输氢管线钢氢脆敏感性影响因素综述

随着新能源产业的发展,采用大直径、高强度钢管输送氢气是未来氢能发展的必然趋势。分析了输氢管线钢在氢相容性试验中不同试验参数、输氢介质压力及组分、管线钢组织及强度、夹杂物和残余应力等对管线钢在高压氢气环境下的氢脆敏感性,讨论了降低输氢管线钢的氢脆敏感性的方法,提出了需要进一步重点研发的方向。

取向硅钢热轧板中纤维织构及Goss织构的形成和演变

在热轧过程中,取向硅钢热轧板形成了不均匀的微观组织和织构梯度,其中热轧板表层和次表层中的Goss织构对取向硅钢的磁性能有重要影响。因此,热轧板微观组织和织构沿厚度方向的形成和演变,特别是Goss织构的形成,仍然是一个值得讨论的课题。为了研究热轧板组织和织构的形成及其演变,使用光学显微镜和扫描电镜(SEM-EBSD)观察了热轧板不同厚度层(表层、次表层和中心层)组织,研究了热轧板组织形貌沿厚度方向的演变,并使用XRD测量了热轧板各厚度层(从表层s=1到中心层s=0)的宏观织构。结果表明,在高剪切力的作用下,热轧板表层s=1形成了大量等轴晶粒(晶粒长宽比为1.0~1.5)和具有一定随机性的织构。表层以下,随着剪切力从表层向中心层逐渐减小,等轴晶粒(晶粒长宽比为1.0~1.5)占比逐渐降低,再结晶晶粒的晶粒长宽比沿着厚度方向逐渐增大,再结晶晶粒形状倾向于沿轧向延伸和呈不规则状。最后,在中心层s=0中,一些大尺寸再结晶晶粒的晶粒长宽比可以达到3.0~6.5。在压缩力和沿厚度方向逐渐减小的剪切力的共同作用下,热轧板次表层s=0.5~0.9形成由众多特定取向组成的纤维织构,而中心层s=0~0.4形成典型的α纤维织构,纤维织构中的一些典型的特定位向包括{100}〈011〉、{112}〈111〉、{110}〈112〉、{213}〈364〉、{441}〈104〉和{110}〈100〉Goss。热轧板次表层s=0.5~0.9中的纤维织构沿厚度方向逐渐演变,并且在次表层s=0.5中有稳定的Goss织构形成。然而,次表层s=0.5中形成的高强度的Goss织构,而次表层中形成的Goss织构只是纤维织构的一小部分。

多种能源融合发展战略研究

我国能源强国和“双碳”战略目标的实现,需要加速构建现代能源体系,加快转变能源发展方式和提高能源生产保障能力;多种能源融合是解决各能源分系统割裂、调整优化能源格局、提高能源清洁利用效率的有效解决方案。本文在分析多种能源融合发展现有模式的基础上,总结了国外多种能源融合发展的趋势、我国多种能源融合的发展现状和瓶颈;对标能源强国建设的清洁、高效等特征,提出了集能源转换、互补、再利用以及零碳生产生活功能于一体的新型多能融合模式,进而提出了多种能源融合的基本发展路径。研究建议,立足资源禀赋、建立支撑多种能源融合发展的中长期规划,加快突破多种能源融合关键核心技术、提高装备可靠性,加强“多种能源融合”相关人才培养,优化多种能源融合产业链结构,以更好推进我国多种能源融合发展的规划、建设与实践。

四川盆地页岩气地质工程一体化高效开发关键技术与装备

四川盆地页岩气具有储层构造复杂、埋藏深、甜点储层薄、裂缝/断层发育、地应力差大、破裂压力高、产量衰减快等世界罕见的复杂特征,致使原有北美页岩气开发技术难以满足四川盆地的特殊需求,亟需自主研发适应于四川盆地复杂地质条件的页岩气高效开发技术。针对四川盆地复杂地质条件下的页岩气储层地质甜点与工程甜点科学评价、长水平井高效钻井、分段体积压裂和控压高效开发的关键技术与装备等难题,基于地质工程一体化研究思路,以地质建模为基础,发明了复杂页岩气储层“地质-工程”双甜点评价新方法、复杂难钻地层高效增压提速与动态多因素个性化钻头设计方法、基于双甜点的地质工程一体化分段体积压裂参数优化方法;自主研发了系列个性化高效复合钻头、无线电控趾端压裂滑套、全溶桥塞和专用压缩机等高性能关键工具与装备,形成了具有中国自主知识产权的四川盆地页岩气地质工程一体化高效开发关键技术与配套装备。研究成果先后在四川盆地长宁、威远、涪陵等页岩气田大规模应用834井次,通过提高钻头使用寿命、缩减钻井周期、提升压裂效率及单井测试产量,支撑了中国页岩气高效开发关键技术与装备进步。

