换热器管子与管板焊缝的缝隙腐蚀的研究

摘要

换热器在石油化工行业中应用比较广泛。因为换热器接触介质复杂且腐蚀性强，所以在生产过程中经常发生腐蚀泄漏，而且在换热器腐蚀泄露问题中，管子与管板焊缝处缝隙的腐蚀约占80％。因此对换热器管子与管板焊缝的缝隙腐蚀行为以及异种材料组成的电偶对的影响因素进行研究，对延长换热器的寿命，提高企业经济效益具有重要意义。
　　本论文主要内容分为三部分，具体的研究内容如下：
　　（1）采用Comsol Multiphysics软件对循环水中的缝隙腐蚀进行仿真模拟，物理接口选择腐蚀，三次Nernst-Planck接口，预制求解类型选择稳态研究。对缝隙腐蚀的结构建立几何模型，并对模型进行合理的假设。该模型对316L不锈钢在循环水中其缝隙内的氯离子浓度、pH、电势分布进行了预测。该结果为模拟循环水缝隙中闭塞区的溶液提供了依据。并且计算了本体溶液中不同氯离子浓度和pH值下缝隙内部化学环境的变化。
　　（2）通过测试极化曲线的方法研究了不锈钢在模拟溶液中的阴极过程，通过电化学阻抗谱研究了不锈钢在模拟溶液中的阳极溶解过程。还用极化曲线研究了 pH值和氯离子浓度对不锈钢在模拟溶液中腐蚀速度的影响，研究发现：在循环水溶液中，缝隙内溶液的酸化对加速和自催化缝隙腐蚀起主导作用，pH值的变化对腐蚀率的影响比氯离子变化的影响大得多。
　　（3）对管子、管板、焊缝金属在模拟溶液中的开路电位进行测试，并对不同材料组成的电偶对在不同阴/阳面积比、不同温度下的电偶电流和电偶电位进行了测试，研究发现：随着阴/阳面积比和温度的变化电偶电位变化并不大，电偶电流随着面积比和温度的增加增大比较显著。
　　通过数值模拟和电化学试验对换热器管子与管板焊缝在循环水介质中的缝隙腐蚀行为和电偶腐蚀影响因素进行研究，为解决炼厂循环冷却水系统中异种材料组合结构的缝隙腐蚀和电偶腐蚀提供了理论基础。

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第一章 绪论

1.1 前言

1.2 缝隙腐蚀实验研究国内外现状

1.3 缝隙腐蚀模拟研究国内外现状

1.4 研究内容

第二章 缝隙腐蚀的理论研究

2.1 缝隙腐蚀的机理

2.2 缝隙腐蚀的影响因素

2.3 缝隙腐蚀的研究方法

2.4 缝隙腐蚀的防护

第三章 循环水中不锈钢缝隙腐蚀数值模拟研究

3.1 Comsol Multiphysics软件介绍

3.2 数值模拟

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 不锈钢在循环水闭塞区中腐蚀机理的试验研究

4.1 试验方法

4.2 换热器管板在模拟溶液中腐蚀的机理研究

4.3 Cl-和pH值对管子与管板在模拟溶液中腐蚀速度的影响

4.4 本章小结

第五章 换热器管子与焊缝电偶腐蚀的研究

5.1试验方法

5.2开路电位

5.3 不同面积比对电偶腐蚀影响的研究

5.4 不同温度对电偶腐蚀影响的研究

5.5 电偶腐蚀的防护

5.6 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文