电连接器用聚氨酯胶密封件贮存可靠性统计模型的加速试验验证与评估

针对电连接器用聚氨酯胶密封件在长贮条件下的寿命评估问题,从机理层面分析了聚氨酯胶密封件内聚破坏和边界破坏导致性能下降的原因。依据从机理层面建立的电连接器用聚氨酯胶密封件贮存可靠性统计模型,利用聚氨酯胶密封件温湿度综合应力加速退化试验数据,综合应用粒子群优化算法和回归分析、AD检验及拟合优度等检验方法,从数据统计层面验证了电连接器用聚氨酯胶密封件失效物理方程和退化轨迹模型的合理性。利用扫描电镜和能谱分析验证了失效机理分析的正确性。最后,利用所建模型评估了电连接器用聚氨酯胶密封件在贮存环境下的可靠寿命。

同心分注井在线电动验封仪研制及应用

随着油田开发的不断深入,分层注水仍是补充地层能量、实现油田稳产、提高采收率的主要开发方式,原有同心分层注水井验封技术存在仪器定位难、密封件易损坏、验封效率低等问题,采用设计和试验相结合的研究方法,研制了同心分注井在线电动验封仪,并配套测调、验封一体多功能地面控制系统,集成流量、上/下压力等多参数测试技术,实现了一次下井、多层验封测试。试验表明,验封仪的坐卡/解卡性能、胶筒坐封/解封性能、整机承压能力、密封承压能力均能达到要求,现场应用效果良好,有效解决了验封效率不高等问题,提高了分层注水测试效率和合格率,为提升油田精细注水效果提供了可靠的工艺技术。

气体封隔器密封单元的增强方法与安全分析

气体封隔器胶筒是实现气井分层分段开采的关键部件。常规三胶筒结构在坐封时易发生初始破坏,导致胶筒整体应力水平降低,密封安全性储备不足。为此,提出一种多材料组合式密封单元的增强方法,用于HPHT105-232-V0型含硫化氢高温高压气体封隔器密封单元的设计;基于拉伸试验和Yeoh理论获得橡胶的本构模型参数;在温度204℃、坐封力200 kN和环空压力70 MPa下,分析了胶筒的应力和变形规律;试验测试了增强单元的密封安全性。分析结果表明:HPHT105-232-V0型封隔器密封单元胶筒的最大变形量为94.785 mm,最大接触应力为240 MPa,位于金属护环与套管接触区域。根据API标准,对HPHT105-232-V0型封隔器实物进行测试试验,坐封时胶筒未发生初始破坏,密封单元的整体应力水平提高;稳压过程胶筒压降幅度小于1%;整个试验测试过程中,密封单元无气泡溢出,封隔器卸载后胶筒结构无明显的塑性变形。研究结果表明,采用该增强方法所设计的多材料组合式密封单元具有良好的密封性能,满足极端环境下的密封安全性要求。

盾构隧道施工期渗漏聚氨酯堵漏作用机制研究

为探明隧道渗漏时聚氨酯的堵漏机制,设计并开展盾构隧道渗漏与聚氨酯注浆堵漏模型试验,通过试验分别对不同地层中隧道渗漏引发的外部地层侵蚀发展规律以及注浆堵漏的作用机制进行研究。研究表明:1)隧道渗漏后砂土与粉土地层周围孔隙水压力迅速下降,水在压力差的作用下以渗流形式向渗漏点补给,造成周边地层侵蚀破坏,但2种地层侵蚀发展规律不同。2)砂土与粉土地层中聚氨酯注浆堵漏机制相似,均可分为3个发展阶段,第1阶段聚氨酯反应释放大量气体,抵抗渗流水压;第2阶段聚氨酯固化,封堵渗漏通道,实现堵漏效果;第3阶段聚氨酯彻底固化,引起隧道结构外部荷载重分布。3)由于砂土与粉土地层渗流侵蚀规律不同,聚氨酯注浆堵漏效果有所差异,粉土地层注浆堵漏效果更好。

航天器密封舱水分含量测量与除水工艺方法研究

航天器密封舱在进行真空热试验时处在真空容器内部,常规的水分含量测量和除水方法均无法满足密封舱除水要求。本文针对航天器密封舱在真空热试验时的除水难题,设计了一套适合密封舱内水分含量测量的装置,经过标定确保其满足真空环境下水蒸气含量的测量要求。设计的密封舱除水系统通过双向密封法兰与密封舱连接,可以在真空容器外完成对密封舱的除水。试验验证结果表明,该除水方法能够保证在真空热试验过程中密封舱内气体的露点温度低于0℃。

