加筋板在复杂载荷下的振动疲劳寿命分析

目的研究航空工程结构部件——加筋板在准静态载荷和随机动载荷联合加载下的振动疲劳寿命预估问题。方法针对某铣制铝合金缺口加筋板,建立有限元模型,并采用时域法进行静动联合加载下的疲劳寿命分析。首先将准静态载荷分解为静力与正弦激励,以静力结果作为平均应力修正S-N曲线,再采用随机响应分析计算动载荷单独作用下结构危险点的应力PSD函数,通过逆傅里叶变换法,提取随机加载过程中的时域信号后,应用Von Mises等效准则,将其与正弦激励时域样本进行叠加,得到疲劳分析应力谱,再结合Miner线性累积理论和雨流循环计数法,计算得加筋板结构静动联合加载下的疲劳寿命。结果通过有限元仿真分析计算,得到加筋板在静动载荷共同作用下的疲劳寿命,对比试验寿命,误差基本在两倍界以内。结论由仿真与试验的结果对比说明,该方法可以有效预估试验件在静动载荷联合加载下的疲劳寿命,并能进一步推广到类似载荷下的疲劳寿命预估问题。     

高含硫天然气净化装置尾气焚烧余热锅炉省煤器选材

普光净化厂尾气富含酸性气体,对余热锅炉省煤器造成露点腐蚀风险,在分析露点腐蚀机理的基础上,结合省煤器实际运行环境和操作特点,测试各工况下的露点温度,确定备选材料范围,通过实验室对备选材料进行耐蚀性研究,对比各备选材料的腐蚀速率,给出不同锅炉给水条件下的省煤器选材方案。整个对比实验过程充分模拟省煤器运行工况及酸露点腐蚀环境,保证了实验数据准确性,确定了省煤器材料耐蚀性的较理想区域,提出了减轻省煤器酸露点腐蚀的工艺技术方案,有效延长了省煤器寿命。     

塔河油田某高含H2S伴生气管线隐患治理研究

为了解决塔河油田某高含H_2S伴生气管线重大安全隐患的问题,在开展管线现状评估、识别安全隐患、论证治理必要性的基础上,通过对比优选管道修复技术、管道泄漏监测预警技术,制定出了"管线内穿插修复+光纤泄漏监测预警"隐患治理方案,成功进行现场实施,有效消除了高含H_2S伴生气管线运行过程中,因腐蚀穿孔造成的天然气泄漏和H_2S逸散带来的安全风险隐患。     

基于腐蚀电流的加速腐蚀关系可靠性模型

目的通过对加速腐蚀关系的研究,为飞机的日历寿命的确定提供依据。方法首先提出基于腐蚀电流的加速腐蚀关系可靠性模型,并通过测试极化曲线的方法得到LY12和ZL115两种飞机常用铝合金材料在蒸馏水及不同浓度Na Cl溶液中的腐蚀电流。结果由于材料缺陷分布的随机性,铝合金的腐蚀电流具有随机特征,且随着盐浓度的增加而增大。两种铝合金材料的加速腐蚀关系系数在统计上存在较大的差异,在3.5%盐浓度下(温度)考虑95%置信度的加速腐蚀关系系数,LY12铝合金为3.53、ZL115为2.32。结论本文基于腐蚀电流的加速腐蚀关系的研究可以很好地为飞机日历寿命确定提供依据。     

含砂海水对40Cr钢加速冲刷腐蚀性能影响

目的研究40Cr钢在实际海水中的冲刷腐蚀性能。方法采用自制旋转冲刷实验装置,模拟实际海洋环境对40Cr钢进行实验。试验介质为含有质量分数为0.15%、0.3%、1%石英砂(300目左右)的青岛海域天然海水,冲刷流速分别为1、3、5 m/s。用交流阻抗谱和极化曲线测试检测其冲刷腐蚀性能,采用失重法测量冲刷腐蚀速率,并用扫描电镜观察其表面形貌,用XRD、EDS技术检测腐蚀产物成分。结果当流速一定,石英砂的质量分数为0.3%时,腐蚀速率最小,交流阻抗谱和极化曲线结合分析显示,此时最耐腐蚀,腐蚀产物成分为FeO(OH)。当含砂量一定时,随着流速的增加,试样腐蚀速率快速增加,耐蚀性逐渐下降,腐蚀产物主要成分为Fe O(OH)。结论流速对40Cr的冲刷腐蚀速率影响较大,而含砂量对冲刷腐蚀速率的影响较小。     

电弧离子镀TiN涂层沉积工艺研究

目的优化电弧离子镀沉积TiN涂层的制备工艺,分析不同N_2/Ar条件对涂层微观结构和力学性能的影响机制,进一步强化和研究TiN涂层的优异性能。方法采用带有附加线圈磁场的电弧离子镀技术在不同N_2/Ar条件下制备TiN涂层,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、超景深显微镜、维氏硬度计、薄膜应力仪和高温摩擦机观察涂层微观结构、测试力学性能。结果随着N_2/Ar流量比的增加,涂层表面形貌得到改善,大颗粒的数量和尺寸明显减少,表面变得光滑致密。TiN涂层的生长取向由沿(110)晶面择优生长,逐渐转变为沿(111)晶面择优生长。涂层显微硬度呈上升趋势,硬度最高为2260HV;当N_2/Ar流量比为2:1时,摩擦系数最低为0.71,磨损率最低为1.5×10~(-2)μm~3/(N·μm),磨痕边界清晰,大颗粒和磨屑较少。结论当N_2/Ar流量比为2:1时,TiN涂层结构致密,且具有最佳的各项力学性能。     

