摘要
冲蚀磨损是指液体或固体以松散的小颗粒按一定的速度或角度对材料表面进行冲击所造成的一种材料损耗现象或过程。它广泛存在于多种工业生产之中，造成的设备损坏给生产带来了巨大损失。由于我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主，冲蚀磨损对锅炉管壁的磨损尤为严重。为控制损失的产生及加剧，近年来国内外专家学者对此进行了多方面的研究。热喷涂技术对锅炉管道进行表面强化处理已被广泛采用。但是现有的涂层还不能满足需要，开发性能优良的涂层，需要更好测试方法来对其进行检测。
常温下冲蚀磨损的测试方法并不适用于高温环境，而在我国尚缺少一种科学的高温冲蚀磨损测试方法，从而严重影响了高性能耐磨蚀涂层的测试与研发。本文的目的便是设计并制造出一种与燃煤锅炉工况相符的新型高温冲蚀磨损试验装置，并对其进行调试，以便用其对热喷涂涂层的耐高温冲蚀性能进行测试。
试验结果表明，自行研制的高温磨粒磨损试验装置操作方便，运行稳定，数据可靠；涂层高温磨粒磨损试验中，
关键词高温冲蚀磨损；热喷涂涂层；离心式磨损试验机
ABSTRACT Key words
1. 绪论
1.1课题背景
冲蚀磨损是指液体或固体以松散的小颗粒按一定的速度或角度对材料表面进行冲
击所造成的一种材料损耗现象或过程。它广泛存在于机械、冶金、能源、建材、航空、航天等许多工业部门,已成为材料破坏或设备失效的重要原因之一[1] 。据有关资料统计：在所有发生事故的锅炉管道中约有1/3是由于冲蚀磨损造成的；在用管道输送物料的气动运输装置中, 弯头处的冲蚀磨损比直通部分的磨损大约严重50倍；泥浆泵、杂质泵的过流部件损坏约有50%以上是由冲蚀磨损引起的[2]。我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主。动力用煤质量低劣，含灰量和含硫量均较高,特别是燃煤电厂的高温高压燃煤锅炉的水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管(简称锅炉“四管”)因受高温氧化、热腐蚀和冲蚀的影响，壁厚减薄严重，极易造成泄漏和爆管事故,给锅炉的运行带来了多方面的损失。
在这其中，一些在特殊工作环境下服役的设备，如近年发展起来的循环流化床锅炉，由于循环流化床锅炉烟气中含有大量的飞灰颗粒，这些灰粒高速冲刷锅炉金属管壁，管壁的磨损减薄比传统燃煤锅炉更为严重，受其特殊的燃烧方式以及其他一些因素的影响，每年减薄约2-4mm使得停机频率增加，抢修时间延长，严重影响了电力的正常供应。有研究表明，循环流化床锅炉管壁的破坏主要是高温冲蚀和磨损造成。锅炉内受热面的高温磨蚀问题相当严重，尤其是高温冲蚀磨损给停炉维修造成了巨大的经济损失。因此,如何采取有效方法对锅炉“四管”和循环流化床锅炉管壁进行防护,防止爆管和泄漏事故的发生,延长其使用寿命,是国内外有关人员长期重点关注的问题。[3]。
为有效地控制和减少高温冲蚀磨损造成的损耗,提高设备和材料的使用寿命,近年来国内外专家学者对此进行了多方面的研究。传统的解决方法是通过更换失效的锅炉管来进行的，然而更换管子既费时又昂贵，因此很快被表面强化处理所代替。电站锅炉和循环流化床的高温磨损严重影响了锅炉管道的使用寿命。因此寻求一种耐高温磨损的材料进行防护显得尤为重要。
热喷涂技术的发展为对锅炉管道进行表面强化处理提供了技术上的保证，在国内外得到了广泛的应用。但是现有的涂层还不能满足需要，开发性能优良的涂层，需要更好
测试方法来对其进行检测。
目前采用对热喷涂涂层高温磨蚀性能的测试评价方法主要是通过常温磨蚀方法，实机测试方法，高温摩擦试验方法和高温冲蚀方法[15-18]。常温磨蚀方法来评价涂层的高温磨蚀性能不够科学，不能完全代替热喷涂涂层的高温磨蚀性能。采用实机测试方法来研制高温耐磨蚀涂层，费用极高，周期长，而且很难进行试验。高温摩擦方法与实际工况相差比较远，并且涂层试样制备要求严格，表面光洁度要求太高。冲蚀试验在评价涂层高温磨蚀方面也有很大的不足，试样为长方体，六个表面仅一个表面制备有涂层，而其他表面会因高温氧化而产生增重；为了能够减少氧化增重的影响，在试样表面需要渗铝等工艺，试样制备复杂；试验的时间比较短；并且磨砂流速和流量的稳定性也存在着一定的问题；测试中高速运动的磨砂产生的散射，也会与长方体试样的非测试表面产生冲撞，这也会给测量结果的准确性带来影响。要准确地评价在高温磨损工况条件下涂层的高温耐磨性能，为该工况下合理选材和研究新的涂层提供依据，研制能够模拟工况的高温磨损试验装置和更科学的试验方法是急待解决的问题。
而在我国尚缺少一种科学的高温冲蚀磨损测试方法，从而严重影响了高性能耐磨蚀涂层的研发。本课题在研究国内外高温冲蚀试验方法的基础上，自行研制了一种与燃煤锅炉工况相符的高温冲蚀磨损试验方法，并用其测试耐高温冲蚀磨损涂层的性能。
1.2国内外高温冲蚀试验设备及测试方法的研究现状
磨损试验方法是磨损研究中的一个复杂的问题，至今尚未就如何分类取得一致意见。磨损确切的说是一种系统性质，它取决于所有参与磨损的构件和物料相互的作用状况[15]。
实验室冲蚀设备可以根据粒子获得速度或使它达到与靶材相对速度的办法分类:即真空中自由落体式、气流喷砂式、旋转臂式、离心加速式等四类[16]。
1.2.1气流喷砂式
早期的磨损试验机的研究主要是常温条件下的，主要是针对不同的磨损试验方法，能够在常温条件下评价涂层的耐磨性能。随着试验机的发展，由原来的比较单一的磨损到现在的磨损和其他因素共同作用的情况，比如高温磨损和腐蚀磨损等。
国外科技工作者很早就设计了各种类型的冲蚀设备，以便在探索冲蚀机理的同时对发展耐冲蚀材料及工艺提供评价手段。气流喷砂式设备是目前最常用的实验方法[17]，它是利用高速气流携带砂粒完成冲蚀过程。最具代表性的是加州大伯克利分校Lawrence 试验室设计使用立式喷砂式冲蚀设备，如图1所示，此设备只能在室温下工作，如将试验
容器改为管式炉，可用来测定材料的高温下的冲蚀率。
此设备的特点是用电磁震动式送料器将冲蚀粒子加入主气流中。为使粒子达到一定速度并保持气流压力稳定，在喷嘴前设有一长的直管。而且粒子速度可以通过气流加以调节，采用双转盘法测定喷嘴出口处的粒子速度。这种测速装置结构简单，如图1右所示，在第一盘上设置一狭缝。当盘不旋转时，由喷嘴射出的砂粒可通过此缝在第二盘上冲蚀出一个标记。随后以高速旋转此同轴的双盘，继续作冲蚀，便可以在第二盘后得到第二个标记。如两盘相距为L，两冲蚀标记间的弧度为S，弧半径为R，转盘的角度为ω。则粒子速度为:Vp=2πRωL/S
图1 加州大伯克利分校气流喷砂式冲蚀设备图2 GW/CS-MS高温冲蚀装置结构示意图
目前，我国使用较广的高温冲蚀设备是装甲兵工程学院研制的GW/CS-MS型垂直气-砂喷射式高温冲蚀磨损试验装置[1]，参照ASTM G76-95标准进行设计，如图所示2。其特点是在大气气氛下，利用压缩气体携带磨粒对试样进行冲蚀，试样采用热电偶进行加热；冲蚀环境模拟电站锅炉受热面所受的高温冲蚀磨损的实际工况。
浙江大学的刘少光于上世纪90年代初设计并制造了一种循环式高温冲蚀磨损试验机，整个试验装置为全密封系统，采用罗茨风机提供风力，通过控制风机转速调节送风量来控制砂粒速度，试验中选用一定比例的CO2和N2作为烟气在系统中循环。此设备与燃煤锅炉省煤器管道的实际工作条件对应性好，试验数据能确切反映实际情况，但是，该试验装置过于复杂，制造成本很高，试验周期较长，运行费用也相当大[2]。因此，该作者在综合比较国内外不同结构的高温冲蚀磨损试验装置的优缺点后，又设计出增压式分段加热高温冲蚀试验设备，它由加热系统、送风系统、混合系统、冲蚀系统、控制系统五部分组成，如图3所示。
图3 增压式分段加热高温冲蚀试验设备
该高温加热器结构形式为卧式圆筒加热炉，增压式加料器由无缝钢管焊接而成，其入口装有加料密封阀门，出口有出料阀门，筒壁接入压缩空气。采用分段加热方式分别对冲蚀气流和试样加热，不仅温度控制和调节方便、准确，而且结构简单，试样可为块状或管状形式。
上述喷砂型冲蚀试验机的缺点是气砂混合不易均匀；粒子速度与气流速度有明显偏离且粒子速
度不易控制；每次冲蚀试验只允许放一个试样。因此，试验效率比较低，而且无法较好地在同条件下实现对不同攻角、不同材料的样品进行冲蚀对比。
1.2.2真空自由落砂式
