Q245R钢在高含Cl -塔河模拟油田水中的腐蚀行为研究

针对塔河油田站内容器设备在高矿化度环境中的腐蚀情况,采用失重法和电化学测试方法,研究了3种Cl^(-)浓度下Q245R钢在塔河油田模拟水中的腐蚀行为。结果表明:在H_(2)S/CO_(2)环境中,随着Cl^(-)浓度的增加,Q245R钢的腐蚀速率先减小后急剧增大;高Cl^(-)浓度下,腐蚀产物膜中S元素的原子分数有所增加,而O元素的原子分数先增加后急剧减少,此时腐蚀产物不具有保护性;在3种Cl^(-)浓度条件下,均匀腐蚀速率均大于0.25 mm/a,评级为极严重腐蚀。由此可见,Q245R钢在高含Cl^(-)的塔河模拟水中不具备抗腐蚀能力。

采用电量法测定碱液中的Cl^(-)含量

烟气脱硫装置需要测定烟气脱硫系统的碱液、脱硫塔循环液、滤清水样品中Cl^(-),但现有标准在检测范围和适用性上不能满足生产需求。为了使分析检测更加准确,对生产实际起到指导作用,采用电量法建立了适合某公司烟气脱硫装置碱液中Cl^(-)浓度的分析方法,用标样和样品加标回收法进行了回收率验证,回收率在100%±5%范围内,准确度高,可检测Cl^(-)浓度范围为10~1000 mg/L内的碱液。通过对烟气脱硫装置碱液等测量结果进行重复性验证,满足95%概率水平要求,制定了测量结果在10~400 mg/L范围内的重复性限值,为测量未知样品的Cl^(-)含量提供参考。

部分浸泡再生混凝土Mg^(2+)-SO_(4)^(2-)-Cl^(-)复合盐侵蚀耐久性损伤特征与机制

为系统研究与揭示西北地区部分掩埋再生混凝土(RAC)结构耐久性损伤特征与机制,以浓度为20%的复合盐溶液为侵蚀介质,开展了14种掺辅助胶凝材料RAC部分浸泡于复合盐溶液的耐久性试验,综合分析RAC动弹性模量、宏观与微观形貌、侵蚀产物物相组成与相对含量的经时变化规律。部分浸泡RAC沿纵向高度分为饱和区、气-液两相界面区、水分传输区及干燥区。侵蚀初期气-液两相界面区损伤程度高于饱和区;侵蚀中后期饱和区的损伤持平或超过气-液两相界面区,水分传输区损伤初现。饱和区侵蚀状态由初期的化学侵蚀转变为中后期的化学-物理双重侵蚀,气-液两相界面区在侵蚀期间均呈现出化学-物理双重侵蚀。化学侵蚀产物为水镁石、硬石膏/石膏、钙矾石、Friedel盐及碱式氯化镁;物理结晶盐包含氯镁石、白钠镁矾、氯化钠、水合硫酸镁、Na_(2)SO_(4)及芒硝,各侵蚀产物与结晶盐的相对含量均随浸泡时间延长而改变。侵蚀后期,Na_(2)SO_(4)和芒硝相互转化使RAC物理力学性能急速退化。粉煤灰-矿渣复掺RAC抗侵蚀性能整体较好,粉煤灰-硅灰复掺最差,后者在浸泡时间180 d时抗压强度损失率高于60%。矿渣-硅灰-偏高岭土三掺RAC耐久性显著高于粉煤灰-矿渣-偏高岭土三掺,后者在侵蚀180 d时已经溃散。四掺辅助胶凝材料RAC性能衰减速度均匀,但抗侵蚀性能仍处于较低水平,相同浸泡时间下,其耐久性指标均与粉煤灰-矿渣复掺RAC差距较大。

静电组装低感度CL-20@GO核壳复合材料的制备及性能研究

为降低六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)的机械感度,提高其综合性能,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)为改性剂对CL-20改性,以氧化石墨烯(GO)为包覆材料,利用静电自组装方法对改性CL-20炸药进行表面包覆,制备得到CL-20@GO核壳复合材料;采用水接触角测试、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等对样品进行形貌表征;利用差示扫描量热仪(DSC)测试其热性能,并测试了其机械感度。结果表明,经质量分数5%的APS溶液改性的CL-20成功引入氨基基团,亲水性效果最佳;GO层包覆改性CL-20完整,致密性强;与原料CL-20相比,CL-20@GO核壳复合材料的活化能提高了63.0kJ/mol,撞击感度(H 50)由13.0cm提升至23.5cm,摩擦感度由100%降至24%,表明采用静电自组装的GO涂层可以明显降低CL-20的感度。

