储氢气瓶用钢4130X的氢脆敏感性试验研究

针对储氢气瓶设计制造中的材料与氢气介质的相容性问题,本文参考ISO 11114-4:2005标准及应力腐蚀试验方法,分别采用CT、WOL试样对4130X材料的抗氢致开裂能力进行了试验研究。CT试验结果显示4130X材料在标准所要求的加载条件下,在90℃、90MPa的氢气环境中具有良好的抗氢致开裂能力;WOL试验结果证明4130X的应力强度因子K_I加载至53.39MPa·m~(1/2)时,不会发生氢致开裂现象。在后续研究中,应增大加载的K_I值,以得到材料在高压氢气环境中的临界应力强度因子KIH值。     

高压临氢环境中材料氢脆测试方法讨论

材料的高压氢脆问题是氢气储运中所常见的,针对材料氢脆性能的评价试验方法在国际上已经有许多标准发行,我国尚无相关标准,本文即针对材料氢脆的测试方法进行了介绍及讨论。根据载荷作用机制的不同,材料高压氢脆的测试方法可以分为三大类,分别为圆片试验方法、基于断裂力学的试验方法与基于慢应变速率拉伸的试验方法。这三类试验方法根据试样形式的不同会有所变动,在材料性能测试中所检测的指标也会有所不同,需根据工程实际进行合理选择。此外,为了推进材料氢脆性能评价研究,需加快对高压氢气试验装备的研发。     

316L不锈钢抗氢性能研究现状

随着氢能的发展,尤其是国内加氢站建设出现爆发式增长,必须考虑临氢材料的氢脆问题.奥氏体不锈钢因其相对更好的抗氢腐蚀能力,在高压氢环境下的氢脆研究日益成为关注的焦点,其中316L不锈钢尤其具有代表性,在加氢站储氢压力容器和管道上均有应用.为此本文对316L抗氢性能的研究现状进行了较系统的分析、归纳和探讨.     

步冷及充氢对2.25Cr1Mo钢韧脆转温度的影响

通过步冷处理对2.25Cr1Mo钢进行了回火脆化,通过电化学方法对回火脆化试样进行了充氢。测定了三种状态下,即原始状态、回火脆化状态及回火/充氢状态材料的韧脆转变温度。结果表明,回火/充氢状态的2.25Cr1Mo母材和焊缝韧脆转变温度最高,回火状态次之,原始状态最低。     

T23钢水冷壁管泄漏与防止

HCM2S是在T22（2．25Cr-1Mo）钢的基础上,吸收了钢102的优点而改进成的。它在600℃的强度比T22高93％,与钢102相当。但由于C含量降低,加工性能和焊接性能优于钢102,在一些情况下可以焊前不预热;当壁厚小于等于8mm时,焊后可不热处理。该钢已获得ASME锅炉压力容器规范CASE2199认可,被命名为SA213-T23,简称T23钢。T23钢是超临界、超超临界锅炉水冷壁的最佳选择材料。     

高压压缩氢气塑料内胆复合气瓶内胆选材的探讨

高压压缩氢气塑料内胆复合气瓶是目前国际上氢燃料电池汽车主要的储氢容器.国内制造商缺乏对该类气瓶的生产经验,技术储备有限,开发难度较大.本文通过整理国际及国内产品标准对塑料内胆的要求、分析在气瓶整个生命周期中内胆可能发生的变化两方面内容,探讨了作为技术难点之一的塑料内胆选材问题,对该类气瓶未来的制造及内胆材料开发工作具有...     

珠光体耐热钢服役过程中组织及性能演化

准确评定电站锅炉用珠光体耐热钢的使用寿命具有重要的价值,对不同运行工况条件下的20G和12Cr1Mo V的显微组织和性能演化规律进行了分析,试验结果显示,随着服役时间的增加,20G耐热钢的球化程度加深,碳化物向晶界扩散,形成链状分布,12Cr1Mo V耐热钢的珠光体形成细长状分布于晶界处,削弱了晶界强度,使得抗拉强度和屈服强度下降,不能满足标准要求,随着高温短时过热程度的加剧,20G耐热钢的晶粒尺寸增加,形成粗大的魏氏组织,严重降低力学性能。     

