超高强度钻杆低温断裂性能及裂纹扩展特征研究

超高强度钻杆在冬季低温环境下容易发生脆性断裂事故,为了从断裂力学角度揭示其冷脆现象的本质,采用ZBC2302-D型示波冲击试验机,获得了不同温度下超高强度钢在冲击断裂过程中的力-位移曲线,并对比分析了冲击功、起裂功和裂纹扩展功之间的变化关系。采用国家标准GB 4161—2007中的计算公式,计算了冲击试样的裂纹扩展量Δa和阻抗应力强度因子K_R;同时,引入K_R阻力曲线,得到超高强度钻杆在不同温度下的剩余强度图。结果表明,当冲击试样开始出现裂纹时,随温度降低,钻杆的初始起裂应力有所增加,出现硬化现象。当钻杆出现一定长度的裂纹时,随温度降低,阻抗应力强度因子越来越小,而且降低速度越来越快,剩余强度也表现出相同的变化趋势。随温度降低,材料抵抗裂纹扩展的能力逐渐下降,表明钻杆在低温下更容易断裂。     

高倍泡沫加速泄漏LNG扩散的有效性模拟试验

泡沫灭火剂在扑灭液体火灾中起到重要作用,关于低温液体蒸气云扩散控制的研究也逐渐得到应用。通过小尺寸模拟试验验证高倍泡沫加速泄漏LNG扩散的有效性,设计并进行了低温液体自然蒸发和高倍泡沫覆盖低温液体两个对照试验,测量了竖直方向上10个高度处的温度及装置整体质量,从而获取了低温液体蒸气到达泡沫层顶端时温度及蒸发速率的变化情况。结果表明,与未添加泡沫的情况对比,高倍泡沫的覆盖使泄漏低温液体在1 800 s内的蒸发量减少了6.4%,如果时间更长则减少的比例更多,且蒸发出的低温液体穿过泡沫层后蒸气温度可达0℃左右,而未添加泡沫时同等高度处蒸气温度为-75℃左右。0℃时,LNG蒸气密度已明显小于空气密度,此温度下LNG蒸气会迅速向上扩散,而不至在地表积聚,由此证明高倍泡沫能够加速泄漏低温液体蒸气向上扩散,减小了低温液体蒸气在地面积聚并引发火灾爆炸事故的可能性,从而证实了高倍泡沫加速泄漏LNG扩散的有效性。     

基于可靠度理论的RBI修正模型研究

基于风险的检测技术包括定性RBI判断和定量RBI计算,定性判断得到风险相对的高低,风险相对较低者则不必进行定量RBI计算,风险高者再进行下一步定量RBI计算。在API581中,国外风险分析统计表明,石化企业的风险分布范围有一个所谓的"二八"现象,即"80%的风险是由20%的设备引起",中高风险以上的设备范围一般在20%左右。但我国十套装置风险分析结果发现,这个结论在我国并不适用,我国中高风险设备往往在40%左右。论文分析了API581在中国应用的局限性,引入可靠度理论计算设备失效概率,预估未来的失效概率或可靠度,可以完整地以RBI方法在得知失效后果和失效概率下,评估出此设备在整个系统中所处的地位,从而适当地分配检测、维修资源,在RBI完成后再进行风险评价进而完成风险评估过程。     

温度对钢材CTOD断裂韧性的仿真实验分析

由于钢材具有强度高、质量轻、材质均匀、环保可回收利用等诸多优点,被广泛用于桥梁建设中。然而低温环境下钢材的韧性降低,加上钢材内部缺陷、加工工艺等因素的影响,钢结构桥梁易发生脆性断裂。本文采用三点弯曲试样,通过对不同温度下钢材CTOD断裂韧性进行仿真模拟和研究分析,结果表明,在-40℃低温环境下,钢材的断裂韧性变得极差,CTOD值降幅达到257%;为预防钢材的脆性断裂,可以采用P-V曲线和CTOD值来评判钢材断裂韧性的好坏,为钢结构桥梁防脆断措施提供参考作用。     

