油气管道CO_2腐蚀过程中弹状流的影响_郑东宏(5)

表1 不同条件下的应力值变化范围

条件

在一些典型的流体系统中壁面切应力在高的流动强度下的壁面切应力,例如在扰流下

腐蚀产物膜与金属基体的附着力大的疏松腐蚀产物膜的疲劳应力破坏较为致密的腐蚀产物膜的疲劳应力破坏

04

[12]

应力10~10Pa10~10Pa106~3@107Pa107~108Pa108~109Pa

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(3)腐蚀产物膜的微观结构、力学特性以及膜内的传质特性是腐蚀产物膜的形成、破坏以及修复的重要影响因素。两相弹状流动中低应力幅值的高频液弹所产生的交变应力载荷是腐蚀产物膜产生疲劳破裂的主要原因之一。

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金属依然裸露在腐蚀环境中。如图7所示,裸露区金属基体的腐蚀,致使出现许多腐蚀坑,形成/大阴

极小阳极0的腐蚀环境而加速局部腐蚀。坑蚀逐渐向四周扩展,进而在腐蚀产物膜与金属基体表面的结合处形成腐蚀,破坏了FeCO3晶体的根基,在流体水动力作用下,进一步破坏了腐蚀产物膜晶体间的凝聚力和腐蚀产物膜与金属基体表面的结合力,最终使得腐蚀产物膜晶体颗粒以对流传质的方式进入主流区。此外,垂直上升气液两相弹状流动壁面切应力具有高频的交变特性,这也是使腐蚀产物膜

发生疲劳开裂的主要原因之一。

图7 腐蚀产物膜FeCO3剥落示意图

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3 结 论

(1)弹状流动特性对管壁的质量传递、动量交换、管壁处的电化学腐蚀以及腐蚀产物膜的形成和

破坏有显著的影响作用。

(2)弹单元内的壁面切应力变化特性、正应力变化特性、壁面传质变化特性以及电化学腐蚀作用特性的非线性耦合作用是油气管道CO2腐蚀的重要影响机理。