【摘 要】
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流动加速腐蚀Flow-accelerated corrosion(FAC)是碳钢或低合金钢管道内表面氧化膜在高速、高温水的作用下变薄,对金属基体保护作用减弱,使金属腐蚀速率增加导致管道壁面减薄、破裂失效的行为,该现象普遍发生于核电站二回路和超临界机组的回热管道。通过对流动加速腐蚀机理、影响因素的进一步研究建立FAC反应动力学模型,确定以M.I.T为基础模型建立相关的FAC数学模型、溶解度模型以及传
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流动加速腐蚀Flow-accelerated corrosion(FAC)是碳钢或低合金钢管道内表面氧化膜在高速、高温水的作用下变薄,对金属基体保护作用减弱,使金属腐蚀速率增加导致管道壁面减薄、破裂失效的行为,该现象普遍发生于核电站二回路和超临界机组的回热管道。通过对流动加速腐蚀机理、影响因素的进一步研究建立FAC反应动力学模型,确定以M.I.T为基础模型建立相关的FAC数学模型、溶解度模型以及传质模型。溶解度模型用于计算氧化产物膜在不同温度和不同p H值下的溶解度。利用Comsol Multiphysic软件对流场进行模拟分析,计算传质系数,分析了流体动力学因素以及电化学对FAC的影响机理。通过研究点焊缝、环焊缝、75°弯管以及125°弯管。针对焊缝,通过改变焊缝余高,观察焊缝周围以及焊缝下游的流场情况,来探究当入口速度相同时,焊缝余高对流动加速腐蚀发生位置以及其速率的影响,结果表明:当入口流速相同为5m/s时,焊缝余高越大从1mm到5mm,焊缝周围的流速越大,其腐蚀速率也越大。针对75°弯管和125°弯管,首先比较了两种不同管型下,弯管内部流场的分布情况,来分析管型对流动加速腐蚀的影响,其次在相同管型下,通过改变曲率半径,来研究当入口速度相同时,不同曲率半径下弯头处流场的变化情况,结果显示:当入口流速和曲率半径相同时,75°弯管的外弯侧更容易被腐蚀;当管型一定时,在内弯侧曲率半径R=0.1时腐蚀越严重,在外弯侧曲率半径R=0.175时腐蚀越严重。针对化学和物理相结合的问题,利用Comsol Multiphysics软件进行多物理场耦合模拟,分别研究了p H和入口流速对腐蚀电流密度的影响,从而计算出流动加速腐蚀速率。结果表明:当p H从8.8升高到9.7时,电流密度减小;腐蚀电流密度是影响流动加速腐蚀的重要电化学因素,腐蚀电流密度越大,流动加速腐蚀速率就越大,最高可达0.7mm/a;而流速的变化也会造成电流密度的变化,流速越大其极限电流密度越大,腐蚀电流密度也随之变大,导致腐蚀速率增大。
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