气凝胶绝热毡在热力高温蒸气直埋管网绝热保温结构中的应用

针对热力高温蒸气直埋管网传输蒸气的换热剧烈,导致蒸气管道热损增加的问题,研究了气凝胶绝热毡在热力高温蒸气直埋管网绝热保温结构中的应用这一课题。搭设热力高温蒸气直埋管网隔热管托,利用气凝胶隔热材料形成管托绝热部组件,在承载管网荷载的基础上隔断热桥,降低管托热损。包覆多层气凝胶绝热毡隔热材料,在保温层铺设铝箔反辐射层,调整绝热保温材料厚度,减少热力高温蒸气直埋管网辐射热损失。采用实例分析,验证了该保温结构的热损较低,能够满足管网节能需求,具有较高的推广价值。

高温蒸气处理制造“自胶结”人造板技术的研究与发展

介绍了高温蒸气密闭处理制造“自胶结”人造板技术的发展，阐明了它对有效利用低质木材、“三剩物”及提高木材综合利用率的作用。同时，就这一技术对我国环境保护产生的影响进行了展望。

木材波谱技术在高温蒸气处理制造木屑“自胶合”材中的应用

介绍几种常用波谱的工作原理及应用。通过对木屑聚集态、化学成分、化学基因以及材料表面自由基浓度变化的测定、分析，进一步阐明了木材波谱技术在高温蒸气处理制造木屑“自胶合”材中所发挥的作用，它不仅揭示了木质碎料“物理粘接”的机理，而且为低质木材及“三剩物”的开发、制造高质量产品提供了帮助。

块状长焰煤高温蒸气热解的试验研究

应用太原理工大学高温蒸气热解试验系统,以高温过热水蒸气为热源介质对块状长焰煤进行加热,针对热解的产气规律、产气性质等热解特性做了实验研究。得出了块状长焰煤在受热过程中的产气量具有温度阶段性,450℃到500℃是热解气体产气的最佳温度段;对于产气性质而言,CO2的体积分数相对比较高,且随着温度的升高体积分数变化不大;CH4,CO的体积分数随着温度升高而下降;H2的体积分数随着温度升高持续增加,它对热解气体的热值贡献最大;两个碳原子以上的烃类气体体积分数很少;从4个取样点所取样品计算出的热值看,525℃的气样热值可达到水煤气的热值水平,425℃时气样热值可达到焦炉煤气的热值水平。

吸入高温蒸气窒息死亡一例报告

短时间内吸入大量高温蒸气窒息死亡,国内尚未见有尸检报告。现尸检一例,报告如下。死者男性,19岁,工人。在蒸气管道控制室内工作时,因管道垫片破损,大量高温蒸气(174℃)迅速喷出溢满室内,控制室门被蒸气压力紧闭,致使当时无法将门立即推开。约经15分钟后。

1000和1100℃下多弧离子镀Cr涂层Zr-4合金的高温蒸气氧化行为

Cr涂层锆合金包壳是提高轻水反应堆燃料组件抗高温氧化性能的重要方法。本工作旨在研究Cr涂层Zr-4合金在水蒸气环境中的高温氧化行为,采用多弧离子镀工艺制备Cr涂层Zr-4合金样品,在1000和1100℃水蒸气环境中开展高温氧化实验,采用高精度天平获得样品氧化增重,采用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)测试分析样品的表面与截面微观形貌、元素分布、物相及Cr-Zr扩散层厚度。结果显示,多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金样品表面存在大量尺寸不等的大颗粒,Cr涂层沿着(110)晶面择优生长。高温蒸气单位面积氧化增重与时间近似遵循抛物线规律,1100℃的蒸气氧化速率明显高于1000℃,相同温度下Cr涂层Zr-4合金的氧化速率低于无涂层Zr-4合金。高温蒸气氧化后,样品表面生成晶须状氧化物,且氧化物间存在大量微孔。在1100℃高温蒸气氧化3和4 h后,样品表面被氧化生成蠕虫状的团状物。样品截面呈层状结构,由外向内分别为Cr_(2)O_(3)层,Cr涂层,Cr-Zr扩散层,α-Zr(O)层(ZrO_(2)层)。但表面Cr_(2)O_(3)层的厚度并不是随着氧化时间的增加而同步增加的,而Cr-Zr扩散层的厚度随氧化温度和氧化时间的增加而增大,且与氧化时间基本呈线性关系。因此,采用多弧离子镀制备的Cr涂层Zr-4合金在1000和1100℃下表现出良好的抗高温蒸气氧化性能。

高温水蒸气环境中TP439不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性

目的 研究TP439不锈钢在高温水蒸气环境中的应力腐蚀开裂行为,并探讨水蒸气和温度对其应力腐蚀开裂敏感性的影响规律。方法 采用慢应变速率拉伸试验方法研究了TP439不锈钢在400~600℃水蒸气环境中的应力腐蚀开裂行为,利用SEM和EDS分析试样断口区域的形貌及元素分布。结果 同一应变速率(2×10^(-5) s^(-1))下,随着温度在400~600℃范围内升高,TP439不锈钢在空气和水蒸气环境中的屈服强度、抗拉强度和断裂能均逐渐降低,延伸率逐渐增大。400℃和500℃时,试样在水蒸气环境中的抗拉强度较空气环境中有所降低,而延伸率较空气环境中增大。600℃时试样在水蒸气环境中的力学性能较空气环境中无明显差别。试样在400、500、600℃水蒸气环境中的应力腐蚀开裂敏感性指数分别为0.7%、1.2%和-2.8%,应力腐蚀开裂敏感性较低。试样在400~600℃水蒸气环境中的断口均呈现韧性断裂特征,断口形貌整体由韧窝和微孔组成,颈缩现象显著,断口附近未发现二次裂纹。温度在400~600℃范围内升高时,断口的韧窝特征更加明显,颈缩程度逐渐增大,600℃时断口侧面的氧化膜表面Cr含量明显降低,主要由Fe的氧化物形成。结论 水蒸气对TP439不锈钢的应力腐蚀开裂行为起促进作用。基于应力腐蚀开裂敏感性指数和断口的分析,在应变速率为2×10^(-5) s^(-1)的400~600℃水蒸气环境中,TP439不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性较低。