L245无缝钢管在4MPa氢气环境下的氢脆敏感性研究

为了考察低钢级管线钢在中压氢气环境下的氢脆敏感性,采用光滑和缺口试样慢拉伸试验方法,结合宏观和微观断口表征与分析,研究了L245钢在空气和4 MPa氢气中的氢脆敏感性。结果表明:L245钢光滑试样在4 MPa氢气中慢拉伸的抗拉强度、断面收缩率和延伸率的损失率分别为5.2%、4.8%和-0.1%,而缺口试样在4 MPa氢气中慢拉伸的抗拉强度、断面收缩率和拉伸位移的损失率分别达到19.1%、45.6%、15.4%,即发生了氢脆。L245钢光滑试样在空气介质中的慢拉伸断裂方式为韧性断裂;开缺口后起裂源开始于缺口位置,然后以准解理断裂的方式向内部扩展,加速试样断裂过程,但整体仍然表现为韧性断裂。相比之下,当L245钢光滑试样在4 MPa氢气环境中时,会在颈缩位置产生裂纹源;开缺口后,从缺口位置向内部产生的准解理断裂区域显著增加,使得断裂过程急剧加快,而心部则发生了氢致韧断。开缺口后L245钢在4 MPa氢气中的断裂方式为准解理断裂与氢致韧断相结合。

我国海洋退役油气平台低碳化改建方案构想

海洋退役油气平台低碳化改建是集约利用资源、充分挖掘退役平台经济及生态效益的优选模式,是维护和提升海洋领域碳减排能力的重要举措;然而,我国海洋领域绿色低碳开发进程刚刚起步,退役海洋油气平台低碳化改建多停留在概念设想层面,亟需立足低碳化技术提出切实可行的综合性改建方案。本文完成了我国退役油气平台处置现状和低碳化技术水平的调研分析,提出了构建海上碳循环利用枢纽的改建主导形式以及3条低碳化改建路线,明确了平台安全评估、改建方案选取策略、全生命周期环境保护等平台改建的关键工程实施策略。针对平台改建法规及政策缺失、海洋领域低碳化技术应用存在短板、跨产业合作机制不明确等现实问题,建议健全平台改建法规及引导政策;聚焦核心技术装备的海上应用性能,优化技术理论支撑,加紧国产装备转型;优先开展退役平台的改建示范工程,以推动我国海洋退役平台低碳化改建进程。

MnS夹杂和氢分压耦合作用对X80管线钢氢脆敏感性影响研究

为了研究含有较多夹杂物的X80管线钢在空气介质和不同氢分压条件下的氢脆敏感性,采用慢拉伸试验机分别在空气和不同压力氢气环境中进行缺口慢拉伸试验,采用金相显微镜和扫描电子显微镜对断口形貌和成分进行表征分析。结果表明,包含较多夹杂物的X80管线钢在空气介质中的缺口慢拉伸断裂方式为韧性断裂;管线钢在0.6 MPa、1 MPa、3 MPa和6 MPa氢分压条件下的断面收缩率损失率分别为32.4%、74.2%、84.6%和86.6%,即在氢分压增加到1 MPa时发生了氢脆,这是夹杂物和氢分压共同作用的结果;条带状MnS与基体的界面位置在氢的作用下形成微裂纹,并进一步扩展形成环向裂纹;同时,成串的MnS夹杂促进了微孔洞的形核,并在氢分压的作用下扩展连接形成大尺寸裂纹,导致塑性急剧降低。通过分析夹杂物与氢分压对X80管线钢氢脆敏感性的影响,为输氢管线的建设提供技术参考。

CSP工艺中含Nb钢的混晶问题及改善方法

CSP工艺生产铌微合金化钢出现严重的混晶现象是我国目前已投产的几条CSP机组的普遍问题。通过对包钢CSP工艺生产的铌微合金钢的组织研究发现,铌提高钢的再结晶温度,如果在奥氏体部分再结晶温度区变形将导致原始奥氏体组织混晶,从而导致钢带的组织不均匀性。适当调节钢的铌含量和变形工艺条件,避免在奥氏体部分再结晶区域变形是解决钢带混晶问题的关键,目前在包钢已可生产铌含量小于0.030%的铌微合金钢。