船舶LNG加注站风险评估体系的研究

为评估船舶LNG加注站的整体风险,根据人员、设备设施、环境、管理4个方面的重要性,采用博弈论组合赋权云模型法构建船舶LNG加注站的风险评估模型,并进行实例验证。结果表明：该模型可以得出人员、设备设施、环境、管理4个方面的风险等级及船舶LNG加注站的整体风险等级,这对船舶LNG加注站的风险评估具有重要意义。     

石化装置综合风险分析方法研究

为有针对性地对石化装置失效后果进行风险分析和经济风险计算,将RB.eye软件与API 581相结合,提出一种创新的石化装置综合风险分析研究方法。首先对一套装置中的设备和管道使用RB.eye软件得到风险矩阵进行风险分级,根据分级结果,筛选出高风险设备和管道。然后对筛选出的设备和管道运用API 581进行后果风险分析。并运用此方法研究催化重整预处理装置。结果表明:将RB.eye软件与API 581相结合的方法能够快速筛选风险分析目标,有助于有针对性地进行后果风险分析。     

无人机锂离子电池高低温极端环境适应性研究

为有效指导无人机(UAV)开展极端环境应急救援工作,利用极端高低温环境试验舱,开展高温10～60℃和低温-30～0℃环境下无人机飞行试验,探究极端环境对无人机电池性能的影响。研究表明:高温环境对电池性能的影响出现在50℃以上,当环境温度超过50℃时,电池温度不能得到很好控制;当环境温度低于-15℃时,无人机起飞耗费较大电量;当环境温度低于-25℃,无人机将无法正常飞行。     

基于风险的检验(RBI)在国内合成氨装置中的应用

利用API581基于风险的检验原理,采用RISKWISE分析软件对九江石化合成氨装置中的设备和管道进行了风险评估;并在装置采用的工艺、不同装置的设备和管道的失效机理和计算出的风险分布这3方面,将其风险评估结果与国内兄弟单位完成的其他合成氨装置的风险评估结果进行了比对;其结果体现了我国目前合成氨装置的设备和管道风险的大致分布,可供我国其他合成氨装置的风险评估参考,也为制定我国合成氨装置基于风险检验的法规标准提供了相关数据;同时,对国内采用针对装置的基于风险的检验的新模式进行了探讨。     

EGSB反应器的低温运行性能研究

对膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器在低温(10～15℃)条件下的运行状况和污泥特性进行研究.结果表明,EGSB反应器在10～15℃的低温条件下能够稳定高效运行.当进水COD质量浓度低至114mg/L或高达3600mg/L(有机负荷高达23kg COD·m-3·d-1)时,COD去除率均能维持在70%左右.与中温(32～35℃)相比,低温时颗粒污泥的沉速相对较低,但不低于15m/h,不会被冲出反应器而造成污泥流失.低温时,颗粒污泥的产甲烷活性明显降低,COD去除率也明显降低,但液体上升流速的提高能改善泥水的传质效果,提高COD去除率.在HRT=0.9h、液体上升流速Vup=3.0m/h左右的运行条件下,反应器内温度由35℃降到15℃时,K由0.391 × 103降到0.107×103,COD去除率由84.32%降到68.9%.但当Vup由3.0m/h提高到4.2m/h时,K由0.107×103提高到0.254×103,COD去除率也由68.9%提高至76.7%.低温时,EGSB反应器的抗温度冲击能力很强.低浓度时,EGSB反应器的抗pH冲击能力不强,但随着进水COD浓度的提高,其抗DH冲击能力逐渐增强.EGSB反应器在低温低浓度条件下运行时需添加碱度以维持反应器内适宜的pH值.     