煤制气注入对储气库井油管腐蚀行为分析北大核心CSCD

为解析煤制气中CO_(2)和H_(2)共存环境下不同材质油管的腐蚀行为,促进煤制气技术发展,结合文23储气库工况,分别对P110 Cr13S、L8013Cr、P110(低碳合金钢)3种材质油管进行汽液两相动态高温高压腐蚀试验和应力腐蚀开裂试验,并利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)分析腐蚀产物,研究了CO_(2)环境、CO_(2)和H_(2)共存环境下3种材质油管的腐蚀行为。结果表明:2种环境下3种材质油管腐蚀速率从小到大均为P110 Cr13S、L8013Cr、P110;煤制气中H_(2)不会导致3种材质油管发生氢致开裂,可使油管表面腐蚀产物膜鼓泡破裂造成腐蚀加剧,但因Cr_(2)O_(3)膜的保护,H_(2)对P110 Cr13S、L8013Cr等13Cr耐蚀管材影响不大,主要加速了P110碳钢的腐蚀;在高质量浓度氯离子下P110 Cr13S材质抗点蚀能力优于L8013Cr材质。因此,建议文23储气库优先选用P110 Cr13S材质油管。     

岩爆相似材料的最优配比试验研究

为了对云南某矿山深部白云岩进行相似材料优选,以细砂、水泥、石膏、硼砂和减水剂为原料,采用正交试验原理确定了以石膏水泥比、掺砂率、掺水率、硼砂含量为影响因素的4因素4水平正交设计方案。对试件模型进行单轴抗压和巴西劈裂试验,得到相似材料抗压及抗拉强度、抗压抗拉比、弹性模量,通过方差和极差分析研究了各影响因素对研究指标影响的显著性。研究结果表明:掺砂率对单轴抗压强度和抗拉强度的影响较显著,单轴抗压强度随石膏水泥比和掺砂率的增大逐渐降低,抗拉强度随掺砂率的增大逐渐降低;抗压抗拉比随着掺水率的增加逐渐增加;弹性模量随着石膏水泥比的增加逐渐下降。通过多元线性回归分析得出白云岩相似材料配比的经验方程,经计算得出该矿山深部白云岩相似材料的最优配比为:石膏水泥比3. 1∶1,掺砂率59%,掺水率20%,硼砂含量0. 4%,减水剂含量0. 3%。     

高压、超高压油气井装备抗内压强度设计计算分析*

为解决传统计算公式与方法已几乎无法满足目前对高压、超高压油气井装备强度设计的需求,利用理论分析方法,对不同抗内压强度计算公式进行详细分析,引入压力容器行业高压、超高压的计算公式与方法,并对某高温高压井抗内压强度进行分析,提出适用于超高压油气井的油套管抗内压强度计算公式。研究结果表明:不同抗内压强度公式的基本思想与设计准则不同,在使用时应注意限制条件,现有的抗内压强度计算公式不适用于高压、超高压油气井,材料性能不能充分利用且存在一定安全隐患;对超过100 MPa的油气井,可以采用弹塑性理念计算抗内压强度,对于油套管可以减小强度等级同时增加壁厚来满足抗内压强度要求。研究结果对高压、超高压油气井装备抗内压强度设计具有一定参考价值。     

基于氢气充放试验及数值模拟的储氢气瓶安全评价

储氢气瓶是新能源汽车的重要储能设备,其可靠性直接关系到汽车的安全性。研究了不同环境温度下,35 MPa铝合金内胆车用储氢III型气瓶在充放气时的最终温度和应力分布情况,并对其安全性进行了评价。借助试验测试平台,在不同温度下进行了实际充放试验。试验过程中无漏气现象,且最终温度符合要求,表明储氢气瓶在试验条件下是安全的。由此,在获得了储氢气瓶充放时热响应规律的基础上,对不同温度下的氢气充放过程进行了数值模拟,得到其应力分布情况。结果表明,储氢气瓶复合层的应力远小于其材料抗拉强度,即内胆和复合层的强度均可视为满足要求。研究结果可为储氢气瓶的试验开展、安全评价、寿命预测提供依据。     