太赫兹光谱学研究CL-20/MTNP共晶振动特性

共晶是一种分子层次调控材料物化性质的高效方法,然而目前共晶复杂体系结构与宏观性质间关系一直难以得到深入理解.本文依据太赫兹光谱可激发晶体内弱作用的优势,以CL-20/MTNP共晶为对象开展了太赫兹振动光谱研究.首先,测量CL-20、MTNP和共晶CL-20/MTNP的太赫兹吸收光谱.其次,分析了基于密度泛函理论的振动计算方法,获得了3种物质太赫兹频段振动特性,对吸收光谱进行振动匹配.最后,采用振动分解方法将晶体分子的整体振动分解为分子间和分子内振动.在此基础上,分析了共晶前后振动变化规律.结果表明:共晶后新形成的弱相互作用由CL-20分子主导,同时MTNP分子主要通过3个硝基与CL-20分子交互作用.本文的研究结论为共晶热性质提供了微观解析.

喷墨打印CA/CL-20点火起爆序列及其性能研究

为了实现CA/CL-20点火起爆序列的微型化制备,基于喷墨打印技术,以叠氮化钠墨水、铜盐墨水、CL-20墨水为前驱体,采用分层打印的方式在SCB上原位制备了叠氮化铜(CA)和CL-20炸药,制成SCB+CA+CL-20微型化点火起爆序列,并通过发火性能试验及RDX雷管-铅板起爆试验对其性能进行了研究。结果表明:原位制备的CA在作用过程中发生了爆燃转爆轰,且能够点燃CL-20;SCB+CA+CL-20样品的点火持续时间超过6ms,而SCB裸桥和SCB+CA样品均小于2ms,表明打印的CL-20未发生爆轰,而是以燃烧为主;SCB+CA+CL-20点火起爆序列能够可靠起爆RDX雷管,并将铅板炸穿。

纳米HNS@CL-20-DNB共晶炸药核壳复合物的制备及其性能研究

高能单质含能材料六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)由于机械感度过高,限制了其在军事领域的广泛应用。以硬脂酸修饰的纳米六硝基茋(HNS)为表面活性剂,CL-20和1,3-二硝基苯(DNB)的乙酸乙酯溶液为油相,在超声波辅助作用下制备稳定的Pickering乳液,研究了纳米HNS的界面性质、改性纳米HNS的用量及乳液的静置时间对乳液稳定性的影响规律,成功制备纳米HNS@CL-20-DNB共晶炸药核壳复合物,并对复合物的形貌、结构、热分解性能及安全性能进行表征。结果表明:改性HNS含量为10%~20%,静置时间小于200 min时,可以制备均匀稳定的Pickering乳液;核壳复合物粒径约为5μm左右,表面包覆一层改性纳米HNS;由于共晶结构,复合物的热分解峰温为247.7℃,其热分解放热峰温较原料CL-20提高了7.9℃;复合物的特性落高H_(50)为43 cm,摩擦感度爆炸概率为36%,相较于原料CL-20,安全性能大幅提升。本研究所采用的制备方法安全简单且组分无非含能材料,理论上未降低核壳复合物的能量,有望为含CL-20的复合炸药的设计和制备提供新思路,提升CL-20在军事领域的适用性。

陆地棉4-香豆酸辅酶A连接酶基因Gh4CL30的功能分析

【目的】研究4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)家族基因Gh4CL30的生物学功能,为棉花株型育种提供理论依据和基因种质资源。【方法】利用病毒诱导的基因沉默技术和基因编辑技术获得Gh4CL30沉默和编辑植株,测定该基因抑制及敲除植株的黄酮和木质素含量,调查棉花田间表型性状、种子大小和纤维品质。【结果】Gh4CL30基因沉默和敲除植株中木质素合成相关基因表达量显著下降,4-香豆酸辅酶A连接酶含量显著减少,茎秆中木质素含量显著降低,其株高、种子大小和纤维长度显著降低。【结论】Gh4CL30通过调控棉花木质素生物合成功能影响其生长发育。

