T型槽密封结构的有限元分析及试验验证

目的通过有限元分析,实现T型密封结构的优化设计。方法利用ABAQUS建立液压系统用T型槽密封结构的二维轴对称模型,分析计算密封结构中过渡圆角、槽宽、倾斜角度等对密封圈应力分布、接触应力的影响,通过设计密封圈老化寿命试验,验证分析结论。结果随着过渡圆角(R0.5～R2)的增大、倾斜角度(10°～3°)的减小,密封圈的局部应力最大值和接触应力均减小。随着槽宽(10～18mm)的增加,密封圈的局部应力最大值逐渐增加,接触应力逐渐减小。分析用密封结构的接触应力均大于密封介质压力0.7 MPa。最终通过试验证实了分析用密封结构均满足密封性能,且不合理的设计会降低密封圈寿命。结论在密封介质压力较小的情况下,建议选用较大的过渡圆角(推荐值为R2),较小的倾斜角度(推荐值为5°～6°)及槽宽(推荐值为密封圈截面直径的1.2～1.5倍)。     

两种典型大气环境下7A85铝合金的腐蚀行为研究

目的研究湿热海洋、干热沙漠两种典型大气环境对7A85铝合金腐蚀行为的影响。方法在万宁、敦煌两种典型环境中开展7A85铝合金大气暴露试验,利用金相显微镜分析7A85铝合金在我国两种典型大气环境中的腐蚀特征,定期测试该材料的拉伸强度和腐蚀深度。结果暴露3 a,7A85铝合金湿热海洋、干热沙漠两种典型大气环境中的最大腐蚀深度分别为254、90μm,抗拉强度分别下降了18%和5%,断后伸长率分别下降了72%和22%。结论 7A85铝合金暴露于相对湿度较低的干热沙漠环境,表面形成的腐蚀产物膜会阻止腐蚀的进一步发生;暴露于湿热海洋大气环境,随暴露时间的延长,7A85铝合金腐蚀逐渐加深。     

重轨钢腐蚀的研究进展

钢轨的腐蚀关乎铁路运营效益和运输系统的安全等重大问题,重轨钢的耐腐蚀性同强度、硬度、耐磨性一样重要,应高度重视对重轨钢耐腐蚀性能的研究。介绍了国内外重轨钢的研究,主要概述在重轨钢加入Cr、Nb、Cu、Si、Mn、Ti、Al、Cr或Ni等不同合金元素,对重轨钢耐腐蚀性能的影响。介绍不同组织(珠光体、贝氏体、马氏体、奥氏体)的重轨钢,以及这些组织对重轨钢耐腐蚀性能的影响,并说明了不同的热处理或加工工艺对重轨钢耐腐蚀性能好坏的影响。最后结合重轨钢腐蚀机理、锈层形成机理和电化学过程以及影响金属大气环境腐蚀的主要因素,提出了几点提高重轨钢耐腐蚀性的研究方向。     

高温高压高含CO2环境下两种氟橡胶密封可靠性评价

目的 研究两种氟橡胶O型圈在总压为25 MPa,CO2体积分数为5%,温度为120 ℃,液相介质Cl^?质量浓度为7000 mg/L的高温高压高含CO2工况下的密封可靠性。方法 通过高温高压釜模拟井下实际工况,采用自研橡胶O型圈密封装置实现试样的承压状态,以物理性能、腐蚀形貌和抗渗透性能为考察指标,对两种氟橡胶O型圈的耐蚀性能和密封性能进行测试评价。结果 氟硅橡胶O型圈在承压状态下腐蚀后,拉伸强度由18.1 MPa下降为13.4 MPa,拉断伸长率由172.8%下降为151.9%。AFLAS橡胶O型圈在承压状态下腐蚀后,拉伸强度由21 MPa下降为14.6 MPa,拉断伸长率由277%下降为212.3%,硬度从84HA下降为75.5HA,表面破损严重。两种橡胶O型圈抗渗透性能随压差增大、温度上升而减弱。结论 承压状态下,两种橡胶O型圈性能衰减程度低于自由状态,氟硅橡胶O型圈在承压状态下表现出更好的密封可靠性。     

变电站大气环境腐蚀参数自动检测仪研制及应用

目的通过自主研发的大气环境腐蚀参数自动检测仪,监测并积累变电站大气腐蚀数据,判断大气腐蚀性,为变电站选择腐蚀与防护手段,提供数据支持和依据。方法依据变电站大气腐蚀研究的最新理论成果,参考最新国家标准,将影响变电站腐蚀因素的各参数整合,选择国内外最先进的传感器,根据实际工况要求,研制了一台基于变电站环境的大气腐蚀参数检测仪。结果仪器的各项技术指标均达到设计要求,能够满足现场要求,可以根据变电站设备材质要求,定制腐蚀传感器。结论通过在国家大气腐蚀网站(沈阳站)、浙江电力公司所属变电站的测试,研制的大气环境腐蚀参数自动检测仪能够实时采集影响腐蚀的各影响因子的参数值,满足未来腐蚀监测仪器、装备多参数、智能化的要求。     