真空自由落砂式是利用重力使粒子作自由落体运动产生的动能对试样进行冲击。真空中粒子不受阻力的影响，而且试样不会被氧化。磨料的冲击速度不需要用双盘测速仪或激光测速仪等复杂仪器测定，可直接计算。磨料的流量和与试样碰撞时的能量，以及测定材料高温耐磨性的试验过程中的试样温度均可以精确测定和控制，可以模拟工业窑炉衬里耐火材料受冲蚀磨损工矿。西安建筑科技大学利用自由落体原理设计了一台自由落体式高温冲蚀设[26]，此设备简单便于操作，但由于要使粒子下落的速度足够大，输送砂粒的导管需要很长,这在实验室里很难做到。
1.2.3旋臂式
旋臂式冲蚀设备兼备喷砂及自由落砂式试验机的特点，即磨粒自由下落与安放在旋转臂上高速转动的靶材碰撞产生冲蚀的设备。较完整的旋臂式冲蚀试验机是由G.P.Tilly等人研制成功的。该设备兼备喷砂及自由落砂试验机的特点，设备操作简单，适用于模拟叶片类零件的冲蚀。为了消除气流流动对磨料冲蚀作用的影响，这台试验机在负压下工作。定量的磨料从送料孔中仔细注入试验空腔。粒子下落时正对准样品的被冲蚀面进行冲蚀。我国西安交通大学于1984年建立了一台旋臂式冲蚀试验机，如图4所示。
图5 冲蚀磨损试验机结构简图
旋臂式真空冲蚀设备与最常用的大气喷砂试验机之间的差别表现为旋臂试验机中样品上承受离心力；磨料无气动特性的影响，冲击时发生的高温不会因气流流动而降低；真空下试样不易氧化。
郑州大学对旋臂式冲蚀设备进行了结构设计与改进[3]。采用槽轮给料装置，如图5所示，磨料下落量连续可调。配以不同种类和粒度的磨料，进而构成冲蚀磨损的试验条件。试样旋转电机和给料电机为直流电机，采用脉宽调制调速、光电测速、PID自动调节系统控制速度，使冲击速度和给料速度的精度提高。
此类冲蚀试验机可以用来模拟一些机械部件，如涡轮机叶片的冲蚀破环情况。但此类冲蚀磨损试验机设备复杂，颗粒的流量和速度不易稳定，测量结果重现性不好。且此类设备用于材料高温耐磨性测量时，给样品的温度的稳定性和精确测定都带来很大的困难。
1.2.4离心式
离心式冲蚀设备是利用高速转盘旋转时的离心力加速于盘表面上的磨粒，使之与靶材表面产生冲蚀的装置。第一台离心式冲蚀试验机诞生于1955年，比较新式的离心式冲蚀设备是日本Tokyo 大学研制的高温离心式冲蚀测试装置[4]，该设备是根据瑞典Uppsala 大学索得柏格(S?derberg)等提出的原理制成，如图6所示：
此类设备的特点是很容易通过改变旋转喷管的速度来调整粒子的冲蚀速度；一次试验可以放置多个试样，并且试样的温度可以单独控制。这样，可以在一次试验过程中得到不同温度条件下的冲蚀数据，缩短了试验周期。如果将装置的主要部件置于一个密闭的容室中可以测试腐蚀气氛或保护气氛下的冲蚀磨损。此类装置的测试环境与燃煤电厂锅炉的腐蚀环境相符。近年，日本大学等又对该设备进行优化，使该设备试验效率高、周期短，曾利用此设备做过金属、超合金及陶瓷、玻璃等材料的冲蚀，取得有意义的结果。，但它是利用高速旋转盘转动时的离心力加速于盘表面上的磨粒[21]，使之与靶材表面产生冲蚀的装置。因此，粒子的运动轨迹、攻角、粒子流量等各种参数计算复杂。
综上可知，国内外高温冲蚀测试设备结构各异、各具特色，但是缺乏可以客观科学地模拟燃煤锅炉实际工况的试验用设备，常温条件下的磨损试验显然不能说明高温条件下的磨损试验。而高温磨损试验机在评价热喷涂涂层的高温耐磨性时不是很适合，其中很多试验机对试样的要求很高，特别是在表面的粗糙度上有比较高的要求，例如高温摩擦磨损试验机，试样尺寸小并且表面光洁度要求比较高，而热喷涂涂层的表面有空隙，粗糙度比较大，很难满足高温摩擦磨损试验机的要求。高温销盘式磨损试验机的试样为圆柱形的，只有圆柱下端进行磨损，侧面的高温氧化影响不可避免，所以在评价热喷涂涂层高温耐磨损性能上也不够科学。而高温冲蚀磨损试验时间比较短，不能满足比较长时间的高温磨损试验的要求，并且试样制备比较复杂。所以在评价热喷涂涂层高温耐磨性能上 需要一种更准确、更科学、更快捷的高温磨损试验方法。
为寻求一种可以真正模拟燃煤锅炉管道的高温冲蚀试验设备，
本文在汲取前人设计图6 高温离心冲蚀试验装置结构图：（a ）离心冲蚀装置原理图（b ）装置主要部分结构示意图
思路精华的基础上，自行研制了一种简易的高温冲蚀磨损试验装置，为评价涂层高温冲蚀性能提供了更加科学的手段。
1.3 课题意义及预期结果
针对燃煤锅炉等的高温冲蚀磨损严重情况，采取有效的方法对锅炉的“四管”进行防护已成为国内外科研工作者的关注重点。电弧喷涂是目前应用最广的表面防护方法。研制各项性能优良的高温磨蚀涂层来提高受热壁的寿命减少经济损失具有十分重要的现实意义。然而，在研制涂层的过程中如何检测涂层高温冲蚀性能尚缺乏合理有效的手段。因此，本文将研制出一种可以科学评价锅炉“四管”用涂层的高温磨蚀性能的方法，并用其检测并开发出具有高性能的耐磨蚀涂层。
通过试验，我们希望研制出新型的高温冲蚀试验装置并其最佳试验参数。
2. 新型高温冲蚀磨损试验装置的设计
2.1 冲蚀设备的总体设计思路
本研究的出发点是能够为评价热喷涂涂层的高温冲蚀磨损性能提供新的试验装置和方法。所设计的新型高温磨粒磨损测试装置的测试温度为室温至650℃之间，任意可调。试样为球形试样，磨砂的冲击角、流量及冲击速度可以调整，设备结果简单，操作方便，经济实用，测量数据稳定可靠。
2.1.1试样的选择
在许多以进行的高温摩擦磨损和冲蚀磨损试验方法中，高温条件下一般会选择长方体的试样来进行试验。通常在试验中，涂层只被制备在长方形试样的一个面上，因此，其余面长时间处在高温环境中就会发生严重氧化。氧化所带来的试样重量增加将严重影响试验结果及冲蚀率的计算。这也就限制了涂层不能长时间在高温条件下进行高温磨损试验，影响测量高温磨损试验数据的准确性。
为了避免以前高温磨损方法的缺点，本文希望能够在试样的整个表面上制备一层涂层，减少其他因素的影响。通过试验发现选择球形试样能够避免以上的缺点，在整个球形试样表面上制备涂层，能够避免高温条件下长方体试样其他面受到氧化的影响。
但随着加热装置设计的改变，以及球形试样的制备、试验时的翻转等问题的难以解决，本试验最终仍选用长方形试样。长方形试样可方便装卡在加热体上，方便加热。另
外，使用圆柱形试样，可实现仅测量一个试样的外形便可评价不同冲蚀角的试样冲蚀率[翻译文]。
在高温条件下，方形试样的非冲蚀面易被氧化，严重影响试验结果。通过对表面进行渗铝可减少氧化的影响。但渗铝操作困难，因此，试验过程中选用一与试验试样尺寸、材料相同的试样防止在试验高温环境下相同时间，以此对照。
试样的基体分别选用碳钢与不锈钢，进行对比试验。
2.1.2 涂层耐磨性能的评价
长方形试样一侧表面与磨损介质接触，可通过测量失重或体积减少量来评价冲蚀率。
质量磨耗测量法即失重法，它通过测量冲蚀前后材料质量的变化来计算冲蚀率的方法。是目前使用最多的一种测定冲蚀率的方法。但是，高温下由于氧化增重的影响，直接测量材料的失重显然不科学。大多数高温冲蚀试验中，以缩短冲蚀测试时间来避免材料受高温氧化的影响，有的仅用几分钟甚至几秒钟完成冲蚀过程，但Neilson及Gilchriot指出：在发生冲蚀前，有一个短暂的孕育期。如果冲蚀时间过短，达不到冲蚀的目的[5]。
V.Higuera认为：相同条件（温度、环境）下，氧化试验中的氧化增重的量与高温冲蚀试验中因氧化增重的量相等[6]。因此我们可以通过对比的方法来进行冲蚀率评价。
体积磨耗测量法也就是按试验前后的体积变化计算磨损率的方法。通过采用表面轮廓仪来测定磨损前后形貌的差别来计算体积损失。用轮廓仪的划针划出每隔一定宽度相互平行的轨迹，然后求出磨痕的最大直径和深度，并计算相应的体积。通过材料的密度可以转化为质量的变化。
2.2新型高温冲蚀磨损试验装置的总体结构设计
此高温磨损试验装置能够在不同温度和不同载荷下进行磨粒磨损试验，因此须要对温度进行控制以及添加载荷的试验条件进行设计。
传统高温下磨粒冲蚀检测设备主要有三种，分别为旋臂型、喷砂型和风洞型。大多数的学院应用喷砂型设备，尤其是应用喷气喷嘴吹入颗粒。虽然喷气喷嘴使用一套组合管件、磨粒进料器和压缩机或喷射引擎燃烧器可很容易得造出，但这种设备仍旧有许多问题。因为含有磨粒的热气对试样加热，一次冲蚀测试只能在一种温度环境下完成。因
此许多试验要求获得温度和冲蚀的关系；因为气体体积由温度而改变，因此调节磨粒速度是困难的；冲蚀试验需要大量的电力和燃料。
