復合材料密封艙的電偶腐蝕探究及有限元分析.pdf

1、復合材料壓力容器以輕質量、高強度、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型鋁合金內襯外用T700碳纖維增強材料纏繞加工而成。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。本論文針對性的研究了表面粗糙度、力矩、海水濃度、時間、電流這五個環(huán)境因素對碳纖維復合材料與鋁合金電偶腐蝕性能的影響規(guī)律。通過建立實驗室等效加速模型,對碳纖維復合材料與鋁合金間的腐蝕電流進行測量,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兩試樣腐蝕形貌進行觀察,同時運用電子天平和手動粗糙度儀器對腐蝕進行定性測量。其后運用X-熒光射線衍射儀對腐蝕之后的試樣做物相分析。結果表明:腐蝕后的鋁合金因嚴重腐蝕,出現(xiàn)不同程度的點蝕,質量減輕;而碳纖維復合材料表面有CaCO3存在,質量增加,同時樹脂開裂,其與碳纖維脫粘。電流加速了電偶腐蝕,其被認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,試樣腐蝕越來越嚴重,但是達到一定程度之后,腐蝕越來越輕微。

3、而隨著人工海水濃度、浸泡時間、施加電流的增加,試樣腐蝕嚴重程度一直增加。
　　 同時長期工作在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對容器進行模擬計算,得到的臨界失穩(wěn)壓力為12.61MPa,然后對模擬的實際容器進行爆破和水壓試驗,輕微失穩(wěn)時的外壓是12.9MPa,爆破時的壓力為13.1MPa,試驗結果和模擬結果比較一致吻合。最后用ANSYS/PDS模塊對密封艙進行概率分析