高低温冲击条件下CO_2驱注入管失效危险性试验研究

为预防CO_2驱油过程中CO_2注入管受高低温冲击而发生沸腾液体扩展蒸气爆炸(BLEVE)事故,以某油田CO_2驱使用的P110钢注入管为研究对象,借助高低温冲击试验箱及自主设计的CO_2爆炸测试系统,研究在CO_2介质低温及地热反复作用下缺陷油管BLEVE失效的行为,并通过金相分析和力学测试,研究高低温冲击对CO_2驱注入管失效危险性的影响。结果表明,高低温反复冲击后缺陷油管爆炸破损程度加剧,且失效压力明显下降;力学性能和金相分析结果显示,高低温反复冲击使油管内马氏体转变为索氏体,油管屈服强度、抗拉强度和硬度普遍降低,在CO_2高压注入过程中油管BLEVE失效的危险性显著增大。     

氢化物诱致金属稳态裂纹扩展数学模型理论研究

在温度和裂尖速度恒定、平面应变和小范围氢化物沉淀条件下,给出了考虑氢扩散、氢化物沉淀、非机械能量流和氢化物/固溶变形等多物理场的耦合效应的数学模型.导出了应力态金属中氢固态溶解度解析表达式,可用于描述不同弹性性态及任意几何形状的氢化物,其中氢化物和金属相假设为具有完全各向异性的力学性态.研究表明,当接近氢化学平衡和临近应力强度因子阈值裂纹扩展时,静水应力平台在临近裂尖氢化物沉淀的区域产生.静水应力平台强烈依赖于远场氢浓度和温度,但几乎与金属材料的屈服强度和硬化特性无关.同一静水应力也在产生氢化物的裂尖后面出现.裂尖场附近的特性用于估计远场氢浓度阈值(而且发现低于此阈值时不会产生氢化物沉淀)和应力强度因子阈值.当归一化应力强度因子接近零时,临近应力强度因子阈值的裂尖场产生,它可由氢化物沉淀区域的常静水应力体现.随着归一化应力强度因子值的增加,裂纹扩展裂尖场从阶段Ⅰ演化到阶段Ⅱ,氢化物沉淀区域的实际尺寸减小并偏离平台水平,裂尖场附近的力学响应基本和金属中不充有氢的工况一致,此时裂尖场强烈依赖于远离裂尖场的氢浓度.     

长管拖车气瓶声发射技术定位检测方法分析

长管拖车气瓶是盛装有危险介质的高压储运设备,能否进行及时有效的检验,是保障其安全可靠运行的关键。我国开始长管拖车气瓶的应用、研究时间不长,相关积累不充分,而现有的水压试验法对危险性缺陷不敏感。声发射检测是动态缺陷整体检测的有效方法,将其应用于长管拖车气瓶的检测可节省大量的时间和人力、物力。对框架式长管拖车气瓶进行了不拆车声发射定位试验,测定了瓶体上断铅源声发射信号随距离衰减的曲线,采用数值分析方法得到曲线拟合方程式,探讨总结出定位过程中声发射采集的关键参数——门槛、探头间距和声速的设定方法和初始值,以及拖车结构对定位的影响,为长管拖车气瓶声发射定期检验工作的开展提供了参考,在分析定位源强度、定位方法研究方面有重要意义。     

氢氩混合气（5%∶95%）在空气中可爆性实验研究

为研究氢氩混合气（5%∶95%）在空气中爆炸时所对应氢、氧极限含量,按照爆炸性测试标准EN 1839—2017,测试氢氩混合气在与空气的总混合气体中不同占比时的可爆性。研究结果表明:氢氩混合气（5%∶95%）在总混合气体中体积分数为76.018%~86.029%时,总混和气体具有爆炸危险性,与之对应能够发生爆炸的最低氢气体积分数为3.8%,最低氧气体积分数为2.93%,不具有爆炸性的最高氧含量为2.72%,该值较ISO 10156—2017《气体和气体混合物-气瓶阀口选择用潜在燃烧性和氧化能力的测定》中规定的极限氧含量低,研究结果可为氢氩气与空气的混合气体爆炸事故预防提供新的参考。     