设计出的这种新型设备只需一次试验便可获得不同温度条件下的冲蚀数据，因此，它可减少冲蚀试验中消耗的电能。
2.2.1 测试温度范围及温度控制
为模拟高温管道工况，设备最早被设计为在炉内加热。选择高温坩埚式电阻炉，型号为SG2-7.5-10，电压为380V。利用该电阻炉提供高温试验条件。高温炉的最高温度定为650℃。这样设计满足了试验要求，但由于在高温炉内，材料高温磨损、变形严重，无法准确反映冲蚀状况，且沙粒对炉膛内壁损毁也很严重，因此将试验环境放到炉内并不可取。
为方便快速加热，本设备采用筒型热电偶对试样进行加热。因为筒形加热器可单独控制温度，仅用一次试验便可获得在不同温度条件下的冲蚀数据。由于使用小型筒形加热器，高温冲蚀试验比传统冲蚀试验需要更小的电能。由于一个加热器只加热一个试样，因此，试样温度升高很快。
筒型加热器外套有一外罩，以便防止沙粒在试验过程中将加热器打坏，影响试验结果。外套上留有一个卡槽，以便装卡试样。这同时也是选择方形试样的原因。
由于热电偶要求加热到800℃，试样表面的温度可达到650℃，因此箱内工作温度将非常高。然而，轴承无法在高温下工作。因此，必须采用水冷却的方法对轴及轴承进行冷却，防止轴承失效。
2.2.2 冲蚀结构
为了实现冲蚀磨损的试验目的，本装置考虑采用离心加速转盘来提供冲蚀磨损所需要的冲蚀力，转盘是此设备的核心部分，为了使砂粒射出具有足够大的冲击速度和冲击力，转盘的直径尽可能大,并且在圆盘上焊上四个弧线形挡板，使得粒子可以在圆盘上充分加速，从而获得较大的射出速度。在一个旋转喷头所产生的离心力的作用下，使磨粒加速。但是，由于试验是在箱体中进行的，转盘转动会带来气体涡流，这需要在箱体上开设通风孔，这也就加大了箱体加工的难度，同时，气流也会使箱内温度下降，破坏了试验所需的高温环境，影响试验结果。
在查阅了国外的一些资料后，转盘的设计改为了在圆盘内部留有四道孔槽。转盘上部安装一个沙漏，砂子落到转盘内部，带有孔槽的旋转圆盘在电机带动下高速旋转。磨
粒在离心力作用下由旋转圆盘中心供给并从孔中喷出。磨粒冲蚀的试样放置在喷口周围。因此，通过调节喷口的旋转速度，可以很容易的控制磨粒冲击速度。
转盘设计采用不锈钢或铝作为原材料。不锈钢强度高、耐磨性能好，若选用不锈钢制作转盘，可有效地减缓试验过程中沙粒对转盘磨损的影响，从而有效地延长转盘使用寿命，但不锈钢质量大，旋转过程中难以保证动平衡的稳定，同时不锈钢造价昂贵，并不经济。铝的质量轻，价格便宜，可弥补不锈钢的不足，但由于铝并不耐磨，若使用铝，旋转盘会变成易损件，给试验带来麻烦和不必要的损失。
安装一个漏斗，可以使砂粒尽可能多的倒入漏斗中，从而保证具有一定的磨粒流量，漏斗的最大外径在炉膛的有限空间内尽量大。机械工作时产生的振动可保证砂粒顺利下落。漏斗与转盘之间安置有一个分配器，可确保砂粒尽可能均匀的分配到四个槽中。2.2.3 砂供给和砂循环
砂粒被转盘旋转所产生的离心力甩出转盘，告诉打击试样表面，以此来评测试样涂层的耐冲蚀性。因此，若要确保试验过程的持续、稳定，最重要的便是确保进砂量的持续、稳定及可调。
由于每颗砂粒大小、粗细均不同，这就造成持续性与稳定性的不确定性。颗粒较大的砂粒有可能挡住通道，使砂粒无法甩出，同时，大颗粒在送入时可能影响后面砂粒送进，导致沙粒输出时产生空隙，这些都将影响砂粒输出的持续性与稳定性。因此，在进给漏斗上方需安装一个辅助设备来保证砂粒供给的持续、稳定、可调。
为解决这个问题，最初的设计是对漏斗中的砂粒进行搅拌。但是由于砂粒粗大、坚硬，另外漏斗空间相对狭小，用来进行搅拌的金属棒会被砂粒卡死，无法转动。后改设计为搅拌金属棒伸缩运动以便疏通砂粒进给，但依然会被砂粒卡死。
如图所示为一个振动式进料器。此设备利用电磁铁振动将砂粒平缓、匀速的送入漏斗中。通过调节进料角度，可调配进料的快慢及砂粒的大小。通过这个设备，可有效地解决连续进料及进料量可调的问题。但在单位时间内的进料量并不能保证完全相同，这就影响了进料的稳定性。
另一种改进方法为履带式供给。这种方法是将砂料通过一定尺寸的缝隙输送到匀速前进的履带上，从而实现砂料的稳定、连续输送。通过调节进料缝隙的大小，可实现进料的调节控制。但由于皮带需单独电机带动，另外，还需减速器对皮带减速，这为设备设计带来麻烦。
为了使砂粒可以在炉内循环利用本装置设计了体内循环系统，最初采用螺旋轴提砂
装置，后又设计了一种翻斗式提砂系统。两种系统都需要低速电机带动，是相对于冲蚀设备之外，因此还需单独考虑提砂系统的耗能、冷却及相关机械设计问题。另外，提砂机因要与砂粒不断接触，砂粒会对其造成严重磨损，使其成为易损件，造成经济上的损失。
由于机械提砂实现困难，且并不经济，本装置改为手动提砂。在转盘下焊接一个与水平夹角为15度的斜面，利用机械振动，使打击完后的砂粒从斜坡上滑下。箱底开设有出砂孔，从而实现手动提砂。
2.2.4 试样架的设计
转盘的外侧设置一个与盘同心的环形样品架，可放置6个试样。试样的中心位置与离心盘圆周相距8—16mm，且距离可调。试样架与转盘间连接处留有大量空当，这样设计方便于砂料的回收。同时，由于试样加热温度很高，空当的设计可有效地减少传递给轴承的热量，从而避免了为主轴及轴承冷却带来麻烦。
2.2.5 电机的选择
电机主要是保持转动轴能够以较合适的速度进行转动，保持系统能够稳定连续的工作。电机能够提供足够的扭矩，能够在施加载荷的作用下带动转盘转动。
本试验装置需要空载可达10000转以上的转速，而且为了可有试验参照，另需电机变频可调。
冲蚀磨损研究的进展马颖任峻李元东陈体军李炳兰州理工大学学报第31卷第1 期
2005 年2 月
关于冲蚀磨损问题陈冠国褚秀萍张宏亮郝雪第屈延明李俊杰河北理工学院学报第19 卷第4 期1997 年11 月
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绪论什么是冲蚀磨损设备选择设备设计设备调制试验结果结论致谢参考文献
沙量距离温度差
时间角度转速
沙供给：重点是保持进砂的持续、稳定、可调。
主要问题：砂子大小不均匀导致输出空隙间隔卡沙等现象解决：振动式进料器不稳定每个周期内进砂量不保证相同漏斗发生阻塞搅拌棒被卡住
履带式需要单独电机和减速器减速器要求高
摘要 冲蚀磨损是指液体或固体以松散的小颗粒按一定的速度或角度对材料表面进行冲击所造成的一种材料损耗现象或过程。它广泛存在于多种工业生产之中，造成的设备损坏给生产带来了巨大损失。由于我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主，冲蚀磨损对锅炉管壁的磨损尤为严重。为控制损失的产生及加剧，近年来国内外专家学者对此进行了多方面的研究。热喷涂技术对锅炉管道进行表面强化处理已被广泛采用。但是现有的涂层还不能满足需要，开发性能优良的涂层，需要更好测试方法来对其进行检测。 常温下冲蚀磨损的测试方法并不适用于高温环境，而在我国尚缺少一种科学的高温冲蚀磨损测试方法，从而严重影响了高性能耐磨蚀涂层的测试与研发。本文的目的便是设计并制造出一种与燃煤锅炉工况相符的新型高温冲蚀磨损试验装置，并对其进行调试，以便用其对热喷涂涂层的耐高温冲蚀性能进行测试。 试验结果表明，自行研制的高温磨粒磨损试验装置操作方便，运行稳定，数据可靠；涂层高温磨粒磨损试验中， 关键词高温冲蚀磨损；热喷涂涂层；离心式磨损试验机
ABSTRACT Key words