氟橡胶包覆对CL-20机械感度及爆轰特性的影响研究

为研究CL-20晶体表面钝化对安全及爆轰性能的影响,采用氟橡胶F2311作为黏结剂,基于水悬浮法对比研究了CL-20包覆前、后的机械感度及爆轰性能变化规律。实验结果表明:F2311包覆可以显著改善CL-20材料的表面缺陷;在-20、0、20、40°C与80°C条件下,F2311包覆可明显提高CL-20的临界撞击能与临界摩擦载荷;在-40℃环境下,包覆对CL-20临界撞击能与临界摩擦载荷无影响,原因可能与包覆材料的玻璃化转变温度有关;包覆后样品的实测爆热与爆速可达到5612.03 kJ/kg和8975.81m/s,与CL-20相比分别减小了8.70%和2.39%。研究结论对CL-20的安全储存、使用和高效能量输出具有一定的参考价值。

含铜低碳钢在不同pH值的Cl^(-)环境中的腐蚀性能研究

为探究含铜低碳钢在不同pH值条件下的腐蚀规律,采用电化学工作站和金相显微镜对不同pH值的NaCl环境中的普通耐候钢(Q345)、含铜低碳钢(0Cu3Cr)和船体含铜低碳钢(0CuAl)的极化曲线、交流阻抗谱和微观形貌进行分析,观察在不同pH值的NaCl环境中的含铜钢与低碳钢的腐蚀性能差异。结果表明:在NaCl环境中,pH=12时3种试样的自腐蚀电位较高,0Cu3Cr和0CuAl的腐蚀过程受阳极溶解反应控制,而Q345受阴极反应控制,Q345和0Cu3Cr在pH=6时的自腐蚀电位略大于pH=8时的;3种试样在pH=12的NaCl环境中的电荷转移电阻值最大;pH=6时0Cu3Cr表面的点蚀坑较小且数量较少,pH=8时表面点蚀坑较大且数量较多;0CuAl在pH=8时的耐蚀性比pH=6时的好。

基于CL-RRT与MPC的舰载机牵引系统路径规划

针对舰载机在甲板狭小、复杂环境下的调运过程,结合闭环快速随机搜索树(close loop rapidly exploring random trees,CL-RRT)和模型预测控制(model predictive control,MPC)提出一种舰载机牵引系统的路径规划算法。首先,在CL-RRT中采用纯追踪器与线性二次型(linear quadratic,LQ)控制器得到系统的控制输入并向前仿真得到规划路径。其次,将已得路径进行等比缩放与插值作为MPC的初始解。最后,设置MPC的目标函数等并解得最终路径。展开自定义三个场景下的仿真实验,通过与CL-RRT算法的实验结果进行比较,验证本文算法的优越性。实验结果表明,所提算法可有效解决因采样随机性带来解质量不佳的问题,提升舰载机在甲板上的调运效率与安全性。

含CL-20的微孔发射药的设计及性能研究

为了研究六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)含量及微孔结构对发射药性能的影响,采用超临界发泡工艺设计并制备了含CL-20的微孔发射药。利用扫描电子显微镜(SEM)观察了发射药的形貌结构,通过密闭爆发器实验、简支梁冲击仪和摩擦感度仪等研究了发射药的燃烧性能、力学性能和感度。结果表明:CL-20颗粒均匀地分散在样品表面及内部,样品内部形成了大量尺寸为0.08~2.00μm的泡孔;CL-20颗粒的加入降低了样品的力学性能,CL-20含量越高,样品的抗冲击强度与拉伸强度降低得越明显;随着CL-20含量的增加,样品的摩擦感度和静电感度会随之升高,燃速也会得到一定程度的提高;经发泡改性后的样品的力学性能弱于未经发泡改性的样品;发泡工艺能够抑制因CL-20含量上升而导致的感度上升;经过发泡后的样品,燃烧性能得到了显著提升,样品的L-B(相对动态活度-相对压力)曲线在B为0~0.10范围内即出现急速上升趋势,L在B为0.14~0.18范围内达到最大,CL-20质量分数为15%和20%时,L_(max)分别为14.39 MPa^(-1)·s^(-1)和9.70 MPa^(-1)·s^(-1)。

