聚脲涂覆大型钢制储罐抗冲击性能数值仿真

为提高大型钢制储罐抗冲击性能,开展聚脲涂覆大型钢制储罐冲击响应的数值模拟和理论分析研究。基于前期工作已验证的数值模型,建立聚脲涂覆钢罐的有限元模型。数值模拟结果表明:将聚脲涂覆于罐体外表面能有效降低冲击载荷作用下局部塑性变形,在冲击体撞击角度为45°时能避免罐体穿孔破坏;聚脲涂层的主要防护机制为降速和垫层作用;提高喷聚脲涂厚度能增加罐体最大吸能值和面密度吸能值;当涂层厚度为15 mm时罐体不产生穿透破坏,满足英国储罐设计规范要求。根据罐体冲击响应特征和聚脲涂层作用机制,建立预测罐体断裂临界冲击速度的理论公式,能较精确预测涂覆罐的最大吸能值,可为聚脲涂覆钢制储罐抗冲击防护设计提供科学参考依据。

基于数理统计和文本挖掘的埋地钢制燃气管道失效分析

近年来燃气管道事故频发,严重威胁周边人民群众生命财产安全。为准确认识埋地钢制燃气管道失效特征及致因,针对性开展风险管控,以某管道燃气公司2018—2021年共计1338条埋地钢制燃气管道失效记录为分析蓝本,采用数理统计方法分析失效总体趋势及管道敷设位置、压力等级、外防腐层类型、失效原因、管龄对应的失效特征;采用文本挖掘技术共计提取26项埋地钢制燃气管道潜在失效致因,通过词云可视化方式分析高频失效致因;构建失效致因共现网络探索不同致因之间的耦合关系,并根据特征向量中心性辨识主要失效致因。结果表明:中压庭院管道是风险管理的重点;腐蚀失效频次与管龄总体呈正相关,且从第4 a开始失效频次快速增长,在第19 a左右达到峰值;土壤腐蚀、防腐层破损、杂散电流、未安装阴极保护系统、管道服役年限较长、管体缺陷、防腐层老化和敷设环境发生变化是埋地钢制燃气管道失效主要致因,是风险管控的关键点。

水平缝钢制连接的可修复装配式剪力墙结构抗剪性能研究

为实现剪力墙结构震损后的快速修复,提出一种水平缝钢制连接的可修复装配式剪力墙结构(Repairable precast shear wall with horizontal steel connections,RPW-HSC),采用ABAQUS软件对高宽比为1.0的RPW-HSC试件进行建模分析,数值模拟结果与试验结果吻合良好。通过有限元参数化建模,研究钢制连接中剪切板的厚度、开缝处小钢柱的高宽比、钢板强度及轴压比对RPW-HSC试件抗剪性能的影响,建立RPW-HSC抗剪承载力设计方法。结果表明:RPW-HSC试件的刚度与抗剪承载力随剪切板厚度、钢材强度及轴压比的增加而增加,但参数过大会导致该试件由钢制剪切板破坏转变为上部预制混凝土墙体破坏;当钢制剪切板开缝处小钢柱高宽比小于3时,试件的破坏由开缝处小钢柱的弯曲破坏变成上部预制混凝土墙体的剪切破坏。因此,需控制合理的设计参数以实现RPW-HSC试件结构损伤可控及震损可修复。RPW-HSC试件抗剪承载力设计方法获得的理论计算值与试验值及有限元结果吻合较好,验证了抗剪承载力设计方法的准确性。

X52材质大口径钢制管道全位置自动焊应用总结

针对X52管线钢的全自动焊焊接接头,充分考虑双焊炬的相互影响以及施工环境的影响,对焊接工艺参数进行了调整和优化,通过拉伸试验、弯曲试验、刻槽锤断试验及硬度试验等机械性能试验验证了焊接工艺的可靠性,形成了焊接工艺评定;同时分析并解决了现场焊接中出现的问题,提炼总结了双焊炬自动焊焊接工艺参数优化的要点,形成了适用于X52管线钢的铜衬垫全自动焊工艺。对焊缝进行了金相分析和硬度试验,从微观上分析了焊缝金属组织结构的分布情况,发现X52管线钢焊缝、热影响区及母材硬度分布与对应区域金相组织中珠光体含量呈正相关,进一步验证了该焊接工艺条件下焊缝金属及热影响区金相组织的一致性。结果表明,铜衬垫全自动焊工艺适用于大口径钢制管道的焊接,采用该工艺可以明显提升焊接质量和焊接效率。

