耐磨蚀阀门失效分析及表面涂层冲刷腐蚀行为研究

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1、北京科技大学硕士学位论文摘要本文首先以某化工企业现场使用后的失效阀门为研究对象，结合其现场使用工况，在试验室条件下，通过宏观微观失效形貌观察分析、化学成分分析以及力学性能的分析等手段，找出阀门失效的原因机理及其影响因素，同时研究了阀门结构设计的不合理对失效的影响。结果表明：阀门失效最严重部位处阀座表面的失效主要是腐蚀性环境参数与催化剂粒子自身性能相互作用的结果，是腐蚀和冲刷协同作用的过程，阀门结构不合理是加速其失效的另一个主要原因。基于阀门的失效分析研究，需要耐磨蚀性能更佳的表面涂层体系。本文选用镍磷镀和超音速火焰喷涂两种表

2、面处理工艺在0235碳钢表面制备耐磨蚀涂层体系。侧重于研究试验室条件下在镍磷镀基本镀液中掺入超细超硬的sic粉末制备性能优良的Ni-P-SiC涂层，通过试验优化筛选试验最终确定了复合镀工艺的最佳镀液组成及工艺条件I在确定的最佳条件下制备涂层试样并进行性能检测。按照设定参数要求通过超音速喷涂设备制备Ni6Q『H涂层。研究结果：镍磷化学镀最佳镀液组成及工艺条件为：硫酸镍：26鲫，次亚磷酸钠：30鲫，柠檬酸钠：10gfl·乳酸：20m扎醋酸钠：10酽，碳化硅：2ga，pH值：45，温度：鹄12；采用本化学复合镀工艺制备的涂层试样性

3、能与常规化学镀工艺相比在硬度、致密度和表面结合力等方面都有了很大提高；通过镍磷镀和超音速火焰喷涂两种工艺制备的涂层试样已具备了更佳的耐磨蚀性能。本文还参考了国内外动态电化学测试装置，自行设计加工了液／固双相流冲刷腐蚀磨损试验装置。实现了在高速液，固双相流中进行电化学测试及冲刷与腐蚀交互作用研究的实验需求，为后续冲刷试验提供了可有效模拟液／固两相流冲刷腐蚀工况的动态电化学测试装置。使用自行设计加工的冲刷腐蚀试验机，用失重法系统地研究了两种涂层体系在液固两相流中的冲刷与腐蚀交互作用及其电化学腐蚀行为，分析了不同冲刷速度、冲蚀角度

4、及试验温度等因素对涂层冲刷腐蚀行为的影响，并用SEM分析了冲蚀磨损后的表面形貌。结果表明：冲刷速度的提高显著地加速材料的损伤，Ni-P．SiC涂层的冲刷腐蚀磨损率远小于Ni60JH涂层；耐蚀性良好的Ni．P．SiC涂层以磨损为主，而耐蚀性较差的Ni60JH涂层以腐蚀为主；两涂层均在30"冲蚀角时失重率最高，原因是在该角度·(1)．北京科技大学硕士学位论文下，磨损率最大；在低角度冲刷时，冲刷磨损机理主要以切削为主，划痕长且具有明显的方向性，而高角度冲刷时，既有切削作用也有冲击作用。这些为耐磨耐蚀涂层体系在液固两相流冲刷腐蚀工况

5、中的实际应用提供了理论基础。关键词：阀门，失效分析，镍磷镀，超音速火焰喷涂，Q235碳钢，耐磨蚀涂层制备，Ni．P．SiC涂层，Ni彻H涂层，冲刷腐蚀一(夸北京科技大学硕士学位论文StudyofFailureAnalysisonFailedValveandErosioncorrosionBehaviorofWearableAnficorrosiveCoatingFirstly，afailedcatalystgasoutletvalvewasthesubjectinvestigatedofthispaper．Thesealof

6、thisvalvewasabradedbadlywhichresultedinshut-downmaintenance．Chemicalcomposition,hardnessandmicro-appearanceanalysiswereusedtoinvestigatefailedvalveseat,andoperating咖didonwhichinfluencedthelifeofvalvewasalsoanalyzed．Andtheinflu饥ceofimpactangle，impactvelocityandtempe

7、raturewasstudied．Alltheresultsaboveshowthattheunreasonablestructuraldesignandthecatalystmingiedwithhightemperaturegascausedthevalvetof撕hre．Secondly,coatingswci'cpreparedonstlrfaceofQ235carbonsteelsusingNi·PplatingandHVOF．ThepreparationofNi_P·SiCcoatingbyaddingtinyS

8、iCparticletoplatingsolutioninlaboratorywasmainlystudiedinthischapter．Throughscreeningtest,thebestmixtureratioofbasicplatingsolutionandtechnologic