Pickering乳液自组装CL-20/n-Al/F2605复合空心微球的制备与性能

高能量、高爆热的六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)/Al复合物由于自身的高感度而限制了在炸药领域的广泛应用。为制备高能量和高安全性的CL-20/Al含能复合材料,采用Pickering乳液法制备了空心球形CL-20/n-Al/F2605(氟橡胶)复合物,并对Pickering乳液稳定性、复合物表面结构、热分解、燃烧及安全性能进行了分析。结果显示:当2 mL乙酸乙酯中溶解的CL-20固体质量为0.10~0.14 g、油水质量比在1:5~1:7之间、超声时间小于30 min、静置时间小于120 min时,形成的乳液稳定性好。该复合物表面结构粗糙,中位径d_(50)为73.17μm,各组分复合均匀。复合物的热分解峰温和活化能分别为236.7℃、164.6 kJ/mol,n-Al和F2605降低了CL-20分解过程中21.2%的活化能。复合物平均线性燃速为7.14 cm/s;特性落高H_(50)为39.5 cm,和原料CL-20相比提升了26.5 cm,安全性能得到提高。

316L不锈钢在Cl^(-)与SO_(4)^(2-)协同作用下的腐蚀行为研究

为了降低腐蚀对海洋油气管道正常运行的危害,利用电化学试验中的交流阻抗技术以及循化极化技术研究了模拟南海海洋环境中Cl^(-)与SO_(4)^(2-)的协同作用对316L不锈钢腐蚀行为的影响,并结合扫描电子显微镜(SEM)对316L不锈钢表面的腐蚀形貌进行表征。结果表明,当SO_(4)^(2-)含量恒定时,Cl^(-)含量的升高会使容抗弧半径、极化电阻R_(p)以及点蚀电位E_(b)均降低,当Cl^(-)含量从0升至50 g/L时,316L不锈钢表面出现了明显的腐蚀情况。当Cl^(-)含量恒定时,SO_(4)^(2-)含量的升高会使容抗弧半径、R_(p)以及E_(b)值均减小,同时试件表面的腐蚀坑直径扩大,深度出现逐渐加深的情况。

子弹撞击下CL-20基PBX装药响应研究

为了提高战斗部安全性,指导CL-20基PBX炸药在战斗部装药中的应用和设计,开展了基于子弹撞击试验的典型战斗部撞击响应特性研究。进行了子弹撞击试验,通过分析战斗部响应后的超压数据、验证板穿孔、试验影像和试验样品回收等,评估了子弹撞击战斗部的反应等级。结果表明,子弹撞击试验中,子弹速度为836 m/s,战斗部在子弹撞击下发生了爆轰等级的反应。此外,开展了不同撞击条件下战斗部安全性数值模拟,研究了不同撞击速度下战斗部的反应过程。结果表明,子弹以850 m/s和750 m/s撞击时,战斗部分别发生爆轰和燃烧等级的反应。该研究为典型战斗部的撞击响应预测及反应等级评价提供了数据支撑。

双发CL-20基含铝装药水下爆炸载荷特性

基于水下爆炸理论,采用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法,建立了CL-20基含铝炸药水下爆炸模型,分析了冲击波载荷和气泡动力学特性;在此基础上探究了双发CL-20基含铝装药水下爆炸冲击波时空分布规律及气泡融合特性,讨论了不完整刚性边界附近双发CL-20基含铝装药水下爆炸气泡动力学特性,得到了装药种类、破口尺寸和爆距3种关键因素对双发装药水下爆炸气泡载荷特性的影响。结果表明,与TNT装药相比,CL-20基含铝装药水下爆炸气泡半径和脉动周期更大,气泡最大半径增大了27%,脉动周期提高了65%,但气泡脉动压力小于TNT。双发CL-20基含铝装药在水平和垂直位置具有特征尖锐波峰-波谷载荷曲线和特征双峰曲线,冲击波峰值压力大于单发装药,最大增长率可达48.26%。不完整刚性边界破口尺寸、爆距增大会增加双发装药气泡射流宽度和持续时间,CL-20会加剧不完整边界对气泡动力学的影响。

CL-20@PCHA复合粒子的制备及性能

多晶型六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)在推进剂体系中因与添加剂接触或环境条件(温度或压力)改变,晶型易发生转变形成混合晶型,导致推进剂结构损伤,性能降低。为阻止溶剂与CL-20的接触,抑制CL-20晶型转变,研究将基于己二胺(HMDA)与邻苯二酚(CCh)氧化自聚合反应生成聚酚胺(PCHA)薄膜,采用水悬浮法在温和的条件下对CL-20炸药晶体进行表面修饰,通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、拉曼光谱仪(RAMAN)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)等对表面改性颗粒的形貌结构、包覆物含量、热稳定性及其在乙二醇溶液中的稳定性进行研究。结果表明,HMDA与CCh在温和条件下可对CL-20晶体表面进行修饰,并形成一层致密的PCHA包覆层;溶解称重法和高效液相色谱法(HPLC)测得PCHA包覆物含量约为1%;PCHA包覆将晶型转变温度和热分解温度分别提升了16℃和7℃,通过Kissinger法计算不同升温速率下的热分解活化能E_a发现CL-20@PCHA的活化能较CL-20提高了约8 kJ·mol^(-1),热稳定性得到较大提升;XRD测试结果表明PCHA薄膜可以有效阻隔溶剂与CL-20的接触,减缓CL-20在溶剂中的溶解速率,可有效抑制CL-20的晶型转变。