热渗锌工艺对钢制螺栓力学性能的影响研究

为了研究热渗锌工艺对钢制螺栓的力学性能影响。通过硬度检测、拧脱耐磨试验、拉伸强度检测及微观分析等测试技术,分析评价了钢制螺栓表面热渗锌层的力学性能。结果显示,经热渗锌工艺处理后,钢制材料的组织结构及化学成分并没有改变,且经过处理后的螺栓抗拉强度均符合标准规定,表明热渗锌工艺对螺栓力学强度影响较小,但热渗锌工艺能够显著提升钢制螺栓的拧脱耐磨性能及显微硬度,这为钢制螺栓大规模使用热渗锌工艺提供了一种解决方案。

钢制管片二次衬砌加固效果数值分析

日本许多地下钢制盾构隧道已经超过设计的50年使用年限,多数NTT的通讯、电力管道已经出现了不同程度的腐蚀、漏水。文章以NTT的某条盾构隧道为例建立三维模型,研究了二次衬砌对该隧道的加固作用。结果表明:二次衬砌可以提供较大的承载力,隧道正常使用极限值可以提升约0.6倍,但是隧道破坏形式类似于梁超筋破坏,结构上需进一步优化。

立式钢制储罐安装施工技术及质量保证措施

立式钢制储罐是石油储备的重要设施,立式钢制储罐直接影响石油、天然气的运输效率和安全。本文首先简述立式钢制储罐安装施工技术,其次分析立式钢制储罐的质量保证措施。

核电钢制安全壳埋弧横焊工艺研究

核电钢制安全壳筒体环缝焊接量较大,采用埋弧横焊工艺可有效提升焊接效率、保证焊接质量。针对42mm厚度的SA-738Gr.B钢板材开展了埋弧横焊工艺研究。结果表明:相比于K形坡口,采用X形坡口进行打底焊接更容易避免气孔和夹渣缺陷,分析认为采用气体保护焊打底+埋弧焊填充的焊接方式可有效保证打底焊接质量;采用不同热输入大小的焊接参数进行了埋弧横焊工艺试验,当热输入太小时,焊缝成形不良且容易产生未熔合缺陷;对不同热输入下的焊接接头进行了冲击韧度试验和硬度检测,结果均满足标准要求。通过本项研究,证明了钢制安全壳埋弧焊焊接质量可靠,焊接接头性能满足标准要求,为核电现场新工艺的推广应用提供了一定的指导。

钢制保护管水平定向钻工艺在电力管线施工中的应用

电力管线施工是一项复杂而漫长的工程,涉及多个施工阶段,钢护管保护管水平定向钻技术水平提升,不断应用到工程实践中,具备较高的经济效益,实际应用价值非常高,钢制保护管水平定向钻工艺在电力管线施工中的应用管理工作要按照工程规划的要求,建立科学合理的管理机制,对施工人员、工期、施工材料等进行协调组织,保证工程施工的质量和进度,同时也要保证工程造价能够满足要求。本文针对钢制保护管水平定向钻工艺在电力管线施工中的应用进行重点分析。

聚脲喷涂钢制罐体抗爆性能试验及数值模拟研究

为考查聚脲涂层对钢制罐体抗爆能力的增强效果,对内侧喷涂聚脲涂层的缩尺模型罐和无涂层模型罐进行两次地面爆炸试验,并采集罐体测点位移时程及残余变形等响应数据。采用LS-DYNA软件中的ALE流固耦合分析方法对罐体的爆炸响应过程进行有限元模拟,并考查涂层粘接设定、罐体材料及涂层厚度对涂层防护效果的影响。试验结果表明,内侧喷涂聚脲涂层能显著降低罐体的最大位移及残余变形。数值模拟结果表明,聚脲涂层与钢板间的不同接触设置对罐体位移峰值的影响可以忽略,而对罐体残余位移影响较大;随着钢材屈服强度的提高,聚脲涂层位移的降低率逐渐减小;增大涂层厚度可减小罐体变形,但带来的增益不断降低。