野外极端低温环境人体皮肤温度变化研究

为明确不同极端低温环境与防护装备下,日间清醒和夜间睡眠状态下各部位皮肤温度变化特征,在-16 ℃～-30 ℃极端低温环境下,采用皮温测量系统对实验对象5个代表性部位（胸部、手臂、大腿、小腿和脚趾）皮肤温度进行测试。结果表明:日间测试胸部温度相对最高,大腿和小腿在实验中后期出现温度反转。夜间除脚趾外,各部位皮肤温度变化差异较小,大腿温度相对最高,小腿温度与其他部位分离。研究结果可为低温环境下防护服研发与保暖效果评价提供参考。     

某小区X型号电梯制动器制动臂开闸顶杆螺栓失效分析

通过断口分析和力学性能试验对顶杆螺栓的断裂失效原因进行了分析。结果表明:失效螺检属于脆断,裂纹源主要起始于螺纹根部;依据GB/T 3098.1-2010,失效螺栓的冲击性能、金相组织不满足标准要求;失效螺栓内部的非金属夹杂物主要由硫化物及氧化物组成,在低温环境下一定程度上会加剧螺栓局部产生应力集中,降低材料的塑性和韧性。最后针对上述失效原因,提出了改进措施和建议。     

考虑设备跌落的天然气计量站失效后果计算方法

天然气计量站阀门多且检定流程中频繁使用桁车，常规天然气站场的失效后果计算方法难以评估由此带来的影响及后果。为此，在API 581标准基础上，考虑阀门截断作用对机械损伤事故的影响，选取管段组储气量为最大天然气泄漏量，并以动量定理为依据，研究了桁车失效所引发的设备跌落事故，建立了潜在影响面积计算模型；将影响面积内损伤的管段及设备、泄漏的天然气、伤亡的人员等折算为经济损失，形成了考虑设备跌落的天然气计量站失效后果计算方法；将该方法应用于某天然气计量站。研究结果表明:设备跌落事故损失金额为机械损伤事故的3倍；当考虑设备跌落事故时，管段风险等级由低级上升为中低级。研究结果可为天然气计量站失效后果评价提供理论支撑。     

基于RBI技术的海上平台延期服役静设备定量化安全评估技术

针对海上延期服役平台静设备的安全风险评估与控制问题,应用RBI风险评估技术的评估理论和方法对海上延期服役平台静设备的定量化安全管理方法进行了实践和探索,并选择某延期服役平台进行风险分析相关结论的工程验证。其具体过程是运用定量RBI技术,首先根据工艺流程和介质特点对海上平台静设备分别进行了物流回路和损伤回路的划分,并以此为基础对延期服役平台静设备的安全风险进行定量评估,进而得出各静设备单元的失效可能性、失效后果及风险等级,最后通过得出的损伤模式、损伤机理及对应的腐蚀速率,从而制定针对性的检测策略。将利用这些检验策略所检测出的真实情况与分析结论进行对比,最终验证了RBI技术在延期服役平台静设备风险评估方面具有很强的适用性。     

LNG储罐泄漏危险性影响因素分析

LNG(液化天然气)泄漏后产生大量的蒸汽,蒸汽的扩散受液池尺寸、泄漏区域地面类型、环境条件的影响,为了研究以上因素对LNG蒸汽扩散的影响,以方便采取事故预防措施,采用ALOHA软件对以上因素影响甲烷UFL(爆炸上限)、LFL(爆炸下限)、1/2LFL在下风向扩散的最远距离进行了定量分析,划分了可能发生火灾或者爆炸的危险区域,得出LNG泄漏到水面、混凝土地面、湿沙层、干沙层上危险性依次降低。选取水面温度分别为5℃、10℃、15℃、25℃,围堰尺寸分别为400 m2、600 m2、800 m2、1 000 m2,环境温度分别为-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃时,对下风向甲烷体积分数分布进行定量分析,结果表明,甲烷UFL、LFL、12LFL扩散最远距离随水面温度、围堰尺寸、环境温度增加而逐渐增大。     