电力配电房在火灾下的有限元模拟分析

针对钢框架结构形式的电力配电房在基本荷载组合工况下构件承载能力的关键问题,运用ABAQUS有限元分析软件对模型进行空间静力分析,得出电力配电房在各种工况下的最不利荷载及其位置;针对电力配电房在火灾工况下构件耐火性能的关键问题,运用ABAQUS模拟分析其在火灾工况下的温度场分布和钢框架结构的承载能力和力学性能,并对这两类工况对比分析。研究结果表明:在基本荷载工况下,电力配电房在恒荷载与活荷载形成的组合效应下产生的沿X、Y、Z方向的剪力和弯矩最大,且其形成的竖向位移也最大;在火灾工况下,电力配电房最大应力位置与普通荷载工况大致相同,但最大位移位置不同;虽有局部钢材应力超限,但钢框架结构仍具备承载能力,设计人员可将应力超限的构件替换为屈服强度更高的钢材而非全部替换,既保证了整体结构的安全性,又达到节约材料降低造价的目的。     

L245A级钢管在湿H_2S环境下的氢致开裂(HIC)与硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验研究

管线钢在湿H2S环境下运行必须考虑其抗氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能,因此,在确保L245A级钢管力学性能合格的前提下,根据NACETM0284—2003和NACETM0177—2005标准,按照L245A级钢管及焊缝所处的不同介质浓度和运行压力设计了8组试验。通过降低介质浓度和运行压力对L245A级钢管在湿硫化氢环境下的抗氢致开裂性能和硫化物应力腐蚀开裂性能(SSCC)进行了试验评定;通过4组试验得出:L245A级钢管在标准湿H2S环境下不会产生氢致开裂,发生硫化物应力腐蚀开裂,在设计条件和工作条件下不发生应力腐蚀开裂的结论。同时笔者对管道在湿H2S环境下的安全运行提出了建议。     

基于金属磁记忆检测的1Cr5Mo钢高温蠕变损伤试验研究

针对工程中铁磁性材料由高温蠕变导致的材料损伤问题,采用金属磁记忆检测技术对1Cr5Mo钢在原始状态下及600℃、90MPa条件下不同损伤程度的高温蠕变试样进行检测,分析了磁记忆特征参数随试样高温蠕变损伤程度的变化规律。并通过金相检测观察,从微观角度分析了磁记忆特征参数随试件微观损伤程度不同的变化情况。结果表明,磁记忆特征参数随着试样高温蠕变损伤的程度不同表现出一定的规律性,为金属磁记忆检测技术用于评估铁磁性材料高温蠕变损伤的早期诊断提供了一定的参考依据。     

16Mn钢疲劳过程中的声发射特性研究

根据有关标准,设计加工了16Mn钢试样,并运用LOCAN320声发射仪、MTS810疲劳实验机和声发射传感器,用3种不同的试验方案,采集16Mn钢材料疲劳过程中的声发射(AcousticEmission,AE)信号特征参数,用于分析其疲劳过程中的声发射特性。重点探讨了16Mn钢材料在低周疲劳全过程中释放的声发射信号特征参数变化规律,得出声发射技术可用来评估16Mn钢材料的损伤程度,进而预测其疲劳寿命的结论。此外,充分利用试验中得到的不同疲劳载荷条件下试样的疲劳寿命,根据成组法修正了矩形截面试样16Mn钢材料的S-N曲线,经验证与实际结果吻合性较好。     

矿用聚氨酯注浆材料阻燃及加固性能研究

为获得压缩强度和阻燃性能兼顾的聚氨酯注浆材料,通过L9(34)正交试验,研究Mg(OH)2含量、甲基膦酸二甲酯(DMMP)含量、异氰酸酯指数、辛酸亚锡含量对聚氨酯注浆材料的阻燃性能及压缩性能的影响。获得这种聚氨酯注浆材料的最佳制备条件。对比分析最佳制备条件试样及不加阻燃剂试样的热稳定性。结果表明:DMMP含量和Mg(OH)2含量对平均燃烧时间影响显著;Mg(OH)2还有补强加固作用,对压缩强度影响最为显著,其次为异氰酸酯指数。在Mg(OH)2,DMMP,辛酸亚锡质量分数分别为16%,24%和0.4%,异氰酸酯指数为1.10时,聚氨酯注浆材料兼顾阻燃性能和压缩性能,平均燃烧时间为13.9 s,压缩强度为19 MPa,其热稳定性明显优于不添加阻燃剂样品。