锌合金高温阳极在FPSO工艺水舱的性能研究

目的 研究船东指定型号的锌合金牺牲阳极在模拟工艺水舱环境中的电化学性能。方法 参照NACE TM 0190—2012中的电化学测试方法,测试该锌合金阳极在不同模拟环境下的工作电位、电化学容量等,结合舱壁材料的动电位极化测试,评估该阳极在工艺水舱环境中的电化学性能,以及是否满足舱壁阴极保护的要求。结果 在55 ℃模拟溶液中,阳极的工作电位、电化学容量等测试结果均比较满意,所有指标均达到了NACE标准中对锌合金阳极在常温环境中的要求。测试温度为80 ℃时,试样的电化学容量略有下降,工作电位明显正移。环境温度对舱壁材料也产生了明显影响,高温下舱壁试样的自腐蚀电位负移,同时自腐蚀电流增加。结论 在55 ℃的工艺水舱环境下,该锌合金高温阳极满足舱壁的阴极保护需求,但在80 ℃的舱室极限高温下,该阳极不宜长期服役,有欠保护的风险。此外,在实际中,建议定期监测涂层状态和阴极保护电位。     

高强不锈钢在海水环境中的阴极保护行为研究

目的 研究不同阴极极化电位下高强不锈钢的极化行为,确定某高强不锈钢合理的阴极保护电位区间。方法 通过动电位极化测试以及电化学阻抗测试等电化学测试手段,研究此种高强不锈钢在海水中的阴极反应过程,通过不同极化电位下的恒电位极化测试,结合扫描电子显微镜和能谱仪,观察分析试样表面的腐蚀产物,研究阴极极化电位对高强不锈钢表面阴极产物膜的影响规律,以及对高强不锈钢在海水中的阴极保护效果。结果 动电位极化测试表明,在‒0.50~‒0.90 V,只需要施加很小的阴极电流,就可使极化电位发生显著变化。电化学阻抗谱测试及拟合结果表明,极化电位在‒0.70 V时,电极反应的电荷转移电阻最大,此时腐蚀被完全抑制。恒电位极化测试发现,随着电位负移,极化电流密度整体上呈现先减小、后增大的趋势。用能谱仪分析其表面产物发现,钙镁沉积层的致密度呈现先增加、后降低的趋势。结论 此种高强不锈钢在海水环境中施加阴极电位为‒0.50~‒1.00 V时,可以得到有效保护。     

舰载直升机旋翼迎风面防护技术研究进展

舰载直升机是舰载飞机的重要组成部分,但受到舰基恶劣腐蚀环境和旋翼振动载荷的双重作用,直升机旋翼迎风面的损伤成为制约飞行任务顺利进行的重要影响因素。针对该技术难题,概述了某型直升机旋翼迎风面出现的腐蚀现象,从装备维护角度出发,系统归纳了腐蚀发生的原因,并分析了国内外针对此类问题采用的不同腐蚀防护措施及优缺点。在此基础上,提出了对于直升机旋翼迎风面的防腐工作目前面临的挑战及未来研究方向。     

电容式湿度传感器温-湿-盐雾耦合环境损伤效应与机理研究

目的 研究电容式湿度传感器在温-湿-盐雾耦合环境作用下的性能退化规律和失效机理。方法 将电容式湿度传感器放置在三因素循环(85 ℃+85%RH→40 ℃+0.05%NaCl中性盐雾→35 ℃+50%RH干燥)环境下进行加速老化试验,定期取样,分析响应时间和测量精度退化规律,研究温-湿-盐雾对电容式湿度传感器的环境损伤机制。结果 在三因素环境下老化7 d,湿度传感器在标准湿度(>50%RH)环境下感应异常;老化14 d,湿度传感器在每种标准湿度环境下感应异常。测试发现,湿敏电容的电容量偏大,绝缘电阻偏小,损耗角正切偏大,确定湿敏电容失效。湿度传感器在温-湿-盐雾环境下,在盐雾阶段,盐粒子沉积在湿敏材料表面,在干燥阶段水分挥发,最终在湿敏材料表面形成不规整颗粒物,造成湿敏电容绝缘性能降低。在通电测试时,不规整颗粒物在电场作用下易发生尖端发电,使得感湿材料绝缘性能下降,同时伴随有腐蚀和击穿烧蚀,使湿敏电容发生失效。结论 湿度传感器在温-湿-盐雾环境下,盐粒子易附着在感湿材料上,在通电环境下发生击穿烧蚀,造成湿度传感器功能失效。     

4种紧固件用涂层性能对比分析

目的 将4种不同涂料涂覆在相同紧固件上,在相同测试条件下研究它们的表面形貌、耐腐蚀、抗疲劳等性能,最后从中筛选出可替代传统HW-A的潜在涂料,进一步丰富现役钛合金紧固件表面涂层材料品种。方法 利用3D共聚焦、电化学阻抗谱、中性盐雾、加速环境谱等方法评价紧固件表面涂层性能,研究每种涂层的截面形貌、表面形貌、粗糙度、抗腐蚀、加速疲劳寿命等,然后综合分析其关键性能。结果 采用3D共聚焦、电化学阻抗谱、中性盐雾、加速谱等方法初步摸清了4种涂料的性能特点,PTFE涂料的表面粗糙度较CZ和GO降低约50%,PTFE电化学阻抗谱半径较其他3种涂层大大提高。加速谱更清晰表明,PTFE涂料比现役HW-A铝涂料的疲劳寿命提高22.8%,PTFE涂料能满足当下性能需要。结论 PTFE涂料较市场上筛选出的石墨烯涂料、含铬酸盐聚氨酯涂料的施工性能更好、关键性能更优、更适合紧固件使用,在未来产品应用中有较大的潜力。     