基于真三轴试验装置的岩石渗流密封方式改进及实验研究

国内现有的非常规油气储层的渗透性测试大多采用圆柱试样,通过假三轴试验装置进行测试,而真三轴条件下立方体试件棱边大多存在棱边串流与端面密封不严的缺陷。基于现有真三轴试验装置,以及大量的实验经验,针对现有的立方体试件单橡胶套渗流密封方式进行改进。介绍了嵌套式“上下密封套”结构特征,特别对棱边区的密封进行了设计,提出了密封套顶-底端面凹陷型内嵌“单孔网槽导流板”结构设计,并对顶部传压板的尺寸进行了讨论。对100 mm×100 mm×100 mm立方体煤样进行了真三轴渗流试验分析,得到了不同入口渗透压力真三轴围压条件下的渗透率。该密封方法的改进有助于提高科研单位及测试中心对原位地应力条件下非常规油气储层渗透性测试精度,并提高高端科研人才的实践创新能力与科研素养。

俄罗斯液体潜射弹道导弹长期贮存材料工艺技术

对液体潜射弹道导弹长期加注贮存技术的发展进程、最新进展及研究现状进行概述。重点介绍俄罗斯液体潜射弹道导弹的结构设计、材料选取和制造工艺以及出厂加注封装和密封性检测方法,最后指出实现长期加注贮存的技术路径。

沥青路面热反射封层材料降温性能与机理研究

热反射型沥青路面封层可有效降低沥青路面温度,从而避免车辙病害。采用中空陶瓷微珠(HCB)和中空玻璃微珠(HGB)两种热反射材料,分别与雾封层和稀浆封层两种预防性养护技术结合,制备沥青路面热反射封层材料。利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射(XRD)对两种热反射材料的微观形貌与化学组成进行表征;通过室内降温试验对不同封层形式与不同热反射材料的降温效果进行研究,利用室外降温试验对热反射稀浆封层的降温效果进行研究,并探讨了HCB与HGB在封层中的热反射机理。研究结果表明:SEM与XRD试验显示HCB与HGB微观结构与化学组成使其有利于降低路面温度;室内降温试验表明,含8%HGB的热反射稀浆封层温度可降低2.6℃,含100%HGB热反射雾封层温度可降低1℃,热反射稀浆封层降温效果优于热反射雾封层,并且在相同掺量下,添加HGB的降温效果优于添加HCB;室外降温试验结果表明,相比未掺加热反射材料的稀浆封层,含8%HGB的热反射稀浆封层的降温效果可达5.2℃;相比未加铺热反射稀浆封,含8%HGB的热反射稀浆封层的降温效果达到3.3℃,热反射稀浆封在具备养护功能的同时也可以达到降温效果。研究结果可为公路关键路段的日常预防性养护提供一种可行的车辙病害解决方案。

全金属硬密封双向零泄漏三偏心蝶阀设计与分析

针对传统三偏心蝶阀承受一定压差或全压差的反向压力等问题,研究设计了一种全金属硬密封双向零泄漏三偏心蝶阀。该蝶阀为长寿命节能型,其采用三偏心原理设计,解决了传统偏心蝶阀在开启10°、关闭瞬间密封面仍处于滑动接触摩擦的缺陷,实现了蝶阀在开启瞬间密封面即分离、关闭接触即密封的效果。首先,对所设计蝶阀的不平衡力矩和允许压差进行了理论分析,并通过流体流动仿真分析了蝶阀开度不同时阀腔内流体的压力、速度和流动迹线,得到了蝶阀出入口的最大压力和最大速度随阀门开度的变化曲线。然后,通过热应力仿真分析得到了蝶阀的热力温度和合力热流量云图,并分析了蝶阀的热应力、热应变、安全系数的分布情况以及其最大热应力随流体温度的变化曲线,验证了蝶阀的热应力满足要求。最后,开展了蝶阀阀体耐压试验和正反向高压密封试验。试验结果表明,蝶阀阀体无可见渗漏和变形,且实测泄漏量均为零,说明该蝶阀的耐压强度和密封性能均满足使用要求。研究结果为三偏心蝶阀接触和摩擦的减少、开启力矩的降低以及使用寿命的延长提供了依据,所提出的全金属硬密封结构为三偏心蝶阀的双向零泄漏密封研究提供了新思路。

金属盖板镀层形貌对平行缝焊器件抗盐雾性能的影响

气密性封装是高可靠集成电路制造的关键技术。探讨了金属盖板表面镀层形貌对平行缝焊器件耐盐雾性能的影响。研究发现,平行缝焊后金属盖板表面出现的贯穿性裂纹是降低平行缝焊器件耐盐雾性能的关键因素。在相同封帽参数下,表面镀层为长条形晶胞的盖板封帽后出现多条贯穿性裂纹,无法通过24 h盐雾试验后气密性检测。而表面镀层为均匀大小的圆形晶胞的盖板具备更高的抗封帽裂纹能力,封帽后无贯穿性裂纹出现,且可通过48 h盐雾试验后气密性检测。

