【摘 要】
:
不锈钢阀门是油气储运管道输送系统中的关键零部件,在其服役工况下易受到内部输送介质的冲刷、侵蚀及外部土壤和大气环境的锈蚀、挤压、震动、变形等作用而产生磨损和破坏等情况。为了提高不锈钢阀门材料的服役寿命,本课题采用激光器在不锈钢阀门材料表面进行强化,并探究其温度场分布、组织结构、综合性能的影响规律和强化机理,从而为实际工程中油气管道设施耐久性和可靠性的提高提供设计支撑,主要研究工作和结论如下:(1)利
论文部分内容阅读
不锈钢阀门是油气储运管道输送系统中的关键零部件,在其服役工况下易受到内部输送介质的冲刷、侵蚀及外部土壤和大气环境的锈蚀、挤压、震动、变形等作用而产生磨损和破坏等情况。为了提高不锈钢阀门材料的服役寿命,本课题采用激光器在不锈钢阀门材料表面进行强化,并探究其温度场分布、组织结构、综合性能的影响规律和强化机理,从而为实际工程中油气管道设施耐久性和可靠性的提高提供设计支撑,主要研究工作和结论如下:(1)利用ANSYS软件进行不锈钢阀门材料三维瞬态温度场仿真模拟,探究不同工艺参数对材料表面强化层的作用规律和影响机制,并采用正交试验设计进行温度场分布的影响和权重分析。结果表明,受能量输入、单位面积作用时间和能量分散程度影响,较高的激光功率、较低的扫描速度及较小的光斑直径会使强化涂层温度场的温度值升高,熔宽与熔深增加,等温线密集程度增强,。强化区域熔深和温度梯度受激光功率影响最大,熔宽和峰值温度受激光扫描速度影响最大。(2)在仿真模拟的基础上,采用LDF 4000-40高功率半导体激光器在不锈钢阀门材料表面制备强化层,进行激光表面增强性能研究,探究其在宏观形貌、微观组织、显微硬度、电化学腐蚀及摩擦磨损方面的强化作用和机理。结果表明,强化区表面沿扫描路径宽度增加,横截面呈弓形。受冷却结晶条件影响强化区表层为等轴晶,中部为柱状晶及等轴晶,底部为平面状结晶。受激光高温作用影响强化区中的C、Fe、Cr等元素发生扩散。受细晶强化等作用影响,强化区硬度提高为基体的1.5倍,腐蚀电流密度增加为基体的1.6倍,电位正移547m V,强化区磨损失重降低为基体的0.37倍,摩擦系数减小为基体的0.83倍。腐蚀反应趋向性降低,腐蚀速度增加,耐磨性增强,磨损机理主要为磨粒磨损。(3)为了进一步提高不锈钢阀门材料的强度和硬度,采用RFL-C1000激光器在不锈钢阀门材料表面制备WC含量分别为0 wt.%、7.5 wt.%、10 wt.%、20 wt.%、40 wt.%、60 wt.%的复合涂层,进行激光表面WC增强型Ni基复合涂层研究,探究WC含量对复合涂层孔隙率、裂纹敏感性、物相结构、元素组成、组织形貌、显微硬度、耐腐蚀性能及各温度下耐磨性能的作用机理和演变规律。结果表明,涂层的主要由平面状晶和树枝晶组成,其内部WC未熔颗粒分布不均匀并存在“团聚”效应。伴随WC含量的变化,孔隙率受气体逃逸速度和熔池冷却速度影响而变化,裂纹数量和分布受热应力、相变应力影响而变化。受固溶强化和弥散强化影响,WC-60涂层的平均显微硬度最高,约为WC-0涂层的1.67倍。受组织细化、电化学均匀性及充当原电池的WC颗粒数量影响,WC-10涂层腐蚀反应驱动力最小,WC-20涂层耐腐蚀性最强。受强化相分布及固溶强化的影响,WC-20涂层耐磨性最大,约为WC-0涂层的1.55倍。WC-0涂层磨损机理为塑性变形,WC-5、WC-7.5、WC-10、WC-20涂层磨损机理为黏着磨损和塑性变形,WC-40、WC-60涂层磨损机理为磨粒磨损。受氧化速率和韧性相影响,WC-5、WC-7.5、WC-10涂层在600℃时摩擦系数最高,磨损量最大。在20℃磨损条件下,涂层产生疲劳磨损和轻微黏着磨损。在300℃磨损条件下,涂层产生黏着磨损和塑性变形。在600℃磨损条件下,涂层产生磨粒磨损和黏着磨损。
其他文献
铬广泛应用于工业制造中,含铬废渣中的Cr(Ⅵ)毒性高、迁移性强,对环境危害严重。Cr(Ⅵ)污染来源途径有两种:一是铬渣中残留Cr(Ⅵ)的释放,二是环境中Cr(Ⅲ)的氧化和再氧化,其中Cr(Ⅲ)氧化是环境中Cr(Ⅵ)的主要来源。目前,相关研究集中于无光条件下锰氧化物对Cr(Ⅲ)的氧化。然而,利用光照作为媒介参与Cr(Ⅲ)氧化的相关研究报道较少,相关机理认识不够充分。因此,本研究以铬渣和环境中常见的C