微合金钢超细组织的控制轧制

探讨了采用应变诱导轧制及应变诱导轧制与常规控轧技术相结合获得超细晶铁素体组织的可行性 ,研究了冷却速度对应变诱导铁素体晶粒长大的影响。实验结果表明 ,采用应变诱导轧制可显著细化铁素体组织 ;将应变诱导轧制技术与常规控轧工艺相结合所获得的超细晶组织更为理想。通过实验室模拟轧制 ,已获得体积分数为 97%、晶粒尺寸达 0 .92 μm的超细铁素体组织。TEM分析发现 ,超细晶铁素体内位错密度较低并有少量小角度晶界存在。

基于钻井工况和海洋环境耦合作用下的隔水管动力学模型

对于深水和超深水钻井,钻井工况对隔水管动力学行为的影响是一个不可忽视的问题。为此,结合我国自主建造的第一座深水钻井平台——"海洋石油981"钻井平台结构和隔水管系统的实际生产环境,利用最小势能原理,结合泛函求极值方式在国内外首次建立了基于海洋环境和钻井工况耦合作用下的隔水管系统动力学控制方程,给出了相应的边界条件、求解方法,编制了相应的计算程序,并通过实验验证了该模型的有效性。利用该模型编制了计算程序,分析了钻井工况对隔水管系统的模态及横向振幅的影响。结果表明:钻井液流速对隔水管的振动模态影响不明显;钻杆、顶张力对隔水管横向振幅的影响较为显著,顶张力越大,隔水管横向位移越小,但顶张力过大会增加隔水管的自振频率;钻杆则有可能造成隔水管局部的碰撞破坏。

450MPa级超细组织耐大气腐蚀钢板的开发与研制

利用变形诱导铁素体相变超细组织控制技术 ,通过对 0 9Cu PTi RE钢进行 Nb微合金化并进行控制轧制和冷却 ,开发研制了晶粒尺寸为 3.5～ 4 .8μm、屈服强度达 4 5 0 MPa级的高强度超细组织耐大气腐蚀钢板。研究结果表明 ,该钢具有良好的成形。

钻柱扭转振动模型的建立及求解

在建立了牙轮钻头与井底岩石互作用模型的基础之上 ,将钻头与井底岩石互作用力矩作为钻柱的下端边界条件。在适当简化的条件下 ,利用弹性杆理论和单元法 ,建立了在钻井过程中由于钻头与岩石互作用和钻柱弹性变形而导致钻柱产生扭转振动的动力学模型。在给定初始条件和边界条件的情况下 ,采用数值计算方法求解了钻柱扭振模型。为进一步弄清钻头、钻柱在井底的实际运动规律和动力学性能 ,控制井眼轨迹 ,预防钻杆早期失效奠定了理论基础。

基于Jiles-Atherton理论的铁磁材料塑性变形磁化模型修正

Jiles-Atherton(J-A)模型在磁化建模领域应用广泛,但不同文献给出的J-A模型并不一致,致使采用不同表达式建立的塑性变形磁化模型存在多种版本,其正确性难以甄别.通过对无磁滞磁化方程、能量守恒方程和等效磁场强度方程的梳理与比较,发现原有模型中存在将磁化强度和无磁滞磁化强度混用、将不可逆磁化能量等效于全部的磁化能量、等效磁场强度中应力磁化项界定不清等问题.在此基础上,对上述方程进行了修正,推导了基于J-A模型的塑性变形磁化修正模型.将修正模型计算结果与原模型计算结果、相关文献中的试验结果进行对比,结果表明:与原有计算模型相比,修正模型计算结果的饱和磁化强度和剩余磁化强度随塑性变形增加而减小,矫顽力随塑性变形增大而增大,达到饱和磁化强度时的外磁场强度随塑性变形增大而增大的趋势有所减弱,更符合试验结果,可更准确地反映塑性变形对材料磁化的影响.

