0Cr18Ni10Ti縫隙腐蝕行為的數(shù)值模擬研究

樊玉光，羅文斌

(西安石油大學(xué)機械工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

0Cr18Ni10Ti縫隙腐蝕行為的數(shù)值模擬研究

樊玉光，羅文斌

(西安石油大學(xué)機械工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

利用Comsol有限元軟件，對0Cr18Ni10Ti奧氏體不銹鋼在50℃、3.5%的NaCl溶液中的縫隙腐蝕行為進行仿真模擬研究。在三大模塊構(gòu)成的物質(zhì)傳遞模塊中，利用Nernst-Plank方程控制體系質(zhì)量守恒，Nernst-Einstein方程控制物質(zhì)遷移，并考慮電中性條件、6個電化學(xué)反應(yīng)和6個水解反應(yīng)等。縫隙的電極變形通過二次腐蝕模塊與變形幾何模塊耦合。并選擇合適的邊界條件，模擬并計算了隨時間變化的電極變形情況、界面電勢和局部電流密度，以及縫隙3個不同位置的氯離子濃度。本模型結(jié)果與文獻實驗值吻合，可為奧氏體不銹鋼的點蝕、縫隙腐蝕縫口堆積物引起的變形等問題提供參考。

換熱器；縫隙腐蝕；數(shù)值模擬；電極變形

管殼式換熱器失效大多由腐蝕引起[1]，而主要腐蝕形式是縫隙腐蝕，損壞部位主要是換熱管與折流板之間的縫隙，以及換熱管、管板和焊縫的縫隙。如圖1所示，換熱管從管板穿過會產(chǎn)生縫隙，而不論采取先焊后脹還是先脹后焊的方式都不能消除縫隙，進而縫內(nèi)引起雜質(zhì)堆積，發(fā)生縫隙腐蝕。到目前為止，微電極法、微環(huán)動電極極化法、動態(tài)電化學(xué)阻抗譜等實驗方法均被用于研究縫隙腐蝕。但從工程學(xué)的角度，這些方法尚無法幫助預(yù)測腐蝕損傷。近些年隨著計算機和計算數(shù)學(xué)的發(fā)展，數(shù)值模擬已經(jīng)廣泛用于研究縫隙腐蝕。但目前的研究[2-3]并未就此部位縫隙做詳實的研究。……