復(fù)合材料密封艙的電偶腐蝕探究及有限元分析.pdf

1、復(fù)合材料壓力容器以輕質(zhì)量、高強(qiáng)度、高比模量等優(yōu)越性廣泛用于海洋石油裝備中。深水防噴器密封艙就是在2124型鋁合金內(nèi)襯外用T700碳纖維增強(qiáng)材料纏繞加工而成。由于存在較大電位差,在深水環(huán)境中難免發(fā)生電偶腐蝕。本論文針對(duì)性的研究了表面粗糙度、力矩、海水濃度、時(shí)間、電流這五個(gè)環(huán)境因素對(duì)碳纖維復(fù)合材料與鋁合金電偶腐蝕性能的影響規(guī)律。通過建立實(shí)驗(yàn)室等效加速模型,對(duì)碳纖維復(fù)合材料與鋁合金間的腐蝕電流進(jìn)行測(cè)量,并利用掃描電子顯微鏡、超景深三維顯微鏡、

2、體式顯微鏡等表征手段對(duì)兩試樣腐蝕形貌進(jìn)行觀察,同時(shí)運(yùn)用電子天平和手動(dòng)粗糙度儀器對(duì)腐蝕進(jìn)行定性測(cè)量。其后運(yùn)用X-熒光射線衍射儀對(duì)腐蝕之后的試樣做物相分析。結(jié)果表明:腐蝕后的鋁合金因嚴(yán)重腐蝕,出現(xiàn)不同程度的點(diǎn)蝕,質(zhì)量減輕;而碳纖維復(fù)合材料表面有CaCO3存在,質(zhì)量增加,同時(shí)樹脂開裂,其與碳纖維脫粘。電流加速了電偶腐蝕,其被認(rèn)定為碳纖維本身破壞的主要原因。隨著研磨條件和施加力矩的提高,試樣腐蝕越來越嚴(yán)重,但是達(dá)到一定程度之后,腐蝕越來越輕微。

3、而隨著人工海水濃度、浸泡時(shí)間、施加電流的增加,試樣腐蝕嚴(yán)重程度一直增加。
　　 同時(shí)長期工作在3000米水下的高壓環(huán)境下的密封艙,屈曲失效是其主要的破壞形式。本文利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)容器進(jìn)行模擬計(jì)算,得到的臨界失穩(wěn)壓力為12.61MPa,然后對(duì)模擬的實(shí)際容器進(jìn)行爆破和水壓試驗(yàn),輕微失穩(wěn)時(shí)的外壓是12.9MPa,爆破時(shí)的壓力為13.1MPa,試驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果比較一致吻合。最后用ANSYS/PDS模塊對(duì)密封艙進(jìn)行概率分析