1. 绪论 1.1课题背景 冲蚀磨损是指液体或固体以松散的小颗粒按一定的速度或角度对材料表面进行冲 击所造成的一种材料损耗现象或过程。它广泛存在于机械、冶金、能源、建材、航空、航天等许多工业部门,已成为材料破坏或设备失效的重要原因之一[1] 。据有关资料统计：在所有发生事故的锅炉管道中约有1/3是由于冲蚀磨损造成的；在用管道输送物料的气动运输装置中, 弯头处的冲蚀磨损比直通部分的磨损大约严重50倍；泥浆泵、杂质泵的过流部件损坏约有50%以上是由冲蚀磨损引起的[2]。我国电站锅炉和工业锅炉以燃煤为主。动力用煤质量低劣，含灰量和含硫量均较高,特别是燃煤电厂的高温高压燃煤锅炉的水冷壁管、过热器管、再热器管、省煤器管(简称锅炉“四管”)因受高温氧化、热腐蚀和冲蚀的影响，壁厚减薄严重，极易造成泄漏和爆管事故,给锅炉的运行带来了多方面的损失。 在这其中，一些在特殊工作环境下服役的设备，如近年发展起来的循环流化床锅炉，由于循环流化床锅炉烟气中含有大量的飞灰颗粒，这些灰粒高速冲刷锅炉金属管壁，管壁的磨损减薄比传统燃煤锅炉更为严重，受其特殊的燃烧方式以及其他一些因素的影响，每年减薄约2-4mm使得停机频率增加，抢修时间延长，严重影响了电力的正常供应。有研究表明，循环流化床锅炉管壁的破坏主要是高温冲蚀和磨损造成。锅炉内受热面的高温磨蚀问题相当严重，尤其是高温冲蚀磨损给停炉维修造成了巨大的经济损失。因此,如何采取有效方法对锅炉“四管”和循环流化床锅炉管壁进行防护,防止爆管和泄漏事故的发生,延长其使用寿命,是国内外有关人员长期重点关注的问题。[3]。 为有效地控制和减少高温冲蚀磨损造成的损耗,提高设备和材料的使用寿命,近年来国内外专家学者对此进行了多方面的研究。传统的解决方法是通过更换失效的锅炉管来进行的，然而更换管子既费时又昂贵，因此很快被表面强化处理所代替。电站锅炉和循环流化床的高温磨损严重影响了锅炉管道的使用寿命。因此寻求一种耐高温磨损的材料进行防护显得尤为重要。 热喷涂技术的发展为对锅炉管道进行表面强化处理提供了技术上的保证，在国内外得到了广泛的应用。但是现有的涂层还不能满足需要，开发性能优良的涂层，需要更好
目次 前言 (Ⅱ) 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 要求 (1) 4 在用钻具的要求、检验与分级评价 (2) 5 检验规则 (8) 附录 A 钻杆接头分级参数 (9) 附录B 钻铤磨损后接头台肩面宽度极限尺寸参数 (11) 附录C 钻具接头螺纹纵波直探头端面超声波探试块尺寸 (12) 附录D 钻具接头螺纹涡流探伤试块尺寸 (13) 附录E 钻具接头螺纹电磁探伤试块 (13)
前言 本标准修订并替代Q/ SHXB 0021—2005《钻具检测与分级评价》。 本标准对技术内容的修改主要包括以下内容： ——增加直径和壁厚测量方法的规定； ——增加对方钻杆，加重钻杆的制造要求； ——更改钻铤报废或停止使用的长度规定； ——增加方钻杆报废或停止使用的规定； ——增加加重钻杆报废或停止使用的规定； ——增加加重钻杆接头报废或停止使用的规定； ——增加接头螺纹探伤的规定； ——增加钻杆管体电磁感应检测的规定； ——增加附录D和附录E规范电磁探伤和过渡带探伤人工对比试块；——删除了涡流探伤相关内容。
钻具检测与分级评价 1范围 本标准规定了*****************施工地区在用钻具的使用、维修、检测与分级评价的技术要求。 本标准适用于*****************施工地区使用的钻杆、加重钻杆、钻铤、方钻杆、钻具扶正器、钻柱转换接头等钻井管具。 本标准不适用于新钻具的验收检验，新钻具的检验应采用相关产品标准和规范。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T22512.2 旋转台肩式螺纹连接的加工与测量 GB/T 20659 石油天然气工业铝合金钻杆 SY/T5051-91 钻具稳定器 SY/T5144 -2007 钻铤 SY/T5146 -2006 整体加重钻杆 SY/T5200-2002 钻柱转换接头 SY/T5290 -2000 石油钻杆接头 SY/T5369 -94 石油钻具的管理与使用方钻杆、钻杆、钻铤 SY/T5446-92 油井管无损检测方法钻杆焊缝超声波探伤 SY/T5447-92 油井管无损检测方法超声测厚 SY/T5448-92 油井管无损检测方法钻具螺纹磁粉探伤 SY/T5824-93 钻杆分级检验方法 SY/T5956-2004 钻具报废技术规定 SY/T5987 钻杆国外订货技术条件 SY/T 6427 钻柱设计和操作限度的推荐作法 SY/T6474 新套管、油管和平端钻杆现场检验方法 SY/T6508 油井管无损检测方法非铁磁体螺纹渗透探伤 API Spec 5D 钻杆规范 3 要求 3.1使用过的钻具，应进行尺寸检测和探伤检测，包括接头体、管体、接头螺纹的结构尺寸和损伤检验，根据检测结果进行分级评价，未经检验或不满足要求的钻具应停止使用。 3.2修理后的钻具，应进行加工后的检验。 3.3 螺纹车修后应在表面处理前测量紧密距和单项参数，修理后的螺纹应进行表面处理。如需在钻井现场检测螺纹紧密距，对于表面经磷化或镀铜处理的螺纹，紧密距要求值均按SY/T5987标准镀铜的推荐值判定。 3.4直径和壁厚检测量具的分辨力应不低于0.1mm，直径测量按照每120°测量一次，壁厚按照螺旋型分布测量，数据不少于6个，长度检测量具的分辨力应不低于0.5mm，螺纹参数的检测量具分辨力应不低于0.01mm。
钻具管理人员的职责 及钻具管理、检查标准 一、钻具管理服务合同乙方责任 1、乙方选配2人专门与甲方联系负责此项工作。 2、按甲方书面要求如数发送单井所需钻具、工具、接头及补送套管， 到井场后由井队技术员清点后签发。 3、由专人到现场回收清点钻具、工具、接头及剩余套管规格、数量， 由井队技术人员和回收工作人员共同确认。 4、回收的钻具、工具、接头分类上管架摊开排放整齐，清洗全部公母 扣，清除管体内外附存物，保护好回收备用套管。并向甲方汇报钻 具、备用套管的使用情况，制定修理计划。 5、建立钻具、工具、接头的送井、回收及现存台帐；套管回收分类状 况及送井数量规格台帐；钻具、工具、接头送修台帐；每月向甲方 出具报表。 6、根据情况变化调整管架，维护场地平整，保持排水道畅通，维护工 具索具完好。 7、由于乙方未能履行有关与井队交接手续，或在倒运过程中没有做到 有效的监控，造成钻具、工具、接头的损坏、丢失等，由乙方照价 赔偿。 8、按照钻具、工具、接头、套管的检查、保养、使用、存放API标准， 规范维护保养检查钻具、工具、接头、及套管。将回收的钻具、工 具、接头及套管进行外观检查，作标记，划分等级，分级分类上管
架排齐，挂标牌，逐根涂丝扣油。经甲方同意后将检出该送修的部 分装车送修，送修后经检验合格后收回。 9、及时完成甲方临时交办的工作。 10、次月1-5日由甲方确认上月完成工作量（钻具、工具送井、回收 次数等）及服务情况，作为结算依据。 11、乙方必须随时掌握所管钻具、工具的去向，以防丢失。 二、钻具的管理与使用标准 1、钻具的发放与回收 （1）、新、旧钻具出站前一律打钢印、统一标记。标记内容为：钢号和钻具编号等。 （2）、钢印打在外螺纹接头螺丝消失端光面上；对车有应力分散槽的接头，钢印应打在外螺纹接头表面专门刻槽内。 （3）、钻铤、钻杆车制螺纹后仍在外螺纹处打钢印。钻杆切头对焊，也仍需在对焊后的接头上打钢印。 （4）、钻具出站装车时，应按内、外螺纹接头分别排顺，长短有别。 （5）、经检验并有合格标记的钻具才能送井。钻具送井时，卡片随钻具一起送井，由钻井技术员负责签收。 （6）、送井钻具经井队验收，其质量不符合钻井设计要求者，井队有权拒绝签收。回收或转井钻具卡片所有内容填写清楚，管子站或相应单位方予以回收或转井。钻具卡片由钻井技术员填写。 （7）、钻具必须及时回收。钻具回收后，其内、外表面和螺纹部分必须及时清洗。
冲蚀是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的 一类磨损现象。其定义可以描述为固相表面同含有固相粒子的流体接触做相对运动其表面材料所发生的损耗。携带固相粒子的流体可以是高速气流，也可以是液流。 天然气中的固相杂质在高速流动时会冲蚀管壁，这对管壁有非常大的剪切和冲蚀作用。而不同的天然气输量会造成管道中天然气速度、固相速度、固相浓度等参数沿管道剖面不断变化从而使得混合物的冲蚀能力发生变化。流体及磨粒速度、冲蚀角度、冲蚀时间、硬度等影响因素，弯头曲率半径和外形改变对其冲蚀磨损也有较大影响。 对针形节流阀进行气固两相流冲刷磨蚀的数值仿真，得到节流阀阀腔受介质冲蚀严重的部位，提出了降低节流阀冲蚀磨损率的措施。 粒子对材料的冲蚀程度可以用冲蚀率来衡量，其定义为单位重量粒子对材料造成的重量损失。冲击角指粒子入射轨迹与靶材表面的夹角。粒子的速度是影响材料冲蚀率的重要因素，当介质的流速大于冲蚀临界流速，粒子的冲击速度与材料的冲蚀率:ε=Kv n。当粒子的尺寸在20~200μm之间时，磨损率与粒子尺寸(假定为球形)成正相关； 而当粒子的大小增加到临界值D时，粒子的大小继续增加，磨损率却 几乎保持不变，这种现象称为“尺寸效应”。相对颗粒高速撞击壁面 产生的冲蚀磨损，接触磨损对材料的磨损程度要小的多。 对材料冲蚀的研究多采用旋转冲蚀试验机来完成。采用开放式系统, 混有磨料颗粒的高压水完成对试件的冲蚀作用后不再循环使用, 从而避免了旋转冲蚀试验机冲蚀作用变弱（经与试件和器壁碰撞后会
