小口徑不銹鋼管內(nèi)表面抗黏附機(jī)理及其制備技術(shù)研究.pdf

1、小口徑不銹鋼管因其良好的抗腐蝕性能一直被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、食品、半導(dǎo)體及核工業(yè)等需要運(yùn)輸腐蝕性流體的領(lǐng)域中，而其內(nèi)表面的抗液體黏附性能則是影響其輸送效率、耐腐蝕性及傳送流量精度的一個(gè)重要影響因素。然而，目前關(guān)于固體表面的液體黏附機(jī)理研究相對(duì)較少，并無(wú)法為管道內(nèi)表面的制備提供有效的理論支持。同時(shí)，限于面向上述領(lǐng)域的不銹鋼管具有的內(nèi)徑小及長(zhǎng)徑比大的特點(diǎn)，現(xiàn)有內(nèi)表面加工制備技術(shù)并無(wú)法滿足市場(chǎng)對(duì)不銹鋼管日益增長(zhǎng)的表面質(zhì)量需求。因此，研究管道內(nèi)表面

2、液體黏附機(jī)理及其抗黏附管道內(nèi)表面制備技術(shù)具有極其重要的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
　　為明確固體表面的液體黏附機(jī)理，本文通過對(duì)機(jī)加工表面的微觀幾何形貌進(jìn)行分析與表征，提出了基于簡(jiǎn)化三角波表面輪廓模型的固-液-氣三相系統(tǒng)熱力學(xué)狀態(tài)方程，并建立了固體表面液滴瞬時(shí)接觸角與系統(tǒng)自由能關(guān)系模型，從而確定了影響固-液-氣三相接觸線動(dòng)態(tài)移動(dòng)過程的主要影響因素。同時(shí)，通過在具有各向異性特性的本征疏水高分子有機(jī)材料與本征親水的金屬材料表面上進(jìn)行液滴的靜態(tài)接觸

3、角測(cè)量實(shí)驗(yàn)，分別分析表面粗糙度與化學(xué)成分對(duì)平行與垂直紋理方向接觸角的影響規(guī)律，以驗(yàn)證所建立的理論模型的正確性。最后，提出了表面輪廓溝槽導(dǎo)致的能量壁壘與化學(xué)成分影響的潤(rùn)濕狀態(tài)是表面抗液體黏附能力的主要影響因素，為管道抗黏附內(nèi)表面制備確定了研究方向。
　　從降低固體表面能量壁壘角度出發(fā)，綜合分析管道自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及現(xiàn)有管道內(nèi)表面拋光工藝方法優(yōu)缺點(diǎn)，最終采用電化學(xué)拋光方法對(duì)小口徑管道內(nèi)表面進(jìn)行拋光處理。在分析電化學(xué)拋光材料去除機(jī)理的基礎(chǔ)上

4、，從裝置總體機(jī)械結(jié)構(gòu)、電解液加熱、電解液循環(huán)、檢測(cè)系統(tǒng)和裝置數(shù)控系統(tǒng)五個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化，最終自行搭建了面向小口徑不銹鋼管道內(nèi)表面的電化學(xué)拋光裝置。在此裝置基礎(chǔ)上，進(jìn)行了電化學(xué)工藝參數(shù)對(duì)管道內(nèi)表面拋光質(zhì)量影響的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與普通圓柱形工具電極相比，具有螺旋溝槽結(jié)構(gòu)的工具電極有效的提高了管道內(nèi)電解液的更新速度，提高了管道內(nèi)表面的拋光質(zhì)量;電流密度、工具電極轉(zhuǎn)速、工具電極進(jìn)給速度、電解液溫度、電解液流速、加工間隙及