低碳和高氮磷是我国城市生活污水的普遍特征,传统污水处理工艺由于碳源不足,无法满足传统反硝化功能微生物的生长代谢需求,导致脱氮效果不理想。近年来许多脱氮新工艺的发展,以及投加功能微生物菌剂、投加碳源、固定化微生物等生物强化脱氮技术的研发,使污水脱氮有了可选择的方案。其中,异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌具有高效的脱氮性能,但其对碳源的高要求以及在系统中的不稳定性限制了其在实际工艺中的应用。液体碳
污染跑道会对飞机起飞和着陆阶段的运行安全造成显著影响,受污染跑道表面状况评估和报告不准确、不及时,造成制动性能下降,是飞机冲偏出跑道的主要因素之一。自2021年11月4日开始,机场跑道表面状况评价将由传统的单一摩擦系数转变成综合考虑道面污染物等各种因素的全球统一格式的跑道状况报告(GRF)。采用新的道面评价方式后,如何对污染道面的摩擦特性做出全面而准确的评估和预测,将给机场工作人员带来巨大挑战。飞
跑道作为机场飞行区的重要组成之一,承担着飞机的起飞、降落以及滑行等重要任务,跑道的不平整度是导致飞机滑行时产生颠簸的重要原因,而飞机的颠簸程度直接关系着飞行员和乘客的乘坐舒适度以及飞机滑行的安全性,平整度较差的跑道使飞机滑行时产生颠簸,从而增大发生飞机构件损坏以及飞机滑行事故的风险。因此对于机场跑道不平整度的研究就显得尤为重要。目前国内外对于机场跑道不平整度的研究多将跑道简化成横向平整度一致的情况
为统筹机场地区空运铁运融合,扩大机场腹地,提高机场地区综合交通能力,激发机场地区产业活力,大部分枢纽机场临空经济区考虑引入高铁站,临空经济区高铁站与机场的同步规划建设成为当前大型枢纽机场建设的重要环节。目前我国机场地区双枢纽呈现综合化、同步化、组合化的发展态势,但是其规划评价方法未能与之相匹配,建立机场地区双枢纽评价的方法和理论有利于为大型枢纽机场及其临空经济区建设提供参考。基于我国双枢纽地区规划
2021年11月3日南宁吴圩机场改扩建工程可行性研究报告获得国家发展改革委批复同意。本期改扩建飞行区按4F等级建设,在现有跑道东侧建设1条长3800米的第二跑道及相应的滑行道系统,并配套飞行区建设相应空管工程。同时按照年吞吐量4800万人次新建T3航站楼,项目预计2022年开工建设。扩建工程完成后,南宁吴圩机场将进入双跑道运行时代。我国旅客吞吐量千万级以上大型机场大多采用双跑道独立运行模式,但不同
近年来,机场的积水、内涝一再发生,轻则导致部分区域无法正常使用,重则导致航班大量延误,甚至会危害人们的生命财产安全,这促使人们逐渐重视机场雨洪管理和海绵机场建设。通过低影响开发理念及低影响开发设施(LID,Low Impact Development)解决雨洪问题已成为一种趋势。目前有关低影响开发设施在机场的应用研究和海绵机场洪涝仿真模拟研究相对较少。如何构建机场的洪涝仿真模型以提高机场雨洪管理能
过渡金属氧化物/氢氧化物具备高氧化还原活性和可调控的晶型结构,使其在电化学储能领域展现出巨大的应用潜力。发展绿色简单的方法来制备结构稳定的过渡金属氧化物/氢氧化物电极材料是当前的研究热点。本论文尝试开发一种水热自组装结合电沉积的方法,通过对形貌、组分和电子结构的调控来提升电极材料的电子传输和离子迁移速率,并应用于水系锌离子电池和超级电容器研究。二氧化钒具有层状结构,可容纳离子的可逆脱嵌,但其导电性
随着我国城市规模的不断扩大,各种突发灾害事件频繁发生,对社会经济的稳定发展和人民的财产安全构成了严重的危害。由于城市中建筑物和交通网络的复杂性,传统的地面应急救援方式表现出救援效率低、救援效果差的缺点,不能很好地处理当下城市中特殊的突发灾害事件。而航空应急救援方式机动灵活、救援速度快、适应范围广,能够更好的解决城市中特殊突发灾害问题。目前我国城市的航空应急救援建设正在探索阶段,航空应急救援的选址布
强夯置换法是在强夯加密法基础上发展起来的一种对高饱和度、低透水性、低强度和高压缩性软基进行加固处理的方法,适用于处理对沉降控制要求不高的软土地基。该方法具备经济效益高、施工简便等优势,在软基加固处理中的实际应用越来越多。但目前对该方法应用过程中的一系列理论与技术问题尚缺乏系统研究,例如强夯置换的理论深度分析、强夯置换工艺参数对加固效果的影响作用以及强夯置换加固过程分析等方面。基于上述背景,本文依托