发生破碎、尺寸减小等现象）的缺点。随着颗粒冲击角的逐步增大, 冲蚀速率呈现了先增大, 当冲击角为。时冲蚀速率达到45°最大值, 后减小, 直至冲击角达到90°。对于脆性材料颗粒的垂直入射角低于15°时对材料有剧烈冲蚀作用。塑性材料在15～30°冲蚀角时,冲蚀磨损 率出现最大值,脆性材料在一般情况下最大冲蚀磨损率在接近90°冲 蚀角处。 当入射角偏向弯头内管壁时，最大冲蚀率随着入射角的增大而增大。当入射角偏向外侧管壁时，入射角为15°时弯头的最大冲蚀率最大。弯头的最大冲蚀率在曲率半径为2D 时较小，当曲率半径大于3D 时，随着曲率半径的增大，弯头的最大冲蚀率随之减少。方形弯头的最大冲蚀率小于相同曲率半径的圆形弯头。所以通过改变弯头的曲率半径和外形，都可以减小弯头的最大冲蚀磨损速率。冲蚀磨损的最大位置发生在弯头入口成50°的位置。 k －ε湍流模型、Schnerr － Saur 空化模型、随机轨道模型、冲蚀磨损模型、k-ε双方程模型、拉格朗日离散相模型。冲蚀方程包括Finnie 的切削磨损方程、Bitter 的变形和切削磨损方程及Tulsa 大学的冲蚀磨损模型。 常见的壁面碰撞恢复方程包括Forder的恢复系数以及Grant 等 的stochastic 恢复系数 高温差含固多相流三通失效机理复杂，存在金属热疲劳，露点腐蚀及冲蚀磨损等多种形式。 激波驱动气固两相流原理能应用于冲蚀磨损试验研究中，建成的
砌筑砂浆：用于砌筑砖、石等各种砌块的砂浆。 产品优点： a.具有优异的施工和易性和粘结能力 b.具有优异的保水性，使砂浆在更佳条件下胶凝的更为密实，并可在干燥砌块基面都能保证砂浆有效粘结 c.具有塑性收缩、干缩率低特性，最大限度保证墙体尺寸稳定性 d.胶凝后具有刚中带韧的力学性能 抹灰砂浆：涂抹在建筑物或建筑物构件表面的砂浆。 产品优点： a.能承受一系列外部作用 b.有足够的抗水冲能力，可以用在浴室和其他潮湿的房间抹灰工程中 c.减少抹灰层数，提高工效 d.良好的和易性使施工好的基面光滑平整、均匀 e.具有良好的抗流挂性能、对抹灰工具的低黏性、易施工性 f.砂浆保水性能好，硬化后不产生裂缝 g.具有良好的水蒸气渗透性 h.更好的抗裂、抗渗性能 瓷砖粘结剂：用于粘贴陶瓷砖、抛光砖以及花岗岩之类的天然石材 产品优点： a.施工先进，抗垂性，施工质量和效率得到大幅提高 b.节约材料用量，可实现薄层粘结 c.粘结力强，减少分层和剥落，避免空鼓、开裂 d.简单方便，质量容易控制 e.保护环境，无有毒添加物 保温砂浆：聚苯乙烯颗粒添加纤维素、胶粉、纤维等添加剂的具有保温隔热性能的砂浆 产品优点： a.加水即可使用，施工方便 b.粘结强度高，不易空鼓、脱落 c.物理力学性能稳定、收缩率低、防止收缩开裂或龟裂 d.可在潮湿基面上施工 e.干燥硬化块，施工周期短 f.绿色环保，隔热效果卓越 g.密度小，减轻建筑自重，有利于结构设计 保温板配套砂浆：保温板的粘结剂和保护砂浆 产品优点： a.对基底和聚苯乙烯板有良好的粘结力 b.有足够的变性能力（柔性）和良好的抗冲击性 c.表面可选择多种装饰饰面材料 d.自身重量轻，对墙体要求低，能直接对混凝土和砖墙上使用 e.环保无毒，节约大量能源
1、塑性材料的微切削理论 1958 年Finnie I. 提出塑性材料的微切削理论。他认为当尖锐的磨粒划过靶材表面时，会将材料切除而产生磨损。同时第一个给出了较完整定量表达冲蚀率与冲蚀角和冲击速度之间的关系：材料的磨损体积与磨粒的质量和速度的平方(即磨粒的动能)成正比，与靶材的流动应力成反比，与冲角成一定的函数关系。切削模型非常适用于塑性材料小冲角、多角形磨粒的冲蚀磨损，而对于不很典型的延性材料(例如一般的工程材料)，冲角较大(特别是冲角α＝90°)、非多角形磨粒(如球形磨粒)的冲蚀磨损则存在较大的偏差。并且，磨粒入射速度与靶材磨损体积之间的二次方关系也不是理想数值2，而为2.2-2.4，这已在Finnie I.的有关文献中得到修正。 2、基于单点冲蚀的切削模型（绝热剪切与变形局部化磨损理论、基于应变量的模型） Hutchings于1979 年在用钢球冲击低碳钢试验中对变形唇分析，认为在高应变率下材料将产生很高的温升，首先是使变形过程绝热化，其次是变形的局部化将形成绝热剪切带，他第一次把绝热剪切与变形局部化的概念引入冲蚀磨损过程。 3、变形磨损理论 1963年，Bitter提出冲蚀磨损可分为变形磨损和切削磨损两部分，90°冲击角下的冲蚀磨损和粒子冲击时靶材的变形有关。他认为反复冲击产生加工硬化，并提高材料的弹性极限，粒子冲击平面靶的冲击应力(σ)小于靶材屈服强度(σs)时，靶材只发生弹性变形；当σ＞σs时，形成裂纹，靶材产生弹性和塑性两种变形。他从能量的观点出发，推导出变形磨损量W D和切削磨损量W C，粒子的速度v，冲击角度α，变形磨损系数ε和切削磨损系数Q之间的代数关系式，总磨损量为两者之和。 4、弹塑性压痕破裂理论 70年代末，Evans等人提出了弹塑性压痕破裂理论，他们认为在压痕区域下形成了弹性变形区，而后在负荷的作用下，中间裂纹从弹性区向下扩展，形成径
浅谈丙乳砂浆的特性及其应用 摘要：丙乳砂浆由于具有优异的粘结、抗裂、防水、防氯离子渗透、耐磨、耐老化等性能，是一种新型混凝土建筑物的水泥基护面修补材料，和树脂基修补材料相比具有成本低、耐老化、易操作、施工工艺简单及质量容易保证等优点。可在水工混凝土建筑物各种老化加固处理中使用和推广。 关键词：丙乳；丙乳砂浆；防渗；防水；防腐护面；修补材料。 一、丙乳砂浆特性 丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的简称，是一种高分子聚合物的水分散体，是一种水泥改性剂，是由南京水利科学研究院科研成果直接转化而成的产品，1986年已通过水利部鉴定，1988年获国家科技进步三等奖。已列入《工业建筑防腐设计规范》（GB50046-95）作为化工耐腐蚀材料。加入水泥砂浆后为聚合物水泥砂浆，属于高分子聚合物乳液改性水泥砂浆，适用于水利、公路、工业及民用建筑等钢筋混凝土结构的防渗、防腐护面和修补工程。 丙乳砂浆中聚合物膜弹性模量较小，它使水泥浆体内部的应力状态得到改善，可以承受变形而使水泥石应力减少，产生裂缝的可能性也减少，同时聚合物纤维越过微裂缝，起到桥架作用，缝间都有聚合物纤维相连，所形成的均质聚合物框架，作为填充物跨过已硬化的微裂缝，限制微裂缝的扩展，微裂缝常在聚合物膜较多处消失，显示聚合物的抗裂作用；另外，聚合物有减水作用，使砂浆的水灰比减小，聚合物膜填充了水泥浆体的孔隙，切断了孔隙与外界的通道，起到密封的作用。 1、丙乳砂浆的主要物理力学性能 丙乳砂浆与传统用环氧树脂砂浆相比，更显示其优越性，不仅成本低，而且施工方便，并适合潮湿面粘结，克服了环氧砂浆常见其膨胀系数大于基混凝土而易开裂脱落的缺点，丙乳砂浆施工与普通砂浆相似，可人工涂抹，也可机械喷涂，与基础温度适应性好，耐大气老化，使用寿命同普通水泥砂浆。 1.1、优异的粘结性能。丙乳砂浆与同灰浆比普通水泥浆相比，与老砂浆及钢板的粘结强度提高4倍以上。丙乳砂浆不仅和老砂浆（混凝土）有很高的粘结强度，而且它的弹性模量、热膨胀系数与基底混凝土更接近，是一种非常优异的新老混凝土粘结和修补材料。 1.2、抗渗能力强。丙乳砂浆的密实性远远优于同种灰浆比普通砂浆，抗氯离子渗透能力提高8倍以上，抗水渗透性提高3倍以上，2天吸水率降低10倍，抗渗性提高115倍。 1.3、耐腐蚀性能好。丙乳砂浆能耐2％以下硫酸，5％以下盐酸、硝酸
