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基于弯管失效分析的金属冲刷腐蚀研究

作　者: 张健
导　师: 蒋晓东
学　校: 华东理工大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 换热器 失效分析 催化氧化 HCl 腐蚀图谱
分类号: TG172
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本课题是以一个蛇管换热器换热盘管破裂的失效分析为基础展开的,通过常规的失效分析方法初步确定设备的失效与应力腐蚀及冲刷有关。但使用现有理论不能很好的解释实际工况与失效检测结果中存在的矛盾。为更好的贴合实际情况,通过使用CFD软件模拟,还原设备正常工况下失效部位的温度、压力值,再引入Cl2引起的催化氧化腐蚀理论,将该设备的实际情况与催化氧化腐蚀机理相结合进行具体的分析。该理论很好的解释了设备为什么只在某个特定的位置发生腐蚀以及应力腐蚀出现的原因。结合腐蚀减薄数据和模拟结果绘制该失效部位的腐蚀图谱,并通过另一设备的实际减薄情况验证该图谱的可用性。结合设备的失效机理及腐蚀影响因素,对设备的选材及设计提出指导性意见,并使用腐蚀图谱对设备的设计和寿命预测提出指导意见。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-17
  1.1 课题背景  8
  1.2 国内外研究现状  8-15
    1.2.1 关于HCl-H_2O腐蚀一些研究成果  9-11
    1.2.2 关于点腐蚀  11
    1.2.3 关于应力腐蚀  11-12
    1.2.4 关于冲刷腐蚀  12-15
    1.2.5 关于使用CFD进行腐蚀模拟  15
  1.3 课题研究的方法意义及手段  15-17
第2章 关于急冷器的失效分析  17-31
  2.1 失效急冷器基本情况介绍  17-20
    2.1.1 失效急冷器所处工艺流程的简单介绍  17-18
    2.1.2 急冷器设备失效情况的基本介绍  18-20
  2.2 蛇管材料化学分析  20
  2.3 失效蛇管段的宏观形貌分析  20-22
  2.4 失效管段的微观形貌分析  22-27
    2.4.1 失效位置的金相组织分析  22-24
    2.4.2 裂纹表面微观组织形貌及成分分析  24-27
  2.5 露点计算  27-29
    2.5.1 露点计算方法  27-28
    2.5.2 管道中混合气体露点计算  28-29
  2.6 失效分析的初步结论  29-31
第3章 急冷器流场的数值模拟  31-40
  3.1 CFD介绍  31-32
    3.1.1 FLUENT介绍  31
    3.1.2 ANSYS-FLUENT的产品特色  31-32
  3.2 模型建立及数值求解  32-35
    3.2.1 几何模型的建立以及网格的生成  33
    3.2.2 流场流体参数的设置  33-34
    3.2.3 流场边界条件的确定  34-35
  3.3 计算结果  35-36
  3.4 影响因素讨论  36
  3.5 腐蚀图谱绘制  36-40
    3.5.1 实际腐蚀情况的数据测量  37
    3.5.2 腐蚀图谱绘制  37-40
第4章 模拟结果的理论分析  40-59
  4.1 HCl高温腐蚀的现有理论及结论  40-42
  4.2 反应平衡常数及分压的计算  42-48
    4.2.1 催化氧化腐蚀涉及反应平衡常数的计算  42-45
    4.2.2 O_2、Cl_2分压的计算方法及不同分压产生影响的讨论  45-48
  4.3 本次涉及反应不同温度压强下各组分平衡分压的计算及讨论  48-53
    4.3.1 各位置O_2、Cl_2分压的计算  48-50
    4.3.2 温度压力变化对O_2、Cl_2分压的影响  50-53
  4.5 现有实验结论及数据的分析  53-57
  4.6 结合现有理论对模拟结果进行解释  57-59
第5章 腐蚀图谱的讨论及改型讨论  59-76
  5.1 腐蚀预测  59-62
    5.1.1 失效案例2模型建立及数值模拟  59-61
    5.1.2 失效案例2实际腐蚀数据测量  61
    5.1.3 使用腐蚀预测图谱预测结果与实测结果对比  61-62
  5.2 设备优化  62-74
    5.2.1 不同管径和弯曲半径的讨论  63-72
    5.2.2 结构改型的讨论  72
    5.2.3 管道材料的选择  72-74
  5.3 实际设备改型效果  74
  5.4 该预测方法的缺陷  74-76
第6章 结论与展望  76-78
参考文献  78-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 各种类型的金属腐蚀
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