深井、超深井高温高压井下工具研究

针对井下工具和工艺管柱在深井超深井中高温、高压等特殊环境下各种生产措施的运用,并对井下工具和工艺管柱在各种特殊生产措施中提出的一些特殊要求展开专项研究。主要从压裂酸化、分层注水、机械卡堵水等方面对井下工具和工艺管柱进行研究,并对江汉油田分公司采油工艺研究院所在深井、超深井高温高压井下工具进行了论述和介绍,有利于指导油气田的现场施工,具有一定的实际意义。

CNG地下储气井安全性分析

压缩天然气(CNG)汽车工业是一个新兴的产业,具有良好的经济效益和社会效益。而CNG地下储 气井的安全性是保证CNG加气站正常运行的关键。针对目前国内用于CNG汽车的高压地下储气井结构简单、施 工工艺不规范、缺乏安全设施等实际问题,提出了改进现有储气井结构、施工工艺和研发储气井安全系统的技术思 路,为减少城市环境污染,进一步推广CNG汽车的应用提供了技术支持和安全保障。

长水平段水平井钻进摩阻控制

长水平段水平井能够增加钻遇油层的长度和数量,提高单井油气开采量,在薄油层开发、海油陆采方面具有明显的技术优势。但由于水平段过长,钻进过程中面临着严重的摩阻问题。以胜利油田某长水平段水平井为例,采用有限元方法,从井身剖面结构参数优化、钻井作业参数优选等方面,分析其对摩阻的影响规律及其内在影响机理。研究结果表明,案例井造斜段曲率半径对长水平段水平井摩阻影响较为明显,应综合考虑地层特点、造斜率控制难度以及后期送钻能力进行合理选取;起钻过快会导致钻柱与造斜段上井壁摩擦严重,下钻时应平衡下入效率、钻柱变形和摩阻的关系,防止遇阻;复合钻进时低速区的转盘转速不会引起摩阻的明显变化。

钛对汽车车轮用钢组织和性能的影响

本文通过相分析，金相组织观察、拉力和扩孔实验等手段分析了钛在汽车车轮用钢中的分布状态及其对金相组织、夹杂物、力学性能和延伸凸缘性能的影响。实验结果表明，钛除起细化晶粒、弥散强化作用外，又可与硫结合成Ｔｉ＿４Ｃ＿２Ｓ＿２夹杂物，改变钢中长条状ＭｎＳ夹杂物形态，提高钢的延伸凸缘性能。当钢中Ｔｉ／Ｓ比为２～３时，延伸凸缘性能的改善最明显。对硫含量较高（０．０２５％～０．０３５％）的钢，添加０．０５％～０．１１％的钛既可满足车轮用钢的力学性能要求，又可满足其成形性能的要求。

伸缩式井下牵引器双向锁止机构设计

为提升伸缩式井下牵引器的牵引能力,设计了一种基于斜面自锁原理的伸缩式井下牵引器双向锁止机构。该机构使得牵引器能够在前、后方向与井壁自锁,克服了牵引力受限于恒定静摩擦力的问题;使得牵引器能够实现双向牵引,进而提高牵引器的牵引能力。双向锁止分为牵引锁止和复位锁止,通过对两种锁止状态下的双向锁止机构进行静力学分析,导出双向锁止机构满足双向锁止条件时的数学关系式,并对双向锁止机构进行了参数设计,使得牵引锁止为自锁锁止,复位锁止为非自锁锁止。建立牵引器前工作短节动力学仿真计算模型,完成了双向锁止过程仿真计算,验证了双向锁止机构参数设计的正确性和双向锁止的可行性。

普通碳素钢在CSP连轧过程中的组织演变

在 CSP机组上 ,通过普通碳素钢 (Q2 35 )的轧卡试验研究了该钢在连轧过程中的组织演变过程。结果表明 :高温区的两道次大变形使原始铸造树枝晶通过再结晶基本实现了奥氏体的等轴化和组织的均匀化 ;进一步变形可继续细化原始奥氏体并最终获得晶粒尺寸约为 30μm的、均匀的等轴晶组织。在 CSP工艺中 ,原始奥氏体组织细化可能与精轧总压下量高、单道次变形量大、应变速率高及钢中出现异常析出物等因素有关。

C形滑环式组合密封的密封性能

为研究C形滑环式组合密封的密封性能,运用Abaqus建立其二维轴对称有限元模型,研究工作压力、密封间隙、往复运动速度和摩擦因数对密封性能的影响。仿真结果表明,静密封工作时,O形圈与C形滑环之间的最大接触应力是密封的关键;随着工作压力的增大,O形密封圈和C形滑环的最大Von Mises以及二者之间的最大接触应力均呈现出增大趋势;密封间隙越小,接触应力越大。动密封工作时,密封间隙和工作压力对滑动密封的变化趋势与静密封时基本一致;C形滑环与活塞杆之间的摩擦因数越小,密封效果越好;往复运动速度对最大接触应力的影响不大。