活性可反应亚微米壳包覆CL-20及其性能表征

为了获得高能低感的CL-20颗粒,采用喷雾干燥工艺改善CL-20原料的形貌,采用顺丁橡胶BR、微晶蜡和胶体石墨对CL-20/微纳复合铝粉进行钝感包覆,构建具有可反应活性、能量补强的包覆外壳,同时提升CL-20使用安全性。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了包覆颗粒的表观形貌,编写MATLAB程序代码对SEM图像颗粒的长宽比和圆度值进行识别计算,表征其球形度,采用有机元素分析(EA)和电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析测试包覆颗粒中CL-20和铝粉的实际含量,采用X射线衍射(XRD)对包覆颗粒进行晶型结构分析,采用GJB方法对包覆颗粒的感度和爆热进行测试,并与CL-20原料进行了对比,采用差式扫描-热重-红外-质谱联用(DSC-TG-FTIR-MS)对包覆颗粒及其分解产物进行热分析。结果表明,制备得到的包覆颗粒粒径在10μm左右,球形度较高,长宽比为1.03,圆度值为0.91;包覆颗粒中CL-20和铝粉的实际含量分别为88.17%和7.76%;包覆颗粒的晶型为β-CL-20,摩擦感度为36%,撞击感度爆炸概率为38%,撞击感度特性落高为13.4 cm,降感效果明显;爆热值为5946 J/g,是CL-20原料(6073 J/g)的97.91%,能量损失不超过3%。

微流控制备微纳米LLM-105/CL-20复合含能材料

为了增加含能材料在生产、使用中的安全性能,利用微流控技术,以改良型氟橡胶作为黏结剂,采用LLM-105和CL-20为原料,成功实现了高能钝感LLM-105/CL-20复合材料的连续且安全的制备;采用场发射扫描电镜(SEM)观察了样品的微观形貌,采用傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)分析了样品的结构和晶型;采用DSC分析了样品的热分解性能;测试了原料CL-20及复合粒子的机械感度。结果表明,在优化条件下,即溶剂与非溶剂流速比为1∶6,黏结剂质量分数为6%,总流速为80mL/min时,LLM-105能够有效地包覆在CL-20表面,粒径分布范围为0.19~3.92μm;通过FT-IR和XRD表征,进一步证明LLM-105成功包覆在CL-20表面;复合粒子的撞击感度从10cm提升至55cm(落锤质量为2kg),显著增强了其安全性能。表明微通道内制备LLM-105/CL-20复合粒子的方法具有降感效果显著的优点,且该方法易于操作,适合连续安全生产。

离子色谱法测定油田水中Cl^(-)、SO_(4)^(2-)含量不确定度的评定及改进

利用离子色谱法进行油田水中无机离子含量的测定操作简便,分析结果准确,在油田化学行业检测实验室中得到了广泛应用。但测试过程中不可避免地会引入不确定度。依据CNAS-CL01:2018《检测和校准实验室能力认可准则》的要求,所有从事检测的实验室都必须进行测量不确定度的评定。本研究参考了CNAS-GL006:2019《化学分析中不确定度的评估指南》建立离子色谱法测定油田水中Cl^(-)、SO_(4)^(2-)含量的不确定度评定方法。依据SY/T 5523-2016《油田水分析方法》进行采样、运输和保存,依据GB/T 14642-2009进行油田水中Cl^(-)、SO_(4)^(2-)的测定,建立测量模型,确定不确定度来源,对各个不确定度分量进行评定,并计算合成标准不确定度。在95%置信区间下,油田水样品检测结果显示:Cl^(-)含量为(10.99±0.10)mg·L^(-1),SO_(4)^(2-)含量为(14.05±0.08)mg·L^(-1)。标准溶液配制过程中引入的相对标准不确定度和平行样重复性测定引入的相对标准不确定度较大,是提高该测定结果准确度的关键。