氧化镓单晶在酸碱条件下的腐蚀坑形貌研究

氧化镓晶体材料由于其优异的性能以及可以用熔体法生长的优势,在功率器件、光电领域有着巨大的潜力。近年来,国内外众多专家也随之开展对氧化镓单晶材料的研究工作,高质量低缺陷的氧化镓单晶材料对后续的外延、器件的制备极其重要。目前,国际上主流的生长方法是导模法,导模法具有生长周期短、尺寸大及生长稳定等优点,然而在晶体缺陷控制方面还有很大的进步空间。本文围绕氧化镓单晶的腐蚀坑形貌,对导模法生长的氧化镓单晶进行加工制样,进行了不同酸碱条件下的腐蚀实验。详细介绍了观察到的不同腐蚀坑形貌,分析了晶体缺陷对腐蚀坑形貌的影响,对今后氧化镓单晶生长机理和晶体缺陷的研究具有重要意义。

内衬GFRP防护复合管壁原缺陷坑处应力重分布规律分析

为了深入研究内衬GFRP防护复合管壁在其原管道内腐蚀缺陷坑处的应力重分布状态以及其修复的效果,利用弹塑性力学中的平衡微分方程,建立了管道内腐蚀缺陷处的数学模型,采用有限单元法建立了含单个腐蚀缺陷的管道模型,并通过改变腐蚀缺陷坑的深厚比,将修复前后腐蚀缺陷坑处的应力状态进行对比分析。分析结果表明,腐蚀缺陷坑的深厚比对管道的应力分布有着显著的影响,所以在进行管道安全评估时应注意腐蚀坑深度的影响;在腐蚀缺陷坑深厚比0.1到0.8的分次增加的过程中,管壁腐蚀缺陷处的周向应力,径向应力,Mises应力都有增大的趋势;修复前腐蚀缺陷坑处的周向应力和Mises应力相近,径向应力较前两者小,三者中周向应力最大;在修复前后,管道腐蚀缺陷处的控制应力一般是周向应力,管道的失效可依据周向应力进行判断;修复后的内衬GFRP防护复合管壁,原始腐蚀缺陷坑处发生了应力重分布,其周向应力与Mises应力均有减小,修复效果明显。

坑槽腐蚀对圆钢管混凝土柱轴压性能的影响分析

以湄洲湾职业技术学院图文中心工程为背景,研究坑槽腐蚀对钢管混凝土柱轴压力学性能的影响。建立了经受坑槽腐蚀后圆钢管混凝土构件的有限元模型,并利用试验数据验证了有限元模型的可靠性。基于有限元分析模型,考察了坑槽深度、钢管屈服强度和混凝土强度等因素对钢管混凝土柱轴压承载力的影响规律。结合现行规范,提出了考虑坑槽腐蚀的钢管混凝土柱轴压承载力实用计算公式,可为实际钢管混凝土工程的性能评估提供参考。

镁合金制件表面腐蚀坑修复技术研究

针对镁合金制件耐腐蚀性差,尤其是在盐水、清洗液环境下出现严重化学腐蚀,产生腐蚀坑的问题。本研究设计了一种腐蚀坑修复技术方案:腐蚀坑打磨处理→化学氧化处理→喷涂防腐底漆→凹坑处刮涂腻子→表面打磨→喷涂防腐底漆→成品。修复后的镁合金制件具有较强的耐高低温、耐介质及防腐蚀能力。

载荷对L80-13Cr不锈钢在MgCl_(2)溶液中腐蚀行为的影响

L80-13Cr不锈钢在含氯介质中常发生不同程度的腐蚀。我们评估了载荷对L80-13Cr不锈钢腐蚀敏感性的影响规律,并探讨了该现象的成因。我们通过体视显微镜、金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究了在Cl-浓度为5000mg/L的MgCl_(2)溶液中载荷对L80-13Cr不锈钢腐蚀行为的影响。结果显示,载荷的增加加速了试样的腐蚀现象:随着载荷增加,在相同条件下试样表面出现更多的腐蚀位点和腐蚀坑,并且腐蚀区域扩大。同时,试样表面出现更多细小的腐蚀产物颗粒和微裂纹,腐蚀产物由Fe_(2)O_(3)转变为FeS_(2)和NiO。去除腐蚀产物后,试样表面腐蚀坑密集且面积增大,从截面观察到受载荷大的样品的表面粗糙度增加。