钢结构镀锌涂层冲蚀磨损表面形貌及粗糙度摘要：我国西北地区风沙特殊环境对该地区钢结构的耐久性和安全性影响严重。利用风沙环境侵蚀实验系统、扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜(LSCM)研究钢结构镀锌涂层受风沙冲蚀磨损损伤行为和损伤形貌，并分析其表面粗糙度。结果表明：涂层材料的冲蚀损伤行为更加依赖于冲蚀角度，在不同冲蚀角度下风沙流对涂层材料的冲蚀磨损过程同时存在类似表面划伤和挤压变形剥落；涂层材料的冲蚀坑深度随着冲蚀速度的增大而增加，在90°时冲蚀坑深度大于45°时的冲蚀坑深度；在相同的冲蚀速度下，45°时表面平均粗糙度Sa和均方差Sq较90°时大，在相同的冲蚀角度下，Sa和Sq均随速度的增大而增大。在冲蚀中后期，粒子对凹凸不平的表面冲蚀磨损破坏严重，试件表面峰谷的形成和破坏导致冲蚀率增加。 关键词：风沙环境；镀锌涂层；冲蚀磨损；冲蚀形貌；粗糙度 0 引言 我国西北地区分布着广泛的沙漠，沙漠及周边地区分布着众多通信塔、输电铁塔和铁路电车输电塔等镀锌钢结构体系，由于长期遭受风沙的侵蚀作用，这些钢结构涂层受风沙冲蚀磨损破坏严重，使得其容易锈蚀，导致构件承载力下降，安全性和耐久性降低。基于以上固体粒子冲蚀磨损问题，国内外学者对其进行了大量的研究。目前，国外关于固体颗粒对材料的冲蚀磨损研究主要集中在金属材料、管道、工程塑料、钢结构涂层、混凝土和玻璃等方面，主要研究了不同试验工况下不同材料的冲蚀磨损对比，冲蚀形貌分析和固体颗粒对材料的冲蚀模拟研究[1-
3]，关于材料受单颗粒子冲击研究也较多[4-6]。而国内关于工程材料受单颗粒子冲击研究主要集中在玻璃、陶瓷和混凝土方面[7-9], 关于风沙环境对工程材料的冲蚀磨损研究主要集中在混凝土和钢结构油漆涂层方面，研究在试验方法、冲蚀磨损机理、评价指标和材料的抗冲蚀磨损措施等方面取得了一些进展[10-13]，而对于工程中常用的镀锌涂层受风沙气固两相流的冲蚀磨损损伤形貌和粗糙度研究很少。 采用气流挟沙喷射法，通过模拟风沙环境侵蚀实验系统，SEM和LSCM研究了钢结构表面镀锌涂层在不同风沙环境下的冲蚀率与冲蚀角度关系，冲蚀磨损损伤行为，冲蚀磨损形貌和表面粗糙度，研究成果可为我国西北地区风沙环境下钢结构镀锌涂层的耐久性评价及防护提供依据。 1 试验 1.1试样参数 基体材料选用Q235普通低碳钢薄钢板，其化学成分为：0.15% C、0.5% Mn、0.045% P、0.2% Si 、0.01% S、0.13% Cr和0.17% Ni，其余为Fe，基体尺寸80 mm×80 mm×3 mm。按《金属覆盖层钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》(GB/T13912—2002)要求，采用热浸镀锌方法制备镀锌涂层，镀锌层厚度150 μm，锌液各元素的质量分数为：0.44% Pb、0.02% Cd、0.07% Fe、0.1% Mg、4% Al和Zn。利用纳米压痕仪对镀锌涂层进行纳米压痕试验，随机选取3个试样，每个试样选取10个点进行测量，结果取平均值，得到涂层的弹性模量E和硬度H分别为90.9 GPa和0.88 GPa。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/0115288077.html, T型管道的冲蚀磨损数值模拟分析 作者：彭方现闫宏伟李亚杰袁飞 来源：《当代化工》2020年第03期 Numerical Simulation Analysis of Erosion Wear of T-junction PENG Fang-xian，;YAN Hong-wei，;LI Ya-jie，YUAN Fei （School of Mechanical Engineering， North University of China， Shanxi Taiyuan 030051，China） 因為管道运输具有结构简单、运输量大、高效节能等一系列的优点，所以管道运输作为目前最主要的流体介质运输方式被广泛使用，成为继公路、铁路、航空、水路等运输方式后的第五大运输方式[1-4]。但是在管道使用过程中由于流体介质中不可避免地携带的一些微小颗粒物体，会随着流体介质的流动不断地冲刷管道内壁面，对管道内壁面造成冲蚀磨损的现象，造成管道壁面破裂发生泄漏事故，产生巨大的环境污染及经济损失[5-7]。所谓冲蚀磨损，就是指小颗粒以一定的速度和角度对靶材表面进行撞击，使靶材的表面产生损耗。石油化工、航空航天、能源机械等领域广泛地存在冲蚀磨损现象，这也是设备失效的主要原因之一，对企业的安全生产造成重大影响，越来越引起国内外学者的普遍关注。 近年来，国内外一些有关专家学者采用科学实验或数值模拟分析的研究方法对不同类型下的油气管道的冲蚀问题进行了大量的深入研究。Vigolo， D[8]等将实验结果与理论粒子追踪模型预测的轨迹进行比较，确定了黏性边界层在延迟粒子和降低与基板的碰撞速率方面的作用。随着计算机的发展，计算流体动力学软件也逐步应用于流体仿真计算中。Thiana A等[9，10]在弯头外半径和几种不同的流动条件模拟了最大侵蚀速率、侵蚀位置。闫宏伟等[11]研究了颗粒直径、入口速度及质量流量分别对弯头冲蚀速率的影响。许留云等[12]得出了弯管的弯曲外侧70°～90°之间的位置为冲蚀磨损最严重的部位。 三通管件在化工行业中的应用也比较广泛，三通的主要功能是为了引导管内流体介质分流或者合流，改变了其内部流体介质的流动方向，三通部件通过使管道中的流体介质在分流或者合流过程中产生了较大扰动，进一步促使管内流动介质发生摩擦、碰撞，并加剧冲蚀现象的形成，因此受到冲蚀磨损的程度比直管严重50倍。其更容易发生泄漏危害。例如，我国迪那气田曾发生泄漏事故的原因，即为，三通发生穿孔而导致泄漏此外。陈宇等[13，14]研究了异面三通管在不同工况下的冲蚀磨损规律。梁金川等[15]分析了T型管道内部的流体介质的速度场和 压力场。何兴建等[16]分析了T型弯头的冲蚀情况，得出了在T型弯头盲管区域产生了漩涡，充当保护垫作用，能减缓壁面冲蚀。;除了三通管道本身结构、环境、材料因素的影响外，三通管道也会受到流体介质的速度、颗粒质量流量及颗粒形状等一系列的流体自身特征的影响。
冲蚀磨损是指液体或固体以松散的小颗粒按一定的速度或角度对材料表面进行冲击所造成的一种材料损耗现象或过程。它广泛存在于机械、冶金、能源、建材、航空、航天等许多工业部门，已成为材料破坏或设备失效的重要原因之一[63~65]。 根据流动介质和所携带相的特点，可以将冲蚀磨损分为六种不同的类型[66]：(1)喷砂型冲蚀，即气体介质携带固体颗粒对材料的冲蚀，其工程实例为烟气轮机、锅炉管道等出现的破坏；(2)水滴冲蚀(又称雨蚀)，即气体介质携带液滴对材料的冲蚀，其工程实例为高速飞行器、汽轮机叶片出现的破坏等；(3)泥浆(又称料浆)冲蚀，即液体介质携带固体颗粒对材料的冲蚀，其工程实例如水轮机叶片、泥浆泵叶轮出现的破坏；(4)气蚀(又称空蚀)，即液体介质携带气泡对材料的冲蚀，工程实例如船用螺旋桨、高压阀门密封面出现的破坏；还有两种类型为三相流冲蚀，即(5)气体介质同时携带液滴和固体颗粒对材料的冲蚀；(6)液体介质同时携带气泡和固体颗粒对材料的冲蚀。本文研究的冲蚀磨损主要是固液两相，可以归到上述的第 3 类。 1958 年，从Finnie. I 第一个冲蚀理论－微切削理论提出以来，许多研究者提出了一些关于冲蚀的模型[67~74]，但到目前为止，人们仍未能全面揭示材料冲蚀的内在机理[75]。Finnie. I 解释了塑性材料在多角形磨粒、低冲击角下的磨损规律，但对高冲击角或脆性材料的冲蚀偏差较大；1963 年，Bitter[76]提出变形磨损理论，该理论在单颗粒冲蚀磨损试验机上得到验证，合理地解释了塑性材料的冲蚀现象，但缺乏物理模型的支持。Levy[77]在大量实验的基础上提出来的锻压挤压理论：使用分步冲蚀试验法和单颗粒寻迹法研究冲蚀磨损的动态过程。该理论较好地解释了显微切削模型难以解释的现象。1979 年，Evans 等人提出的弹塑性压痕破裂理论[78]。大量试验证明，该理论很好地反映了靶材和磨粒对冲蚀磨损的影响，试验值和理论值也较吻合，但不能解释脆性粒子以及高温下刚性粒子对脆性材料的冲蚀行为。Tilly[79]提出二次冲蚀理论，它用高速摄影术、筛分法和电子显微镜研究了粒子的破裂对塑性靶材冲击的影响，较好地解释了脆性粒子的大入射角冲蚀问题。Hutching 提出了绝热剪切与变形局部化磨损理论，该理论第一次把变形临界值作为材料性质的衡量指标，由材料的微观结构所决定。流体冲蚀理论目前已建立了两个理论，一个是Springer 理论，它用以解释气蚀及液滴冲蚀中存在孕育期、加速期、最大冲蚀及稳定冲蚀区。另一个是Thiruvengadam 理论，它提出冲蚀强度的概念，用简单的图解法估算特定条件下材料耐冲蚀寿命与冲蚀强度之间的关系，但与实际情况有较大的偏离。