牙轮钻头密封试验技术研究及密封圈性能评价

牙轮钻头在深井钻进时会受到高温、高压、摩擦以及腐蚀等多个因素的共同作用,直接影响密封圈的使用寿命,进而影响钻头寿命。为此,进行了牙轮钻头密封试验技术研究。首先,设计了牙轮钻头密封试验机,设计了试验机各功能模块;其次,对O形橡胶密封圈和径向对称扁平橡胶密封圈在多因素影响下的密封性能进行了有限元分析,同时结合接触应力评判准则和von Mises准则对密封圈性能进行了评价和对比;最后,进行了密封圈在多因素作用下的寿命测试实验,并将实验结果与仿真结果进行了对比。实验结果验证了试验机进行牙轮钻头密封试验的可行性及可靠性。所设计的牙轮钻头密封试验机能预测牙轮钻头密封圈的使用寿命,具有广阔的工程应用前景。

储气库井水泥环密封性失效试验研究

循环注采气会对储气库井水泥环产生周期性载荷作用,易导致水泥环密封失效。以H储气库井水泥环密封失效为背景,开展了水泥石循环加卸载及水泥石力学、孔渗测试,获得了水泥石循环加载后的微观结构CT形态,进行了全尺寸水泥环密封失效试验。试验结果表明:经过30轮次循环加载后水泥石力学性能降低、气体渗透能力增加,但依然能有效阻止气体从水泥基质泄漏;循环加卸载会造成水泥石微观结构损伤进而产生累积塑性应变,循环轮次越多累积塑性应变越大;循环加卸载后,水泥石CT扫描形态显示,水泥石中出现微观结构损伤,水泥石微观损伤程度由两端至中心逐步减弱;全尺寸试验证实水泥环一界面脱粘形成微环隙,底部气体沿着微环隙上窜导致上部B环空带压,水泥环本体及二界面在各组测试压力下均未出现破坏,不建议现场在现有基础上继续提高储气压力。研究结果可指导H储气库注采参数优化设计,并为国内外类似储气库运行制度的合理制定提供参考。

高超声速飞行器的动态热密封技术研究进展

高马赫数飞行带来的气动热一直是制约飞行器向更大速域和空域发展的最大因素,特别是针对飞行器发动机尾喷管和机体之间、飞行器尾翼控制舵等有较大动态间隙部位,对其进行动态热密封的技术难度也远高于一般的机身表面防热;因此,动态热密封技术成为各国在新型高超声速空天飞行器发展中需要突破的重要瓶颈。本文以X-38等飞行器为例,对国外动态热密封技术进行了简要介绍,并对其主要技术类型和关键性能测试方法进行综述,最后对动态热密封技术的发展进行了总结和展望。

三偏心蝶阀硬密封结构的响应面优化

金属硬密封三偏心蝶阀在关闭状态下的密封比压决定着该阀的密封性能和工作寿命,优化金属硬密封部件的结构参数十分重要。以DN600三偏心蝶阀为研究对象,利用有限元分析法,分析密封面上密封比压分布规律。提出利用密封配合面周向间隙指标判断蝶阀的密封性能,利用Box-Behnken响应面优化方法对密封构件的结构进行优化,分析复合阀板座大、小径端切割厚度、复合阀板座直径及其交互作用对密封面最大密封比压的影响,得出最优设计方案。结果表明,在不影响蝶阀密封的前提下,优化复合阀板座参数后,密封面最大密封比压从202.96 MPa下降到128.44 MPa。对优化后蝶阀进行封闭打压密封实验,验证了其密封性能的可靠性。

盾构隧道渗漏灾害中堵漏浆材作用机制试验研究

注浆堵漏常用于盾构隧道渗漏事故的抢险过程中,合理的注浆能够有效封堵渗漏点,避免险情进一步恶化。为研究不同地层中隧道渗漏后不同堵漏材料的作用机制,基于不同地层侵蚀状态下盾构隧道发生渗漏险情后的发展特征,提出渗流型和空洞型2种渗漏事故类型;进一步考虑注浆材料物理化学性质的差异,将堵漏浆材划分为膨胀型和黏结型2种不同类型,从而通过模型试验研究不同类型浆液在不同渗漏事故类型中的作用机制。研究表明:1)注浆封堵的机制是浆液固化物通过膨胀性或者黏结性在接触面上形成较强的正应力,当接触面正应力超过水压力时,外部流水无法进入隧道内部,堵漏成功;2)渗流型地层中浆液扩散距离主要受到浆液凝结时间、地层渗透系数、浆液黏度、注浆压力、水力梯度等因素的影响,并通过试验给出浆液扩散距离的经验公式;3)渗流型地层中,油性聚氨酯反应生成固化物膨胀挤压周边地层,通过挤压力抵抗外水压力,水性聚氨酯的接触面挤压力小于油性聚氨酯,通过包水性消耗孔隙水,同时结合挤压力实现堵漏;4)空洞型地层中,油性聚氨酯固化物以自密封的形式、水性聚氨酯以黏结力和自密封共同作用的形式实现堵漏效果;5)空洞型地层中,堵漏注浆的浆液扩散过程受浆液及其生成物密度的影响,针对不同渗漏位置需要选用不同的浆液类型。