基于场指纹法的金属管道小腐蚀坑的监测方法

FSM即场指纹法,是一种基于电位列阵的金属管道在线腐蚀监测的方法。该方法的核心在于将电极列阵分布在被测管道外部,利用电阻与管道厚度的关系,通过测量电极之间的电压来监测管道内壁的腐蚀情况。但是测量电极间的电压同时受腐蚀坑的面积和深度的影响,而一个电压值无法确定两个未知参数,故存在不可解问题。目前计算腐蚀坑的公式是将面积设定为固定值,由此得出的结果一般表现为坑的面积偏大而深度偏小,这也是当前FSM法最大的缺陷之一。在介绍FSM方法的基础上,针对传统FSM法对于小腐蚀坑的监测存在不可解问题,创新性地提出了一种综合利用主电压和辅电压来准确区分小腐蚀坑的面积和深度的方法。理论分析和实验表明,提出的主辅电压法可以大幅度提高小腐蚀坑的监测精度。

腐蚀坑形貌对油气管道失效压力的影响

ASME B 31G规范把复杂的腐蚀坑剖面曲线简化成矩形或抛物线投影,是造成ASME B 31G规范预测结果出现保守和不稳定性的重要原因。文章采用非线性有限元方法,综合分析了腐蚀坑剖面面积和腐蚀坑形状系数对腐蚀管道失效压力的影响,提出一种新的以腐蚀坑剖面面积和腐蚀坑形状系数描述腐蚀坑形貌的B31G修正公式,实际算例表明新提出的B31G修正公式的预测结果保守性低,预测误差稳定。

一种基于场指纹法的金属管道小腐蚀坑的求解方法

针对场指纹法(FSM)对小腐蚀坑检测精度偏低的问题,根据小腐蚀坑会对被测管道的电流分布产生影响的现象,提出一种细分的电阻链网络模型,利用主辅电压和细分电阻网络的特定关系来准确求解小腐蚀坑,并且分析发现不同位置、不同深度和不同直径的小腐蚀坑对主辅电压有着特定的影响,进而提出了一种利用主辅电压来准确求解小腐蚀坑的方法。该方法的本质在于引入了多个已知参量,从而可以求解出多参量的小腐蚀坑。理论分析和实验表明,提出的求解小腐蚀坑的方法能够有效提高小腐蚀坑的检测精度,发展并完善了FSM方法。

含坑点腐蚀的壳体有限元方法

建立了坑点腐蚀壳板的分层模型(腐蚀层+完好层),求出了腐蚀层的等效材料常数(等效弹性模量和等效泊松比)。开展了坑点腐蚀的应力集中分析,坑点腐蚀壳板的应力集中可分为薄膜应力集中和弯曲应力集中。以超参数壳元为基础推导了坑点腐蚀壳体单元,导出了坑点腐蚀壳体单元的刚度矩阵和等效结点载荷向量的有限元表达格式,单元刚度矩阵通过沿壳体厚度方向的分段积分求得,在积分时腐蚀层的材料常数取力学等效的材料常数,在计算单元等效结点载荷向量时考虑了由腐蚀引起的偏心载荷,在求解单元应力时考虑了坑点腐蚀应力集中的影响,并对应力进行了相应修正。

管道最大腐蚀坑深的极值统计方法及软件研制

四川输气管道的腐蚀坑深分布符合Gumbel第一类概率分布规律,利用计算机进行数据处理,计算出管道可能存在的最大蚀坑深度。研制出的"最大腐蚀坑深预测软件",消除了用概率纸作图的弊端,所得数值具有唯一性,可信度高。以四川某输气管道的开挖检测数据为例,利用"最大腐蚀坑深预测软件"计算出可能存在的最大蚀坑,并将预测结果同该输气管道的漏磁检测数据及修补时的验证结果进行了对比。