含堆焊层临氢设备HTHA敏感性评价修正方法

加氢反应器等高温临氢设备由于长期在高温高压含氢或氢与硫化氢环境下服役,可能会出现高温氢腐蚀(HTHA)、氢脆等损伤现象,直接关系到装置的长期稳定可靠运行。为了防止出现氢损伤现象,多采用奥氏体不锈钢单层或多层堆焊技术。针对RBI技术中HTHA模块对于含堆焊层结构的临氢设备在评估时并未考虑堆焊层的影响,从氢扩散理论出发,考虑堆焊层的影响,提出采用有效氢分压的方法开展HTHA敏感性Pv因子的计算,并改进了E347+E309L双层堆焊层结构的临界Pv修正因子。     

高含硫气田集气站设备定量风险评价

为预防高含硫天然气泄漏事故和制定设备检测策略,对集气站设备进行定量风险评价。利用DNV Leak数据库得到集气站关键设备的同类失效频率,利用API 581标准对同类失效频率修正得到失效频率。用PHAST软件计算4种典型泄漏孔尺寸的燃烧爆炸和毒性的影响区域范围,确定设备的燃烧爆炸风险和毒性风险。结果表明,利用该方法能够确定设备风险大小顺序。     

高温干热强辐射环境人的耐受极限探索北大核心CSCD

为突破WBGT指标在热环境使用的局限性,准确评估人体热应力,利用人工环境舱使75名大学生在相对湿度40%,温度37℃、40℃、43℃,辐射强度0、1 kW/m^(2)、2 kW/m^(2)环境下进行重度强度劳动,实时监测生理和心理指标,采用方差分析、建立多元回归线性模型及拟合曲线的方法,探究生理指标变化规律和相关性,借助问卷调查在主观感觉层面进行补充。结果表明,皮肤温度受辐射因素变化最显著,且与口腔温度对耐受时长贡献率为1∶1.2,心率随时间变化的三次拟合曲线拟合度最高,R~2为0.949,最终基于不同TEQ和生理参数确定高温干热强辐射环境下新的人体耐受极限。在该环境下应加强防辐射措施;借助拟合曲线可预测心率,新耐受极限可为评估高温政策在该环境的适用性提供参考。     

3-甲基吡啶-N-氧化物热稳定性分析

为了评估反应体系发生热失控时引发3-甲基吡啶-N-氧化物分解的可能性,采用差示扫描量热仪(DSC Q20)对3-甲基吡啶-N-氧化物在不同升温速率下的催化分解过程进行了试验研究。采用Kissinger法和Starink法计算热分解反应的活化能和指前因子。根据得到的活化能,计算3-甲基吡啶-N-氧化物在不同温度下到达最大反应速率所需要的时间(TMRad),结合可能性评估判据进行评估。结果表明:3-甲基吡啶-N-氧化物的分解由两部分组成;两种方法计算得到的活化能较为接近;当冷却失效,反应体系热失控温度达到448 K时,3-甲基吡啶-N-氧化物发生分解的可能性为高级,当温度为433~443 K时,可能性为中级,而当温度低于428 K时,可能性为低级。     

硝酸异辛酯热安定性的实验研究

使用加速量热仪(ARC)研究硝酸异辛酯(EHN)的热分解,得到热分解温度随时间的变化曲线,自放热速率、分解压力随温度的变化曲线以及分解压力随升温速率的变化曲线。分析在绝热条件下硝酸异辛酯的热分解反应动力学和热分解过程,计算表观活化能、指前因子和反应热等参数。根据绝热热分解的起始温度和反应热数据,给出硝酸异辛酯在反应危险度等级中的分类,并计算在75℃时的反应风险指数。     

舰船战损评估分析方法研究

对舰船战损分析方法进行系统的分析与建模,对不同武器的炸点分布进行模拟,分析在接触爆炸和非接触爆炸作用下舰船主要设备的破坏模式,分析在爆炸火球、破片和冲击波超压破坏下设备损伤的计算模型,建立设备的冲击响应模型,提出设备的破坏判据,给出爆炸作用下舰船生命力评估的计算机仿真计算方法,并通过数学建摸和模拟分析对系统在破坏环境下的损伤概率进行分析,运用模糊评估法计算系统的生命力指标。计算结果表明,该方法可直观地分析出生命力设计较弱的环节。