震损可修复的钢制连接装配式剪力墙抗震性能试验研究

为了加强装配式剪力墙的抗震性能及实现其震损后可修复功能,提出了一种可修复的钢制连接装配式剪力墙(Repairable Steel‑connection Precast Shear Walls,RS‑PSW),用钢制连接区域替代剪力墙易破坏的底部区域,实现将结构的损伤集中在钢制连接件上,在震后通过更换受损的钢制连接件来实现可修复功能。对普通混凝土剪力墙(编号为SW0)、试件RS‑PSW1(初次加载)及试件RS‑PSW2(震损修复后加载)进行了低周往复加载试验,考察钢制连接装配式剪力墙的破坏模态、滞回性能、刚度和承载力退化、耗能能力及震损可修复性能。结果表明:相比SW0,RS‑PSW1在位移角达到1.43%时,上部预制混凝土墙体裂缝显著减少,塑性变形集中在钢制连接区域;修复后的试件RS‑PSW2相比SW0,其承载力和刚度略有下降,但延性和耗能能力有较大提升,破坏位移角达到了2.67%,较SW0提升了66.7%,具有良好的变形能力。试件RS‑PSW2再次加载时的各项抗震性能指标与初次加载时基本一致,验证了RS‑PSW可实现地震作用下的震损可修复功能,并通过更换受损的钢制连接件使结构的抗震性能快速恢复。

钢制流道泵站肋板局部加高对结构振动的影响

在泵站运行过程中,机组和泵房的振动是最为常见且需予以高度重视的问题。结合某钢制流道立式轴流泵站工程,运用有限元软件ADINA对该泵站的振动传递路径进行了仿真模拟。根据该机组金属结构的实际构造,将轴流泵、泵轴、机架等建入有限元模型中,建立泵站混凝土结构-钢制流道-流体的三维流固耦合有限元模型,分析了钢制流道关键测点的应力、变形和振动响应;针对局部振动剧烈问题,提出了加强该部位肋板厚度的解决思路,重点分析了肋板局部加高对结构静动力响应的影响。分析结果表明,采用局部肋板加高的措施可以有效地降低钢制流道的应力、变形和振动响应。

基于LoRa的钢制船舶通信系统电波传播特性研究

为了提高船舶通信系统的通信质量,研究基于LoRa的钢制船舶通信系统电波传播特性.根据电波传播机制,基于LoRa建立电波传播方程,获取电波传播时延;通过计算电波传播损耗,掌握电波传播规律,得到电波传播接收功率路径损耗、随距离的变化以及能量分布情况.电波传播特性实验分析表明,电波传播损耗指数与发射天线高度呈反比关系,与频率呈正比关系,接收天线在船舶走廊中央时的路径损耗更少;在带拐弯部分的钢制船舶走廊场景下,电波传播时延平均值为38.45ns,均方根时延的平均值为1.89ns,收发天线之间的距离对均方根时延的影响较小。

基于层次分析法的埋地钢制管道腐蚀防护系统等级综合评价

文章介绍了层次分析法的计算过程,并将该方法应用于计算埋地钢制管道腐蚀防护系统子因素及其最终等级,结果表明层次分析法能够较客观、准确、全面的反应各因素对腐蚀防护系统的影响。

钢制环氧套筒修复环焊缝缺陷管道影响因素研究

为研究钢制环氧套筒不同结构参数对X80管道环焊缝缺陷修复补强效果的影响,基于ANSYS有限元软件建立钢制环氧套筒修复含环焊缝缺陷X80管道的有限元模型,在内压与弯矩荷载联合作用下进行有限元模拟,并验证该模型的有效性及准确性。研究结果表明:随着钢制环氧套筒厚度(H)和长度(L)的增加,修复补强效果逐渐加强;当厚度(H)和长度(L)达到一定值后,修复补强效果不再改变;随着环氧树脂厚度(δ)的增加,修复补强效果逐渐变差;采用环氧树脂厚度为15 mm且钢制环氧套筒厚度和长度分别为27,1800 mm时,对直径为1016 mm且壁厚为15.3 mm的含环焊缝缺陷X80管道的修复效果达到最优。