影响冲蚀磨损包括材料内在因素和环境因素，这在国内许多书籍和文献[80]已做了大量论述，对材料的耐冲蚀性能与其内在因素的关系，以及环境、冲击角度、粒子大小、速度等因素对冲蚀的影响，研究人员持不同的观点[81~83]。 流速流态对冲刷磨损具有十分重要的影响，通过研究流体力学因素的影响程度，有助于深入认识冲刷磨损的机理[84,85]。在流态发生突然变化的部位（如突然扩充、收缩等），这种恶性循环会造成过流部件的过早失效。流体的流动状态，不仅取决于流速，而且与流体的物性、设备的几何形状有关[86]。 近几十年人们试着寻找某些通用或关键的流体力学参数来解释冲刷磨损速度, 其中包括流速[87]、雷诺数[88]、传质系数[89], 近壁处的湍流强度(near-wall turbulence)[90]。在工程上或实验室研究中, 流速往往是唯一的和可控制的力学指标, 人们借以提出临界流速概念[91], 美国石油学会还制定出适合油气开采过程的临界流速计算公式。但不同学者得出的临界流速各不相同, 这与每个学者采用的不同实验方法有关, 临界流速本身是否存 在也受到质疑。 流体及磨粒速度、冲击角度、冲蚀时间、硬度等也是影响冲刷磨损的重要因素。冲击角的影响与靶材类型有关，塑性材料在20°～30°角冲击时破坏最大[97]。文献[98]认为，材料发生冲刷磨损存在一个冲击速度的门槛值，低于这个数值不产生冲蚀磨损，只发生弹性变
常用钻具紧扣扭矩表 ZQ100液压大钳与扭矩对应关系 注：1）扭矩大时：起钻必须上下倒换钻具。2）每次起钻必须错扣起钻，释放应力并有记录。 3）钻具钢号前面必须有标准的字母。
新钻具钢号规定 钻具重量参照表
(1页) 常用钻具使用技术参数（单位：mm） 钻铤尺寸及工作参数
（2页） 方钻杆：1）方钻杆表面不应有裂纹，结疤，剥层，不允许在表面焊补缺陷或焊标尺。2）方部和圆角要平整。3）方钻杆的对边宽不得小于原尺寸的12mm。4）方钻杆台肩使用标准与钻铤相同。 加重钻杆：1）127mm加重钻杆接头外径不得小于155，最小台肩面宽度不得低于9。2）88.9mm加重钻杆接头外径不得小于119，最小台肩面宽度不得低于6.5。 螺纹：1）数字型，内平型剩余牙顶宽应＞0.83。2）51/2～65/8FH, 51/2～85/8REG剩余牙顶宽不少于0.64。3）磨尖牙数均不能大于4扣。4）螺纹不应有严重腐蚀和泥浆冲蚀痕迹。 台肩平面：1）台肩平面应平整光滑，没有径向伤痕，刺痕，无毛刺。2）台肩平面因粘结或撞击呈凹凸不平者，在靠内圆处应保持完好，其完好部分最窄处宽度应达到相应尺寸钻具60％的使用台肩宽度，凡凸出处必须锉平。3）磨损后的台肩宽度包括倒角宽度。4)内螺纹镗孔直径±不得超过1.5mm（23/8，27/8钻杆，31/2钻铤±不得超过1.2mm）。5）外螺纹伸长在50.8内不得超过0.75mm。 直线度：1）8～12m长钻杆直线度应≤6mm，2）大于9m长钻铤直线度应≤6mm，小于9m长钻铤直线度应≤5mm。3）方钻杆直线度应≤8mm。 4）加重钻杆直线度应≤5mm。 钻具稳定器 为20％，二类钻杆偏磨为35％。
钻具管理与使用 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
钻具管理人员的职责 及钻具管理、检查标准 一、钻具管理服务合同乙方责任 1、乙方选配2人专门与甲方联系负责此项工作。 2、按甲方书面要求如数发送单井所需钻具、工具、接头及补送套管，到 井场后由井队技术员清点后签发。 3、由专人到现场回收清点钻具、工具、接头及剩余套管规格、数量，由 井队技术人员和回收工作人员共同确认。 4、回收的钻具、工具、接头分类上管架摊开排放整齐，清洗全部公母 扣，清除管体内外附存物，保护好回收备用套管。并向甲方汇报钻 具、备用套管的使用情况，制定修理计划。 5、建立钻具、工具、接头的送井、回收及现存台帐；套管回收分类状况 及送井数量规格台帐；钻具、工具、接头送修台帐；每月向甲方出具 报表。 6、根据情况变化调整管架，维护场地平整，保持排水道畅通，维护工具 索具完好。 7、由于乙方未能履行有关与井队交接手续，或在倒运过程中没有做到有 效的监控，造成钻具、工具、接头的损坏、丢失等，由乙方照价赔 偿。 8、按照钻具、工具、接头、套管的检查、保养、使用、存放API标准， 规范维护保养检查钻具、工具、接头、及套管。将回收的钻具、工 具、接头及套管进行外观检查，作标记，划分等级，分级分类上管架
排齐，挂标牌，逐根涂丝扣油。经甲方同意后将检出该送修的部分装 车送修，送修后经检验合格后收回。 9、及时完成甲方临时交办的工作。 10、次月1-5日由甲方确认上月完成工作量（钻具、工具送井、回收次 数等）及服务情况，作为结算依据。 11、乙方必须随时掌握所管钻具、工具的去向，以防丢失。 二、钻具的管理与使用标准 1、钻具的发放与回收 （1）、新、旧钻具出站前一律打钢印、统一标记。标记内容为：钢号和钻具编号等。 （2）、钢印打在外螺纹接头螺丝消失端光面上；对车有应力分散槽的接头，钢印应打在外螺纹接头表面专门刻槽内。 （3）、钻铤、钻杆车制螺纹后仍在外螺纹处打钢印。钻杆切头对焊，也仍需在对焊后的接头上打钢印。 （4）、钻具出站装车时，应按内、外螺纹接头分别排顺，长短有别。 （5）、经检验并有合格标记的钻具才能送井。钻具送井时，卡片随钻具一起送井，由钻井技术员负责签收。 （6）、送井钻具经井队验收，其质量不符合钻井设计要求者，井队有权拒绝签收。回收或转井钻具卡片所有内容填写清楚，管子站或相应单位方予以回收或转井。钻具卡片由钻井技术员填写。 （7）、钻具必须及时回收。钻具回收后，其内、外表面和螺纹部分必须及时清洗。
预防管内井喷失控的技术研究 慕武 作者简介： 慕武 1962年2月生，1981年7月毕业于重庆石油学校钻井专业，钻井工程师，长期从事于钻井现场工作。 主题词：管内井喷失控预防研究 内容提要：因起、下钻过程中操作不当或起钻中因钻头泥包等原因，引起起、下钻过程中的井漏，甚至井喷时。因种种原因会发生管内回压凡尔等内防喷工具失效或方钻杆接不上，导致管内井喷失控事故的发生。该文就怎样预防和处理这样的失控事故进行了技术方法研究与探讨。 管内发生外溢，甚至井喷失控事故 起下钻过程中因钻具内防喷工具未装或使用不当或内防喷工具失效时，有时会发生环空不溢泥浆，而管内却会发生外溢、甚至井喷的事故；或在井喷后因没有抢接回压凡尔及方钻杆（方钻杆上提前安装了上、下球阀），关闭环空后导致管内井喷；或井喷后同时从环空和管内井喷，因没有安装剪切闸板封井器，导致管内井喷失控事故。就怎样避免或杜绝类似管内井喷失控事故的发生，对我们现有的井控安全工艺提出了新的更高的要求。 现有内防喷工具的使用原则及弊端 管内防喷工具是装在钻具或油管管柱上的专用工具，用来封闭钻具或油管的中心通孔，与井口防喷器组配套使用。下面以某井使用5//×9.19钻杆为例来说明此问题。 现场常用的方钻杆球阀、钻杆回压凡尔（威德福回压阀、箭形回压阀等）、投入式单向阀、旁通阀等皆属管内防喷工具。 内防喷工具的作用是当发生井喷时，一方面用井口防喷器组封闭井口环形空间，内防喷工具藉以保护水龙头冲管、水龙带与立管管线，防止管内井喷失控。因此，在生产井即将打开油气层前及以后的钻进过程中或在探井的整个钻进过程中，提前安装和使用管内防喷工具以确保安全作业。 在方钻杆上安装方钻杆上、下球阀（旋塞）以确保安全作业。 旁通阀是为了避免在整个钻进过程中钻头喷嘴因各种原因被堵死而无法建立循环时，使用旁通阀。在钻进油、气、水层前此阀接在投入式单向阀之上，如果没有接投入式单向阀，最好把此阀直接与钻头相接。 当井涌压井过程或井漏堵漏时发生堵水眼等事故时，卸掉方钻杆，投入∮50.8的钢球（或尼龙球），再接上方钻杆，循环泥浆，将球送至阀座锥孔处，封闭水眼，泵压上升5～15Mpa（可根据钻井需要设计）时销钉剪断，阀座受压继续下移，甚至排泄孔全部打开为止，这时可进行压井或堵漏作业。 在钻进过程中通常并不装设钻杆回压凡尔，因为在钻井液的长期冲蚀下易使回压凡尔受到冲蚀损坏，丧失封隔钻具中孔的作用。而且一旦发生井喷，由于钻杆回压凡尔的障碍，很难获得关井立管压力的真实数据，从而影响压井作业的实效。再者因钻具内回压凡尔的阻挡，钻进过程中测不到近井底处的井斜数据；或发生卡钻、堵水眼等复杂事故时，如果带有旁通阀，可进行压力骤变法进行解卡或堵漏。但要进行近钻头爆炸松扣、炸开钻头水眼进行泡油解卡及堵漏等措施
