液固两相流对金属表面冲刷腐蚀协同作用研究

发布时间：2020-10-24 05:08

　　 冲刷腐蚀广泛存在于石油、天然气、化工、水利水电等行业中,是工业设备或材料损伤的重要原因之一。金属在液固两相流下的冲刷腐蚀就是流动状态下的流体对金属表面造成材料损失的现象。它既包括固体颗粒对材料的冲刷作用、介质对材料的腐蚀作用又包括两者之间的协同作用。本文利用自制喷射式冲刷腐蚀实验平台和电化学测试系统,对TP140钢和13Cr钢两种油井管材料在气固条件中的冲刷速率、液体中的腐蚀速率以及液固两相流中的冲刷腐蚀速率进行了实验测量。通过失重法和电化学测试法测量腐蚀量或冲刷量,结合表面电镜扫描测量结果,分析得出冲刷速率、电化学腐蚀速率以及冲刷腐蚀协同作用下速率的变化规律。通过以上实验研究,得出以下主要结论:(1)在分析两种钢的冲刷腐蚀速率后发现,两种材料的冲刷腐蚀速率都随流体流速的升高而增大,并且45°冲刷角下冲刷腐蚀速率增大更快。(2)对两种材料的冲刷腐蚀过程分析得出,当冲刷角为45°时,TP140钢冲刷腐蚀过程的主导是冲刷—腐蚀的协同作用,而在90°冲刷角时,当流体流速较低时,冲刷腐蚀过程以冲刷为主,随着流体流速的升高,颗粒对TP140钢的冲刷作用加剧,冲刷腐蚀过程以冲刷—腐蚀协同为主导。而13Cr钢在整个冲刷腐蚀过程中都是冲刷占主导。(3)对两种钢在液固两相流下的冲刷腐蚀协同作用进行了分析后发现,两种材料在液固两相流下冲刷腐蚀协同作用下的冲刷腐蚀速率都随着流速的升高而增大。TP140钢协同作用下的冲刷腐蚀速率占总冲刷腐蚀速率的百分比总体在20%~30%之间,13Cr钢冲刷腐蚀协同作用下的冲刷腐蚀速率占总冲刷腐蚀速率的比重很大,在30%~60%之间。
【学位单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG171
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 冲刷腐蚀研究现状
        1.2.1 冲刷腐蚀分类
        1.2.2 冲刷腐蚀模型研究进展
        1.2.3 冲刷腐蚀实验方法研究进展
    1.3 液固两相流冲刷腐蚀机理研究
        1.3.1 液固两相流中冲刷腐蚀协同作用
        1.3.2 冲刷腐蚀中各分量表征
        1.3.3 冲刷腐蚀主要影响因素
    1.4 本文研究内容
第二章 液固两相流冲刷腐蚀协同作用研究实验方案
    2.1 实验材料的选择及试样制备
        2.1.1 实验材料的选择
        2.1.2 试样的制备
    2.2 实验设备与仪器
        2.2.1 冲刷腐蚀实验装置
        2.2.2 电化学测试系统
        2.2.3 实验所用仪器
    2.3 实验步骤及注意事项
        2.3.1 实验步骤
        2.3.2 注意事项
    2.4 实验数据测量与分析
        2.4.1 重量法
        2.4.2 电化学方法
第三章 TP140钢液固两相流冲刷腐蚀协同作用实验研究
    3.1 实验条件
    3.2 实验结果
        3.2.1 冲刷腐蚀失重结果
        3.2.2 电化学腐蚀实验结果
    3.3 液固两相流冲刷腐蚀实验结果分析
        3.3.1 液固两相流冲刷腐蚀协同作用结果
        3.3.2 液固两相流冲刷腐蚀协同作用规律分析
        3.3.3 流速对TP140钢电化学行为的影响
    3.4 本章小结
第四章 13Cr钢液固两相流冲刷腐蚀协同作用实验研究
    4.1 实验条件
    4.2 实验结果
        4.2.1 冲刷腐蚀失重结果
        4.2.2 电化学腐蚀实验结果
    4.3 液固两相流冲刷腐蚀实验结果分析
        4.3.1 液固两相流冲刷腐蚀协同作用结果
        4.3.2 液固两相流冲刷腐蚀协同作用规律分析
        4.3.3 流速对13Cr钢电化学行为的影响
    4.4 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间参加科研情况及获得的学术成果

【参考文献】

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本文编号：2854060