流体流动特性对金属表面电化学反应过程的影响.pdf

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1、分类号TE98学号151020116密级全日制学术型硕士学位论文题目流体流动特性对金属表面电化学反应过程的影响作者姓名张吉鼎指导教师姓名、职称李臻教授学科(专业)名称工程热物理提交论文日期2018年5月25日学位论文创新性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处

2、，本人承担一切相关责任。论文作者签名：____________日期：____________学位论文使用授权的说明本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：__________日期：__________导师签名：__________日期：__________I中文摘要论文题目：流体流动特性对金属表面电化学反应过程的影响专业：工程热物

3、理硕士生：张吉鼎(签名)指导教师：李臻(签名)摘要本文为了探讨流体诱导电化学腐蚀影响因素，根据动量、能量和质量守恒准则，采用欧拉-欧拉计算模型，利用数值计算方法计算得到管壁附近湍流边界层的液体流动参数，以及电化学反应物对流扩散参数。根据介质流动产生的壁面切应力和电化学反应物在边界层内的传质系数，得到表面电化学反应速率与液体流动参数之间的联系。同时，基于流体力学理论及腐蚀电化学理论，以TP140钢和超级13Cr钢两种材料为研究对象，在自行设计的射流式实验装置上，利用电化学方法研究了流体流动特性对金属表面电化学反应过程的影响。本文以氯化钠溶液为腐蚀介质，流速在0~22m/s范围内

4、，采用三电-极电化学测试方法研究两种材料在不同Cl浓度、液体流速下的自腐蚀电位，腐蚀电流密度，并利用电化学极化法和电化学阻抗谱法对实验结果进行分析。-模拟结果表明：在流动环境下，液体运动的速度场、能量场和液体中Cl的浓度场在流体边界层中的变化很大。壁面表面切应力随着平均流速的升高呈现指数规律的增大。-液体中Cl的传质系数随着流速的升高呈线性关系增大。实验结果表明：在静态腐蚀环境-下，无论是TP140钢还是超级13Cr钢，其腐蚀速率随Cl浓度增加呈现一种先升后降的变化趋势。其中TP140钢最大腐蚀速率位于3wt%NaCl浓度时，腐蚀速率为0.1396mm/a，约为纯水介质的8.

5、21倍。当NaCl浓度接近3.5wt%时，超级13Cr钢的腐蚀速率出现极-2大值（1.88×10mm/a）。在高速液体冲击下，随着流速变化时，两种材料的腐蚀速率同样存在极大值，其中超级13Cr钢的腐蚀在14m/s流速下最大腐蚀速率为0.175mm/a，而TP140钢最大腐蚀速率1.473mm/a的临界流速为16m/s。由于不锈钢表面存在较为致密的氧化膜，因此超级13Cr钢相比于TP140钢更耐耗氧腐蚀。在流动环境下，液体流速增大导致壁面切应力和反应传质速率的增加，是壁面电化学反应速率增大的主要原因。然而这一促进作用在低流速时十分明显，一旦达到临界流速，受传质速率及壁面反应过程

6、的影响，流速的增大对腐蚀反应产生了抑制作用。关键词：流体性质电化学腐蚀流体诱导腐蚀腐蚀速率论文类型：基础研究II英文摘要Subject:TheInfluenceofFluidFlowCharacteristicsonElectrochemicalReactionProcessofMetalSurfaceSpecialty：EngineeringThermophysicsName:ZhangJiding(signature)Instructor:LiZhen(signature)ABSTRACTInthispaper,inordertodiscusstheinfluencefa

7、ctorsoffluid-inducedelectrochemicalcorrosion,accordingtomomentum,energyandmassconservationcriteria,theEuler-Eulermodelwasusedtocalculatethefluidflowparametersoftheturbulentboundarylayernearthepipewallandtheconvectiondiffusionparametersoftheelectrochemica