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换热管道冲刷腐蚀问题

已有 3081 次阅读 2016-8-27 10:35 |系统分类:科研笔记

冲刷腐蚀是由于在环境与金属表面存在相对运动所导致的腐蚀或腐蚀加剧。其特征在于腐蚀表现为与流动方向有关的特性。通常在软金属或合金(如铜、铝和铅的合金)中比较严重。在腐蚀环境中形成表面膜层的合金通常表现出冲刷腐蚀临界速度限制:当流速高于该速度时,腐蚀迅速增加。其他因素如湍流、气泡、碰撞或电流作用均可使腐蚀加剧。冲刷腐蚀是化工、矿山、水利、能源、电力等许多工业领域中造成泵、叶片、管道、阀门等工业过流部件大量和频繁损坏的主要原因,因而冲刷腐蚀问题也就成为这些工业过程中进行材料选择和操作参数优化时所要考虑的重要因素[1,2]

冲刷腐蚀过程影响因素众多,归纳起来包括以下几个方面[1,3,4]:(1)颗粒性质-如密度、硬度、形状、大小等;(2)材料性质-如化学成分、组织结构、机械性质(主要指硬度)、表面粗糙度、耐蚀性能等;(3)介质性质-如温度、pH值、溶氧量、各种活性离子的浓度、粘度、密度、表面活性(润滑性)等;(4)流场性质-如冲击速度、冲击角度、边界层性质、颗粒之间相互作用、雷诺数、过流部件尺寸和形状等。以上许多影响因素通常并不是独立作用的,而往往同时对冲刷腐蚀过程产生影响。因此,冲刷腐蚀问题非常复杂,是一个涉及材料科学、电化学、流体力学等多学科的交叉学科领域。

按冲刷腐蚀所涉及的介质种类的不同可以把冲刷腐蚀过程分为三类:单相流、两相流和多相流冲刷腐蚀[3]。单相流冲刷腐蚀是由高速流动的单相腐蚀流体造成的,其研究工作开展较早,涉及的工业设备主要是输送纯度较高的腐蚀性液体的过流部件;多相流冲刷腐蚀是由固、汽、液等组成的多相流引起的,其过程较复杂,工业背景较为普遍,但目前在这方面开展研究的人员还不多,是研究的难点;两相流冲刷腐蚀是最常遇到的,其工业背景十分普遍,它还可以进一步细分为汽-液(如冷凝器、换热器等)、气-固(如流化床燃烧器等)、液-固(如各类输送管道、水轮机等)等几种类型。两相流冲刷腐蚀是目前研究的焦点,也是研究多相流冲刷腐蚀的基础。但目前研究主要集中在气固和液固系统(如含沙水流)。



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