基于分形理论的核动力管道腐蚀坑深度预测模型研究

针对核动力管道腐蚀环境的复杂性和腐蚀过程的随机性,利用分形理论,建立了腐蚀坑深度预测模型,通过模型对核动力管道的最大腐蚀坑深度和不大于允许腐蚀深度rd的概率进行了预测研究。为进一步提高预测精度,对非线性方程进行了线性化处理。计算结果证明,利用分形理论对腐蚀坑深度进行预测是可行的,同时通过对核动力管道的最大腐蚀坑深度的预测,对分析腐蚀管道的可靠性和安全性及了解核动力管道的性能具有一定的意义。

腐蚀坑对疲劳裂纹扩展的影响分析

利用显微镜测量了经过预腐蚀的6051铝合金材料的腐蚀坑三维形貌,分析了腐蚀坑截面形状,腐蚀坑近似为半椭球形。基于AFGROW软件分析疲劳裂纹扩展寿命,腐蚀坑深度与宽度对疲劳裂纹扩展寿命影响较大,随着腐蚀坑深宽比增加,疲劳裂纹扩展寿命趋于稳定,腐蚀坑的深度相对于宽度对裂纹扩展寿命影响更大。

具有腐蚀坑缺陷的套管强度评估

近年来,油田套管腐蚀越来越严重,据统计,大港油田某区块套管腐蚀达到34.4%,造成了严重的套损、套漏等问题。基于上述问题,以弹性力学理论和球形腐蚀坑套管力学模型为基础,分别建立了具有两个腐蚀坑缺陷和一个腐蚀坑缺陷的套管-水泥环-地层三维有限元模型,通过具有两个腐蚀坑缺陷的模型对套管上的应力分布规律的研究,发现腐蚀坑之间的距离大于0.65 mm时,可以用具有单个腐蚀坑缺陷模型来评价套管的强度。基于单个腐蚀坑缺陷的模型,研究了腐蚀坑的半径、深度对套管强度的影响及其应力集中系数的变化规律,且研究了不同钢级在地层水化条件下对具有腐蚀坑的套管的受力影响。结果发现,有腐蚀坑缺陷的套管,其最大应力和应力集中系数随腐蚀坑深的增加而增大,且腐蚀坑半径越小,应力集中系数越大,最大达到2.0以上;其次,地层水化后加快具有腐蚀坑的套管的损坏。

碲锌镉晶体常用腐蚀剂的坑形特性研究

大面积、高质量碲锌镉单晶是制备碲镉汞红外焦平面器件的理想衬底材料,而腐蚀法是常用的揭示碲锌镉晶体缺陷和评价晶体质量的方法之一。对碲锌镉晶体常用的Nakagawa、Everson、EAg1和EAg2四种腐蚀剂在碲锌镉材料(111)晶面上的腐蚀坑坑形进行了研究,结果发现,EAg2腐蚀剂在(111)B面上的腐蚀坑为平底坑,Everson腐蚀剂在(111)B面上产生的腐蚀坑包括平底坑和带有不同倾斜方向坑底的三角锥形坑,进一步的研究还表明,三角锥形坑并未沿着坑底的倾斜方向向下延伸。实验中也首次观察到了EAg腐蚀剂的黑白平底坑。对常用腐蚀剂的坑形特性研究,将有助于更好地利用腐蚀剂开展碲锌镉材料缺陷研究和晶体质量评价工作。

航空铝合金腐蚀坑当量化技术

针对2系列预腐蚀损伤航空铝合金材料进行腐蚀坑当量化技术研究,结果表明,在预腐蚀条件下,疲劳裂纹起始于腐蚀坑底部并呈辐射状向内扩展,降低了材料裂纹萌生寿命。因此,忽略裂纹成核阶段,提出了一种根据面积等效原理将腐蚀坑当量化成半椭圆表面裂纹的当量化处理方法,直接计算材料的疲劳寿命,并利用NASGRO软件验证了腐蚀坑当量化以及基于断裂力学预测材料疲劳全寿命方法的可行性。研究结果为复杂结构件的寿命评估提供了依据。