螺纹接头处拉应力作用下的缝隙腐蚀行为

目的 研究N80钢在高温高压中缝隙和应力耦合作用下的腐蚀行为,为油井管的选材和螺纹选型提供参考。方法 以油管螺纹接头为研究对象,在高温高压釜模拟地层环境,采用电化学方法和表面分析技术,研究N80钢在缝隙单因素作用下和缝隙-应力耦合作用下的腐蚀行为。结果 仅有缝隙作用24 h后,缝内存在大量腐蚀产物堆积,缝外几乎没有腐蚀产物。40 ℃时的凹槽深度为17.2 μm,而70 ℃时的凹槽深度则达到82.7 μm。在缝隙和应力耦合作用24 h后,在缝隙口处发现有腐蚀产物堆积,缝隙内腐蚀程度比缝隙外腐蚀程度更为严重。40 ℃时,弹性形变试样的缝隙口处凹槽深度约为35.3 μm,塑性形变的试样缝隙口处凹槽深度约为41.3 μm;而70 ℃时,发生弹性变形和塑性变形的试样缝隙口处凹槽深度则分别为143.7 μm和243.9 μm。结论 缝隙和应力耦合作用使缝隙口处凹槽的深度加深,且深度随着腐蚀时间和温度的增加而增大,塑性形变时凹槽深度最大。这表明应力的施加会加剧N80钢的缝隙腐蚀,导致形成更深的腐蚀凹槽,这反过来又会导致应力的进一步集中,应力腐蚀风险增加。因此,缝隙和应力对N80钢在高温高压地层水环境中的腐蚀具有协同作用。     

压载舱锌阳极失效原因分析及实验室研究

目的 找到压载舱锌阳极失效原因,并提出整改方案。方法 对服役环境进行调研、阳极化学成分检测、电化学性能检测以及阳极表面形貌检测。结果 干湿交替以及高温的环境是造成锌阳极发生钝化的主要原因。在干湿交替环境下,阳极腐蚀表面晶粒松散,晶界宽度大,发生晶间腐蚀和晶粒脱落,造成了阳极失效。结论 通过该项目的实验研究,得出了锌阳极的适用条件,在干湿交替的环境以及高温环境(50 ℃)下,不推荐使用锌阳极,建议使用铝阳极。     

冷喷涂镍涂层在不锈钢焊点腐蚀防护上的应用研究

目的 研究冷喷涂镍涂层对不锈钢焊点腐蚀行为的影响,为提高不锈钢焊接结构件的耐腐蚀性能提供依据。方法 采用冷喷涂技术在316L不锈钢电阻点焊结构件表面制备纯镍涂层,在金相组织、酸性盐雾腐蚀性能等检测分析基础上,研究不锈钢焊点在有涂层和无涂层条件下的腐蚀行为。结果 采用冷喷涂技术在不锈钢焊点表面制备出了孔隙率不大于0.5%的高致密纯镍涂层,带有涂层的不锈钢点焊结构件经过96 h酸性盐雾试验后,未发生腐蚀。结论 不锈钢表面钝化膜在点焊过程中发生破坏,基体裸露在腐蚀介质中,导致焊点区域发生腐蚀。在表面制备高致密镍涂层后,通过高耐蚀涂层对焊点进行屏蔽防护,有效提高其耐腐蚀性能,满足了某装备不锈钢结构件在酸性盐雾条件下的使用要求。     

钢板弹簧断裂失效行为研究

目的研究汽车钢板弹簧断裂失效的原因。方法通过化学成分分析、硬度测试、断口形貌分析、金相组织分析等手段研究汽车钢板弹簧的失效行为。结果由于表面脱碳层过深,使得表面疲劳强度及耐蚀性降低,同时因长时间腐蚀作用在表面产生腐蚀坑及腐蚀裂纹,并且在循环外力作用下,腐蚀缺陷处产生应力集中,早期裂纹萌生于表面腐蚀缺陷处并扩展,最终导致腐蚀疲劳断裂。结论通过控制热处理条件、增加加工余量并去除脱碳层、表面喷丸处理等措施,钢板弹簧表面耐蚀及抗疲劳性能大幅提高,可有效避免脱碳引起的腐蚀疲劳断裂。     

海洋微生物胞外分泌物(EPS)对船用结构钢腐蚀行为的影响

目的研究微生物活性与船用钢DH32腐蚀行为之间的关系,并通过胞外分泌物的提取,研究分泌物浓度对材料腐蚀性能的影响。方法通过傅里叶红外光谱(FT–IR)分析胞外分泌物的组成,通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)分析金属离子的含量,并使用用原子力显微镜(AFM)观测去除腐蚀产物后的表面形貌。结果通过电化学阻抗谱的拟合分析,短期内,EPS通过阻碍溶解氧的扩散抑制腐蚀速度,EPS浓度越高,效果越好,即实验初期试样腐蚀的速度与EPS浓度成反比。随着时间的延长,EPS浓度低的溶液中,其EPS络合金属离子的能力很快达到饱和,所以尽管其络合行为能促进试样的阳极溶解,但影响作用有限,此时起到主要影响的还是EPS抑制溶解氧扩散。对于浓度高的EPS溶液,其过量的EPS会促进EPS的官能团与材料表面更多的Fe~(2+)/Fe~(3+)离子键合,使得沉积的EPS保护层变得疏松失去隔离溶解氧的作用,进而加速试样腐蚀。结论海洋微生物胞外分泌物对船用钢腐蚀行为的影响与胞外分泌物的结构与浓度有关,随着浓度升高,EPS从抑制腐蚀变为加速腐蚀。