10CrNi3MoV船用钢港口环境腐蚀行为对比研究

目的对比研究10CrNi3MoV船用钢在我国黄海、东海和南海海域具有代表性的港口海水环境中的腐蚀行为。方法在青岛、舟山和三亚港口进行10CrNi3MoV船用钢的实海暴露实验,通过腐蚀形貌观察、腐蚀速率和点蚀深度测量,结合各海域环境因素的监测和腐蚀产物成分的XRD分析,研究材料暴露0.5a的腐蚀规律和腐蚀机制。结果 10CrNi3MoV钢在青岛港口主要发生均匀腐蚀,在舟山和三亚港口以点蚀为主要腐蚀形式。10CrNi3MoV钢腐蚀速率受温度、盐度、溶氧量和泥沙冲刷综合作用的影响,随港口纬度的降低,材料腐蚀速率增大。附着海生物是影响10CrNi3MoV钢点蚀的重要因素,材料在附着率高的三亚和舟山港口具有更高的点蚀深度。结论附着区与非附着区形成的电偶效应使阴阳极反应界面分离,具有保护性的α-FeOOH的阴极去极化加快了附着海生物闭塞区的阳极溶解。     

湿热环境下配电自动化终端的腐蚀失效分析

目的解决配电自动化终端在湿热环境下的腐蚀失效问题,保障配网自动化系统的安全运行,延长配电自动化终端的使用寿命。方法分别选用三台架空终端FTU作为研究对象,研究配电自动化终端在湿热环境下的腐蚀失效特点,并提出针对性防护措施。采用SEM和EDS表征方法展开配电自动化终端的腐蚀失效分析。结果由EDS数据结果发现,相比较于轻微腐蚀区域,腐蚀区域的氧含量均大幅增加,且出现硫元素和氯元素,表明腐蚀环境主要是含硫和氯的潮湿环境。航空插头表面覆盖镍和铜两层镀层,腐蚀后的试样表面不仅检测到铜,有的甚至检测到基材铁,说明腐蚀后镀层已逐步失效,部分基材裸露,且已开始腐蚀。结合SEM发现,样品表面有大量颗粒粗大的腐蚀产物,且明显看出镀层已被破坏。结论材料腐蚀失效主要是由于高温度、湿度、含氯及硫等大气环境加速终端设备腐蚀,以及镀层被破坏或漏镀等问题造成基材裸露,腐蚀进一步深入发展。因此,根据湿热环境下配电自动化终端的腐蚀特点,提出针对性的防护措施。保障配网自动化系统的安全运行的同时,延长配电自动化终端的使用寿命,为今后的实证测试提供可靠依据。     

生活垃圾焚烧飞灰固化体力学及重金属浸出特性

以苏州七子山生活垃圾焚烧厂产生的飞灰为研究对象,采用水泥作为固化剂,研究水泥飞灰固化体的应力应变特征及重金属浸出特性,并探讨了水泥飞灰配合比、养护时间等关键性因素对这些特性的影响。实验结果表明:较养护3 d的样品,其余养护时间的样品强度平均增长了约96.2%,而其破坏应变平均减小了56%。随着水泥含量和养护时间的增加,飞灰固化体的强度上升,而其破坏应变减小,该趋势主要归因于钙矾石(AFt)的形成促进了飞灰固化体强度的发展。较飞灰原样,飞灰固化体的重金属浸出浓度随着水泥含量、养护时间的增加而降低了38%~99%,重金属的迁移被限制,主要归因于水化硅酸钙(C—S—H)和钙矾石(AFt)的形成,以及飞灰和水泥水化反应创造的强碱性环境。     

曝晒位置对纯铜热带海洋大气环境腐蚀性能的影响研究

目的研究不同离岸曝晒位置对纯铜热带海洋大气环境腐蚀性能的影响。方法通过对T2铜在三亚热带海滨离岸不同距离进行24个月的大气曝晒试验,结合大气Cl~-在相应位置的沉积量及湿度变化情况,并采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪和XRD等对其腐蚀产物形貌、成分和物相进行分析。结果 T2铜热带海洋大气腐蚀以均匀腐蚀为主,其平均腐蚀速率随离岸距离的增加、曝晒时间的延长而下降。腐蚀产物为双层结构,外层为具有疏松结构的绿色Cu_2(OH)_3Cl,内层为致密的Cu_2O。随着离岸距离的增加、暴露时间的延长,试样表面电解液介质中Cl~-浓度越大,T2铜腐蚀产物中Cu_2(OH)_3Cl含量增加,但腐蚀产物生成主要以Cu_2O相为主。结论腐蚀速率与盐雾沉积量与离岸距离变化关系存在差异,盐雾沉积量先升后降,在离岸80 m处有最大值,由于大气相对湿度的影响,导致T2铜腐蚀速率在离岸0 m处有最大值,在离岸80 m处有极大值。