液压传动橡胶密封圈优化仿真分析及试验研究

针对液压传动系统中的旋转动密封O形圈进行优化研究,通过仿真分析与试验得到最终的优化结果。建立基于ABAQUS的橡胶密封O形圈模型,对比分析2种相同硬度级别不同力学性能的丁腈橡胶材料,研究不同材料O形圈在介质载荷状态下的密封面接触应力及初始密封性能。通过台架试验,研究不同截面尺寸O形圈的密封性能,对O形圈尺寸进行优化。结果表明:尺寸对O形圈的静态液压密封性能、低温密封性能、高温密封性能影响不大,尺寸对O形圈动密封磨损性能影响较大;截面直径尺寸控制在设计公差下限时,力学性能较好的NBR材料的O形圈的密封性能最好。通过结合仿真分析与台架验证试验,得出的研究结果为高性能、长寿命密封O形圈的设计与应用提供技术支持。

沉井侧摩阻力监测装置设计及应用研究

针对现有沉井施工过程中侧摩阻力测试方法要求高、难度大的问题,自主设计研发一套侧摩阻力直接测试装置,并提出输出电压与侧摩阻力的理论转化公式。通过有限元软件对不同传感器平行梁尺寸下梁端应变和最大应力、不同密封材料下装置的应变损失进行分析,指导传感器平行梁尺寸及密封材料的选择,并利用大型直剪仪对装置进行精准标定,最后在哈尔滨某沉井工程中进行现场应用。研究结果表明:1)平行梁的厚度越小、长度越大,弹性元件在荷载作用下微应变越大,但同时最大应力会增大;2)传感器内填充密封材料后,会存在一定应变损失,采用硅酮结构胶对装置进行密封应变损失最小;3)不同法向应力加载条件下侧摩阻力监测装置标定曲线的一致性较好,线性拟合系数均大于0.99,装置稳定性好。现场应用结果表明,通过侧摩阻力监测装置获取的沉井侧摩阻力与侧壁土压力的分布规律基本一致,且装置易于安装,可靠性好。

盾构隧道管片接缝内外双道密封垫防水性能试验研究

为探究螺栓孔防水对内外双侧布置双道密封垫防水体系的影响,依托某超大直径盾构隧道工程,自主设计新型双道密封垫防水性能测试装置,开展考虑螺栓孔构造的内外双道密封垫防水体系耐水压测试。研究结果表明:1)螺栓孔对内外双侧布置双道密封垫的整体防水性能具有一定的控制作用,当螺栓孔防水能力不足时,其存在将成为内外双道密封垫防水体系的薄弱环节,可能早于内道密封垫发生渗漏,由此降低内外双道密封垫防水性能较单道密封垫的提升水平;2)当螺栓孔防水性能达到要求后,与单道密封垫相比,内外双侧布置双道密封垫防水体系的防水能力大幅提升;3)对于超大直径盾构隧道,当管片接缝采用内外双侧布置双道密封垫时,应确保螺栓孔防水性能满足双道密封垫间的协同防水要求。

抛物面槽式太阳能集热器球形接头测试系统的研制与应用

球形接头是抛物面槽式太阳能集热器的关键部件,针对球形接头易发生运转卡涩和导热油泄漏问题,研制了一套球形接头性能测试系统。该测试系统可以实现球形接头在旋转、摆转或旋摆联动模式下,以及在导热油温度达393℃和压力达4.1 MPa工况条件下的加速寿命测试。以导热油为传热流体,开展了球形接头在导热油温度为393℃和压力为2.3 MPa工况条件,以及温度、压力变化条件下的性能测试研究,分析了球形接头在模拟12年寿命期的扭矩特性和密封性能,验证了该测试系统运行的稳定性和可靠性,并且关键技术参数的控制精度和测量精度满足使用要求,为球形接头的性能评价提供了技术支撑。

抗浮锚杆防水构造技术及性能研究

根据抗浮锚杆的结构特点,选用热熔型橡胶沥青防水涂料进行不透水性和抗窜水性试验,得出不同水压条件下热熔型橡胶沥青防水涂料粘结环宽抗窜水性关系和其失效模式。防水密封失效模式指热熔型橡胶沥青防水涂料与抗浮锚杆筋体粘接界面产生位移破坏,防水密封材料的不透水性能、抗窜水性和粘接宽度会对抗浮锚杆杆体的防水密封性能造成影响。