7075铝合金板自然环境太阳辐射热效应及影响因素分析

目的 研究典型金属材料在自然太阳辐射环境下的热效应,并分析试验件属性及环境参数等不同因素对材料热效应的影响规律。方法 通过设计自然环境下太阳辐射热效应试验方案,分析涂层颜色、粗糙度等对7075铝合金材料太阳辐射热效应的影响,建立一种太阳辐射环境下稳态温度的计算算法。结果 获取了在9月前后20 d内的外场辐照度及10组试验件的温度测量数据,得到了涂层颜色、粗糙度等对材料热效应的影响规律。此外,建立的简化算法和试验数据误差在5%以内,具有精度高、形式简单等优势,可以应用于给定辐照强度下典型材料热效应的预测。结论 针对特定试验件,辐照度和风速是影响其热效应的主要因素。当辐照强度在较高的范围内变化时,试验件温升基本和辐照度成正比。随着自然环境风速的增加,试验件温度的下降幅度减小。     

卧式新建导管架张紧式外加电流阴极保护系统安装方案研究

目的 填补卧式新建导管架平台施工技术的空白,同时解决张紧式ICCP系统在卧式新建导管架平台的工程应用问题。方法 以张紧式ICCP系统在某卧式新建导管架的首次工程应用为背景,对张紧式ICCP复合缆-电极系统在该导管架上的陆上安装、导管架运输、海上安装等环节开展方案研究,设计出适用于卧式新建导管架张紧式ICCP系统的安装方案。结果 为了保证卧式建造导管架张紧式ICCP系统的可靠安装,设计采用滑索牵引方法,并对复合缆-电极系统海上安装期的自存工况进行校核,可保障张紧式ICCP复合缆-电极系统的安全和顺利安装。结论 该套张紧式ICCP安装方案不仅实现了张紧式ICCP在卧式新建导管架的首次工程应用,也为后续新建导管架张紧式ICCP系统的设计与安装提供了参考。     

贮存老化对某弹药射程的影响研究

目的 研究长期贮存老化对某弹药射程的影响,确定其有效增程射角范围。方法 对130 mm某弹药在不同贮存老化时间下的射程进行数值仿真分析,揭示其射程和有效增程射角范围随贮存时间的变化规律。结合射程与贮存老化时间和射角之间的函数关系,提出以剩余推力比为表征参数的射程变化模型。结果 在相同贮存老化时间下,随着射角的增大,该弹药的射程呈现出先增大、后减小的趋势。相同射角下,射程随贮存老化时间呈线性下降趋势,有效增程射角范围逐渐减小。使用三次多项式拟合有效增程比与射角之间的函数关系,拟合方程的相关系数超过了0.997 0。该弹药射程变化模型的拟合结果与仿真计算结果的相关系数大于0.998 5,表明其可以准确描述该弹药的射程变化规律。结论 贮存老化会显著影响某弹药的射程和有效增程射角范围,在实际贮存和使用过程中,不能忽略其贮存老化因素。     

盐雾环境对军用飞机高强螺栓疲劳极限的影响

目的研究军用飞机高强螺栓在模拟海洋大气环境下的疲劳极限变化。方法采用中性盐雾试验对30CrMnSiA高强螺栓进行预腐蚀试验,试验持续时间为360 h,而后再进行96 hCASS试验。腐蚀后对样品进行疲劳试验,并与未腐蚀的样品进行S-N曲线对比分析,并分析其疲劳断口形貌变化。结果在进行盐雾试验后螺栓发生腐蚀,疲劳极限降低28.4%。结论军用飞机用高强螺栓在模拟海洋大气环境下易发生腐蚀,疲劳极限出现明显降低现象,其主要原因为疲劳试验有效面积减少。     

基于热流固耦合的双槽阶梯槽应力变形分析

目的 获得双槽阶梯槽的干气密封性能。方法 运用热流固耦合方法,对双槽阶梯槽、单螺旋槽密封动、静环进行变形与应力分析,得到在不同工况下2种槽型密封环的变形图和应力分布图,讨论不同工况对2种槽型密封环变形量和应力的影响规律。结果 随压力的增加,单螺旋槽密封环最大变形量的增长率低于双槽阶梯槽,而双槽阶梯槽密封环最大应力值的增长率高于单螺旋槽。随转速的增加,2种槽型密封环的变形量均减小。在转速为25 000 r/min时,双槽阶梯槽动环的最大变形量比单螺旋槽低13.7%。在转速变化范围内,单螺旋槽和双槽阶梯槽的最大应力值分别下降了8%、13.9%。随着转速的增加,相对应的2槽型密封环最大应力值的差值越大。结论 双槽阶梯槽密封环最大变形量和最大应力的增长率均高于单螺旋槽,双槽阶梯槽密封环的变形量和最大应力值均小于单螺旋槽。这表明在高速工况下,双槽阶梯槽运行更稳定。