环氧胶粘复合涂层气固冲蚀磨损特性研究

利用喷射式气固冲蚀磨损试验装置，研究了环氧胶粘复合涂层气固冲蚀磨损的特性。结果表明：最大冲蚀率发生在７５°攻角，冲蚀率随磨粒量、冲击速度的增大而增加。冲蚀机理为低攻角时，涂层以有机体发生不均匀扯离撕裂、呈微米级片层脱落磨损为主；高攻角时，涂层以有机体发生弹性溃裂、呈微米级片层脱落和填料严重破碎脱落方式磨损为主。

耐磨胶粘涂层的气固冲蚀磨损研究

本文在气固冲蚀条件下,研究了不同冲角、不同冲连、不同磨料尺寸,不同抗磨填料尺寸以及不同冲蚀时间等因素对耐磨胶粘涂层冲蚀率的影响,并在不同条件下与20号钢进行了对比实验,文章还对耐磨胶粘涂层的冲蚀磨损特性及磨损机理进行了分析,同时提出了理论模型。

环氧胶粘涂层气固冲蚀磨损的研究

利用自制气固冲蚀磨损试验装置，对改性胺固化的增韧环氧胶粘涂层进行了气固冲蚀磨损试验研究。

大粒径磨料作用下高铝砖气固冲蚀磨损的“粒径效应”

以平均粒径分别为0.28 mm、0.40 mm、0.52 mm、0.80 mm的棕刚玉为磨料对I等高铝砖进行常温垂直气固冲蚀磨损试验,对磨料和靶材冲后表面进行扫描电镜显微结构分析,在宽粒径范围内研究磨料粒径对靶材耐磨性与冲蚀机制的影响。借助ANSYS/LS-NYNA软件建立多粒子冲蚀模型,分析不同磨料粒径下的冲蚀行为。结果表明:I等高铝砖出现"粒径效应",临界粒径0.40 mm;靶材最大等效应力随磨料粒径的增加而增加;平均粒径≥0.40mm时磨料发生破碎,0.28 mm、0.40 mm、0.80 mm磨料冲蚀下靶材的主要冲蚀机制分别是基质和骨料微切削、基质和骨料断裂、缺陷处断裂。

基于DOE分析的球阀密封面气固两相流冲蚀研究

油气集输过程中所携带的砂砾会对管壁造成冲蚀磨损,可能导致设备破裂或失效。获取冲蚀规律,揭示冲蚀机理对保障设备安全平稳运行具有重要意义。鉴于此,模拟油气管道中球阀密封面,开展了冲蚀磨损试验,比较了不同颗粒速度、粒径和冲击角度下的密封面冲蚀结果。采用3 3 次完全析因设计方法,利用Statistica软件开展了冲蚀参数的回归分析、交互效应分析、均值分析和响应曲面分析等,得到了各影响因素及其相互作用对冲蚀磨损的影响。分析结果表明,试件冲蚀磨损随着颗粒速度和粒径的增大而增大,其中冲蚀角度为30°时冲蚀磨损最严重。同时开展了冲蚀回归预测,分别建立了试件质量损失和壁厚减薄量的回归模型并进行了验证。对冲蚀影响参数进行了优化分析,得到了减少冲蚀磨损的最佳参数。研究成果可以为球阀密封面在气固冲蚀作用下的破坏机理研究提供参考,并为现场作业安全提供保障。

硅莫砖的脆塑性变形特征与高角气固冲蚀机制的关联

以硅莫砖为靶材,在25~1 200℃温度范围内进行弯曲应力–应变曲线测试和垂直气固冲蚀磨损试验,借助扫描电子显微镜观察靶材冲蚀后形貌,研究其脆塑性变形特征与高角冲蚀下的常温/高温气固冲蚀机制,并阐明两者的关联性。结果表明：硅莫砖冲蚀磨损率随冲蚀温度的增加而减小,1 200℃出现最小值0.95 mm^3/g;开始的塑性变形温度为800℃;在弹性变形阶段（25~800℃）,冲蚀磨损率与抗折强度成反比,主要冲蚀机制是冲击应力下骨料与基质的脆性断裂;在塑性变形阶段（800~1 200℃）,冲蚀磨损率与塑性应变量成反比,与弹性模量成正比,塑性变形逐渐成为主要冲蚀机制,是否伴随脆性断裂,由骨料和基质的临界断裂应力决定;本实验条件下800℃时主要冲蚀机制为微切削和基质断裂,1 200℃时仅为微切削。

基于LedaFlow和Fluent的冲蚀临界速率研究

利用水力压裂技术开采页岩气,生产过程中会携带泥砂等固体杂质。气体携砂在管道中流动时,速度过大会对弯头等关键部件产生冲击,从而造成冲蚀,对管道安全运行造成隐患。基于LedaFlow的API RP 14E冲蚀临界速率预测模型对页岩气管道携砂能力进行模拟计算,分析了管道直径、压力、流量对冲蚀临界速率的影响,并通过Fluent数值模拟计算出冲蚀临界速率对应的管壁最大冲蚀损失量,从而给出冲蚀临界速率和管壁最大年冲蚀损失量的关系式,既弥补了LedaFlow无法计算出管壁冲蚀损失的问题,也简化了Fluent的复杂计算过程,为实际生产提供参考。

风电叶片水性复合涂层疏水、抗冲蚀与抗结冰性能探究

目的以水性FEVE氟碳树脂为主要成膜物质,TiO_(2)、SiO_(2)与AlN微纳复合颗粒作为颜填料,制备一种适用于风电叶片上的具有疏水、抗冲蚀与抗结冰性能的环保型水性氟碳涂层。方法利用透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)及接触角测量仪等,讨论加入不同成分颜填料改性后对涂层疏水性能的影响,并分析加入硬质陶瓷AlN颗粒后,涂层抗冲蚀性能及抗结冰性能的变化。结果经氟硅烷改性后,纳米TiO_(2)的分散性能、疏水性能及成膜性能都有所提高。涂层在经过微纳颗粒复合改性后,其外观平整,并具有良好的疏水性能,接触角提升至140°左右。在模拟风沙环境的气-固冲蚀过程中可以发现,AlN质量分数为4%时,涂层具有最佳的抗冲蚀性能,在冲蚀过程中,涂层无明显剥落,且疏水性能稳定,接触角提升并稳定在150°以上,出现了一种冲蚀激发的疏水性提高现象,表现出优异的抗冲蚀性能和机械耐久性。此外,改性复合涂层在模拟结冰过程中,其结冰时间在-10℃达到1601.4 s,冰层附着力仅有76 kPa,并且在更低温的条件下也表现出良好的抗结冰性能。结论所制水性复合涂层具有良好的疏水性、抗冲蚀性及抗结冰性,符合风电叶片在风沙及冰冻等环境下的使用要求,为新型风电叶片防护涂料的发展提供了一定的可行性研究。