钢制风力机塔架非线性预应力调谐质量阻尼器振动控制性能研究

悬吊式调谐质量阻尼器原理明确、安装简便,已在高层建筑、高耸输电塔等众多结构中得到了广泛应用,近年来在钢制风力机塔筒方面也逐步得到广泛关注。预应力调谐质量阻尼器(prestressed tuned mass damper,PS-TMD)通过附加下拉索并施加预拉力,可采用摆长和预拉力两个参数进行振动控制调谐,在高柔钢制风力机塔架振动控制中能充分发挥作用。但PS-TMD中拉索变形会引起非线性响应,进而影响控制性能。鉴于此,基于动力学原理建立考虑柔索效应的PS-TMD非线性运动方程,推导了拉索发生变形情况下PS-TMD动力系数及分支共振点频率比;通过优化分析给出了PS-TMD最佳调谐参数的选择方法;某3.2 MW风力机塔筒数值算例结果表明,考虑柔索效应后PS-TMD的动力系数幅值小于同参数下线性PS-TMD,共振响应下减振性能和能量耗散能力更为突出。5组风载荷下振动控制结果表明,考虑柔索效应后PS-TMD对塔架结构的风致响应振动控制效果优于相应线性PS-TMD系统。

钢制连接盒的预制装配式隔墙连接施工关键技术研究与应用

基于文献研究、实验室试验及工程应用研究成果,研发了一种适用于预制装配式隔墙施工的关键技术,该技术施工工艺流程简便,缩短了施工时间,施工工效提高约30%,施工成本显著降低;可有效地防止隔墙连接界面的剥离、开裂问题。该技术具有施工工艺流程简便、施工效率高,隔墙板连接处可靠美观、不易开裂,隔墙板连接施工效果好、质量高、施工返修率低、施工成本低等诸多优点,具有显著的经济效益和社会效益。

特殊钢制储罐基础设计

针对某化工项目中所遇到的压力储罐,分析了压力储罐基础的受力模型及计算方法,针对极度和高度危害介质储罐,给出了一种适用于该类储罐便于及时渗漏观察的基础做法。总结了特殊钢制储罐基础的设计方法,供结构设计人员在日后项目中参考。

钻井工况下钛合金钻杆与钢制钻杆摩擦磨损性能对比研究

钛合金材料由于具有高的比强度、低弹性模量,优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,已经成为深井、超深井及大位移水平井工况环境下钻杆及井下工具的热门候选材料,但在钻井条件下对钛合金钻杆的摩擦磨损性能缺乏研究,与钢制钻杆的性能优劣缺乏对比数据。通过硬度试验、冲击磨损试验、往复摩擦和模拟工况摩擦磨损对比试验,对钛合金钻杆和钢制钻杆的摩擦磨损性能及表面形貌进行对比分析。结果表明,由于抗划痕性能和硬度的差异,钛合金钻杆材料耐冲击磨损性能低于钢制钻杆材料,尤其在100r/min的中等冲击频率下钛合金钻杆材料耐冲击磨损性能明显低于钢制钻杆材料;在空气中的往复磨损试验中,钛合金钻杆材料的摩擦系数显著低于钢制钻杆,与岩石对磨时为典型的磨粒磨损机制,与金属对磨时为典型的粘着磨损机制;在钻井液环境中,钛合金钻杆的耐摩擦磨损性能不如钢制钻杆,但在水基钻井液中,钛合金钻杆与岩石材质对磨时,其耐磨性能最强、摩擦系数最低。建议在使用钛合金钻杆钻井时采用水基钻井液。下一步研究应提高钛合金材料耐磨性能或进行表面处理以提高钛合金钻杆的耐磨性。

钢制环氧套筒修复油气长输管道缺陷相关标准对比分析

钢制环氧套筒因其具有施工难度低、适用范围广的特点,在国内油气长输管道缺陷修复补强中被广泛应用。国内多项涉及管道缺陷修复补强的标准均对缺陷类型和相应的修复补强方法做出规定,但对采用钢制环氧套筒修复管道缺陷的规定不一致。对国内常用的5项油气管道完整性管理及修复标准进行对比,分析了各项标准中关于钢制环氧套筒修复管道缺陷的方法,并针对不同缺陷类型给出了修复建议,为现场管道缺陷修复工作提供参考。