用概率统计分析压力管道最大腐蚀坑深研究

管道缺陷检测常用的局部挖坑抽查检测方法仅仅是针对局部管道进行 ,该方法直接用局部检测数据得出整条管线的评价结论 ,其说服力不强 ,不能明确回答管道公司所需要掌握的管道最大腐蚀深度以及管道的剩余强度。为此 ,采用了概率统计方法 ,在抽查检测基础上 ,分析检测数据 ,计算出管道表面有可能存在的最大蚀坑深度。实践表明 ,这种实测与统计相结合的方法具有较高的科学性 ,能对现场检测数据进一步解释和分析 ,满足现场生产实际的需要 ,并为进一步的管道安全评价提供了较为可靠的依据。

含坑点腐蚀的深海耐压球壳有限元分析

对于含坑点腐蚀等局部缺陷的球壳结构,由于结构的不连续性以及缺陷部位应力状态的三维特性,因此很难用传统的连续介质理论及板壳理论进行求解。为了对含坑点腐蚀的球壳的强度、稳定性进行精确分析,文中分别采用坑点腐蚀壳体单元(Pitting Corrosive Shell Element,PCSE)、基于多点约束(Multipoint Constraint,MPC)的壳体单元-实体单元集成以及实体单元三种方法进行对比计算,对比结果表明,采用PCSE方法的计算效率最高,且计算结果的精度满足工程应用要求。最后,基于PCSE方法并通过方差分析,讨论了坑点腐蚀对球壳强度及稳定性的影响。

低合金钢板背面腐蚀坑的超声波反射特性

该文通过选用不同频率、不同入射角度的平面透声楔斜探头以及制作的低合金钢板腐蚀坑超声检测专用试块,利用脉冲回波超声检测方法研究低合金钢板背面腐蚀坑的超声波反射特性。研究结果表明:低合金钢板背面腐蚀坑超声检测所用平面透声楔斜探头的最佳频率为5 MHz,最佳入射角度为32°,可以有效检测出的最小缺陷深度为钢板壁厚5%的半球孔(深度0.2 mm)。该研究获得低合金钢板背面腐蚀坑最高的检测灵敏度,同时能够有效发现深度最小的腐蚀坑,可为低合金钢板背面腐蚀坑提供一种有效的检测方法,确保低合金钢板背面的检测质量满足要求。

LD2铝合金加速腐蚀蚀坑演化的ARIMA模型研究

依据加速腐蚀环境谱进行飞机LD2结构试件的加速腐蚀试验,并将LD2材料的加速腐蚀产生及发展过程视为随机过程,提出基于时间序列理论进行腐蚀损伤预测研究的方法,建立描述LD2材料在加速腐蚀环境下蚀坑深度演化规律的时间序列ARIMA(3,1,1)模型,并利用模型进行腐蚀深度预测研究。结果表明,所建的ARIMA(autoregressive integrated moving average,求和自回归移动平均)模型能以较高的精度预测未来一段周期内LD2材料蚀坑深度的发展趋势,说明采用基于时间序列理论的ARIMA模型方法进行飞机LD2结构材料腐蚀损伤预测研究有效可行。

球形腐蚀坑油管下入弯曲井段安全性评价

采油工业中,油管在出现腐蚀坑后一般仍会反复使用,而腐蚀坑会导致油管在下入弯曲井段过程中出现屈服甚至失效,针对该问题,在弹塑性有限元理论基础上,建立了油管下入弯曲井段的力学模型.研究了腐蚀坑深度、腐蚀坑数量以及腐蚀坑间距对油管在不同曲率井段中下入安全性的影响.结果表明,腐蚀坑的深度和间距是决定油管能否再次下入的主要因素,而腐蚀坑的体积和数量则会影响到油管的使用时间和使用次数.初步得到了一套球形腐蚀坑油管在弯曲井段中下入的安全性评价方法,研究结果可为球形腐蚀坑油管在弯曲井段中的下入安全性分析提供理论依据和数值参考.