冲蚀磨损基础知识 （参考信息，由成都全息精密硬质合金流体控制提供） 冲蚀磨损是指液体或固体以松散的小颗粒按一定的速度或角度对材料表面进行冲击所造成的一种材料损耗现象或过程。它广泛存在于机械、冶金、能源、建材、航空、航天等许多工业部门，已成为材料破坏或设备失效的重要原因之一[63~65]。 根据流动介质和所携带相的特点，可以将冲蚀磨损分为六种不同的类型[66]：(1)喷砂型冲蚀，即气体介质携带固体颗粒对材料的冲蚀，其工程实例为烟气轮机、锅炉管道等出现的破坏；(2)水滴冲蚀(又称雨蚀)，即气体介质携带液滴对材料的冲蚀，其工程实例为高速飞行器、汽轮机叶片出现的破坏等；(3)泥浆(又称料浆)冲蚀，即液体介质携带固体颗粒对材料的冲蚀，其工程实例如水轮机叶片、泥浆泵叶轮出现的破坏；(4)气蚀(又称空蚀)，即液体介质携带气泡对材料的冲蚀，工程实例如船用螺旋桨、高压阀门密封面出现的破坏；还有两种类型为三相流冲蚀，即(5)气体介质同时携带液滴和固体颗粒对材料的冲蚀；(6)液体介质同时携带气泡和固体颗粒对材料的冲蚀。本文研究的冲蚀磨损主要是固液两相，可以归到上述的第 3 类。 1958 年，从Finnie. I 第一个冲蚀理论－微切削理论提出以来，许多研究者提出了一些关于冲蚀的模型[67~74]，但到目前为止，人们仍未能全面揭示材料冲蚀的内在机理[75]。Finnie. I 解释了塑性材料在多角形磨粒、低冲击角下的磨损规律，但对高冲击角或脆性材料的冲蚀偏差较大；1963 年，Bitter[76]提出变形磨损理论，该理论在单颗粒冲蚀磨损试验机上得到验证，合理地解释了塑性材料的冲蚀现象，但缺乏物理模型的支持。Levy[77]在大量实验的基础上提出来的锻压挤压理论：使用分步冲蚀试验法和单颗粒寻迹法研究冲蚀磨损的动态过程。该理论较好地解释了显微切削模型难以解释的现象。1979 年，Evans 等人提出的弹塑性压痕破裂理论[78]。大量试验证明，该理论很好地反映了靶材和磨粒对冲蚀磨损的影响，试验值和理论值也较吻合，但不能解释脆性粒子以及高温下刚性粒子对脆性材料的冲蚀行为。Tilly[79]提出二次冲蚀理论，它用高速摄影术、筛分法和电子显微镜研究了粒子的破裂对塑性靶材冲击的影响，较好地解释了脆性粒子的大入射角冲蚀问题。Hutching 提出了绝热剪切与变形局部化磨损理论，该理论第一次把变形临界值作为材料性质的衡量指标，由材料的微观结构所决定。流体冲蚀理论目前已建立了两个理论，一个是Springer 理论，它用以解释气蚀及液滴冲蚀中存在孕育期、加速期、最大冲蚀及稳定冲蚀区。另一个是Thiruvengadam 理论，它提出冲蚀强度的概念，用简单的图解法估算特定条件下材料耐冲蚀寿命与冲蚀强度之间的关系，但与实际情况有较大的偏离。影响冲蚀磨损包括材料内在因素和环境因素，这在国内许多书籍和文献[80]已做了大量论述，对材料的耐冲蚀性能与其内在因素的关系，以及环境、冲击角度、粒子大小、速度等因素对冲蚀的影响，研究人员持不同的观点[81~83]。 流速流态对冲刷磨损具有十分重要的影响，通过研究流体力学因素的影响程度，有助于深入认识冲刷磨损的机理[84,85]。在流态发生突然变化的部位（如突然扩充、收缩等），这种恶性循环会造成过流部件的过早失效。流体的流动状态，不仅取决于流速，而且与流体的物性、设备的几何形状有关[86]。
钻具断落是钻井过程中经常碰到的事故。有的情况比较简单,处理起来比较容易,往往会一次成功。有的处理起来就比较麻烦,?因为钻具断落之后,往往伴随着卡钻事故的发生。如果处理不慎,还会带来新的事故。如果造成事故摞事故的局面,那就很难收拾了。因此我们必须慎重的研究这个问题。 第一节钻具事故发生的原因 造成钻具断落事故的原因不外乎疲劳破坏、腐蚀破坏、机械破坏及事故破坏,但它们之间不是独立存在的，往往是互相关联互相促进的,但就某一具体事故来说,可能是一种或一种以上的原因造成的。 一.疲劳破坏: 这是钢材破坏的最基本最主要的形式。金属在足够大的交变应力作用下,会在局部区域产生热能,使金属结构的聚合力降低,?形成微观裂纹,这些微裂纹又沿着晶体平面滑动发展,逐渐连通成可见的裂纹。一般来说,裂纹的方向与应力的方向垂直,故钻具疲劳破坏的断面是圆周方向的。形成疲劳破坏的原因有: 1.钻具在长期工作中承受拉伸、压缩、弯曲、剪切等复杂应力,?而且在某些区域还产生频繁的交变应力,如正常钻进中中和点附近的钻具、处理卡钻事故时的自由段钻具以及在弯曲井眼中运转的钻具,当这种应力达到足够的强度和足够的交变次数时,便产生疲劳破坏。 2.临界转速引起的振动破坏:钻柱旋转速度达到临界转速时,会使钻具产生振动,有纵向振动和横向摆动两种形式,同时在一定的井深这两种形式的振动还会重合在一起,这种振动会使钻具承受交变应力,促使钻具过早地疲劳。各种钢质钻杆的临界转速及两种振动重合时的井深列于表2-1,作为参考。 表2-1 钢质钻杆的临界转速及两种振动重合时的井深 钻杆直径,mm 60.3 73.0 88.9 101.6 114.3 127.0 139.7 转盘转速,r/min 110 130 160 185 210 235 260 两种振动重合时的井深,m 701 597 488 424 366 305 299 2865 2438 2012 1707 1524 1372 1219 6400 5486 4511 3871 3414 3048 2743 9754 7925 6705 6005 5334 4846 3.钻进时的跳钻、别钻,?既使钻具产生纵向振动,又使钻具产生横向振动,对受压部分的钻具破坏极为严重,所以在砾石层中钻进,最容易发生钻铤事故。 4.钻具在弯曲的井眼中转动,?必然以自身的轴线为中心进行旋转,这部分钻杆靠井壁的一边受压力,离井壁的一边受拉力,每旋转一圈,拉、压应力交变一次,如此形成频繁的交变应力,促使钻具早期破坏。 5.天车、转盘、井口不在一条中心上,转盘本身形成了一个拐点,井口附近的钻具就好像在弯曲井眼中转动一样,产生了交变应力。 6.将弯钻杆接入钻柱中间,?弯钻杆本身和与其上下相连接的钻杆都要产生弯曲应力。如这段钻具和狗腿井段相遇时,所产生的交变应力将是相当大的。 二.腐蚀破坏: 钻具在恶劣的环境中储存或工作,都会产生腐蚀,这是钻具提前损坏的普遍原因。 有时几种腐蚀会同时发生,但是总是以某一种腐蚀形式为主要破坏原因。由于腐蚀使管
喷嘴冲蚀磨损的定义、特点和喷嘴冲蚀的种类 引言 喷嘴是进行各种表面强化、表面喷涂、表面清洗、表面改性和喷射切割等机械设备的关键部件之一，广泛应用于机械、石油、化工、汽车、船舶和冶金等行业。实际应用过程中，喷嘴的冲蚀磨损相当严重，致使喷嘴工作效率低、寿命短，生产过程中需要频繁地更换喷嘴，不但降低了生产效率，而且增加了生产成本。针对这一情况，近年国内外已研制出不少耐磨喷嘴，使得喷嘴的质量和使用寿命有了明显改观。但就生产现状而言，喷嘴的冲蚀磨损现象仍然比较严重，远未达到企业要求。为此，需进一步开发、设计、研制具耐磨性能、生产效率及寿命更高的新型喷嘴。 一、冲蚀磨损的定义 冲蚀磨损广泛存在于机械、冶金、能源、建材、运输、航空及军工等许多工业部门，成为引起设备失效或材料破坏的一个重要原因，英国科学家eyre认为冲蚀磨损占工业中经常出现的磨损破坏总数百分子八。据有关资料统计：飞机发动机在多尘埃地区飞行，其寿命可降低至正常寿命的1/10；在所发生事故的锅炉管道中约有1/3是由于冲蚀磨损比至通部分的磨损大约严重50倍；泥浆泵，杂质泵的过流部件损坏约为50％以上是由冲蚀磨损引起的。 冲蚀磨损（crosion wear）是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的一类磨损现象。其定义可以描述为固体表面同含有固体粒子的流体接触做相对运动其表面材料所发生的损耗。携带固体粒子的流体可以是高速气流，也可以是液流，前者产生喷砂型冲蚀，后者则称为泥浆型冲蚀。造成冲蚀的粒子比被冲蚀的材料硬度大，冲击速度高时，软粒子甚至称为泥浆型冲蚀。从广义上讲，大自然的风雨对建筑造成的破坏及地形地貌时间的演变都包括有冲蚀作用，这种现象在工程上称为冲蚀，而在自然界则称为水土流失。冲蚀磨损是现代工业生产中常见的一种他磨损形式，是造成机器设备及其零部件损坏报废的重要原之一。因此，探讨冲蚀磨损的产生和机理，对改善设备零部件的使用和提高其使用寿命有着重要意义。