态特性的多尺度模拟研究[D]. 何航行.重庆大学 2016
[8]316L不锈钢再钝化行为规律及其钝化膜稳定性研究[D]. 徐海嵩.北京科技大学 2016
[9]格子Boltzmann方法基础理论研究及其在不可压缩流动中的应用[D]. 张良奇.重庆大学 2014
[10]能源与环境学科中的多尺度多物理化学耦合反应输运过程数值模拟研究[D]. 陈黎.西安交通大学 2017
硕士论文
[1]304不锈钢在3.5% NaCl溶液中的点蚀行为研究[D]. 张思齐.南昌航空大学 2018
[2]两种不锈钢在模拟海洋环境中局部腐蚀行为的研究[D]. 金玉婷.上海材料研究所 2017
[3]流体中杂质低温凝固过程的介观数值方法研究[D]. 邹阳.东南大学 2017
[4]基于近场动力学的点蚀及其数值仿真[D]. 张毛飞.西北工业大学 2017
[5]MnS和Al2O3夹杂对钢腐蚀诱发的影响[D]. 张弛.河北科技大学 2016
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[8]应力作用下X80管线钢预制缺陷在库尔勒土壤模拟溶液中的腐蚀增长特性[D]. 孙倩.中国石油大学(北京) 2016
[9]基于LBM-LES方法的飞机增升装置流场计算研究[D]. 石岩.南京航空航天大学 2015
[10]304不锈钢点蚀行为的电化学研究[D]. 叶超.南昌航空大学 2014
本文编号：3406453
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