Sn含量对Zr-Sn-0.2Fe-0.1Cr合金高温蒸气氧化行为的影响

锆合金的高温蒸气氧化行为是失水事故下需要重点关注的问题之一。为了研究Sn对锆合金高温蒸气氧化行为的影响,开展了不同Sn含量的SH12(Zr-0.75Sn-0.2Fe-0.1Cr,质量分数,%)和Zr-4(Zr-1.5Sn-0.2Fe-0.1Cr)合金在模拟失水事故工况下1000、1050、1100和1200℃的高温蒸气氧化试验。采用光学显微镜、电子探针、显微硬度计分析了氧化样品的显微组织以及氧化前后样品的显微硬度。结果表明:低Sn的SH12比高Sn的Zr-4合金的抗高温蒸气氧化性能更好,这说明降低Sn含量可以改善锆合金的抗高温蒸气氧化性能。氧化前,SH12合金的显微硬度低于Zr-4合金,而氧化后SH12合金基体的显微硬度明显高于Zr-4合金,与氧化后SH12合金基体中的氧含量高于Zr-4合金的结果相吻合,这说明Sn有抑制氧在Zr基体中扩散的作用。通过第一性原理计算,发现Sn容易与O结合,从而抑制了O在锆基体中的扩散,这合理解释了氧化后SH12合金中的氧含量比Zr-4合金高的原因。

磁控溅射铬涂层锆合金包壳高温水蒸气氧化行为

目的研究磁控溅射Cr涂层Zr-1Nb合金包壳在1100~1300℃水蒸气环境中的氧化行为,为制定核反应堆事故预防和管理提供依据。方法采用卧式管式炉开展高温氧化试验,通过分析天平测量试样增重,通过扫描电子显微镜观察形貌,通过X射线能谱仪分析元素分布。结果氧化前Cr涂层结构致密,没有明显缺陷。氧化后包壳表面形成微观的鼓包、褶皱或裂纹。Cr涂层在1100℃和1200℃氧化3600 s后形成了Cr_(2)O_(3)-Cr-ZrCr2的三层结构。1200℃下,Zr沿Cr晶界扩散到达Cr_(2)O_(3)/Cr界面后将Cr_(2)O_(3)还原,引起局部Cr_(2)O_(3)厚度减小,Cr晶界中的Zr O2则构成了O扩散的短途通道。1300℃氧化1800 s和3600 s后,Cr涂层性能退化,生成外侧ZrO2层。在Zr基体氧含量饱和的过程中,Zr O2生长的抛物线常数kp增大。由于包壳内表面氧化使得β-Zr基体达到氧饱和,因此外侧kp迅速进入二次增大阶段,导致外侧ZrO2生长速度明显大于内侧。结论Cr涂层可以有效提高Zr包壳的抗氧化性能,但经历一定时长高温氧化后将出现性能退化。

Zr-4合金高温水蒸气氧化行为研究

Zr-4合金主要用于制备核反应堆燃料组件中的包壳管和定位隔架。锆(Zr)合金长期服役于高温环境中,表面会发生腐蚀,影响包壳管的安全性能。在高温水蒸气环境中进行氧化腐蚀试验,在不同温度下,拟合Zr-4合金的氧化动力学曲线、研究宏观形貌和微观组织的演变规律。结果表明,随着氧化温度升高,氧化速率增大,在2500 s时出现转折。当温度为1000~1050℃时,Zr-4合金氧化动力学的增重曲线服从直线规律;当温度为1050~1250℃时,曲线服从抛物线规律。Zr-4合金在高温水蒸气环境下,氧化层厚度随着氧化温度的升高而增加,当氧化时间为2500 s时,氧化层厚度由94.78μm增至121.19μm;氧化温度越高、时间越长,ZrO2层裂纹和孔洞越明显,Zr-4合金腐蚀越严重;当温度为1250℃时、氧化时间为5000 s时,Zr-4合金已经失效。

锆合金表面Mo/Al/Cr复合涂层的抗高温水蒸气氧化性能

锆合金是重要的核燃料包壳材料,在包壳表面沉积抗高温水蒸气氧化涂层是在失水事故中避免核泄漏的有效途径,然而涂层在高温氧化过程中存在氧化产物不稳定及界面扩散问题。用磁控溅射的方法在Zr-4合金表面沉积Mo/Al/Cr复合涂层,拟利用Al层生成氧化铝提升抗氧化温度上限,利用Mo层阻挡Al与Zr-4基体的扩散。用SEM表征涂层的表面及横截面形貌,利用XRD分析涂层物相结构,用纳米压痕的方法评价涂层的力学性能,用管式炉连接水蒸气发生器来评价涂层的抗高温水蒸气氧化性能。结果表明:在锆合金表面制备的Mo/Al/Cr复合涂层与基体结合良好,结构完整,界面清晰,硬度高于Zr-4合金基体。在高温水蒸气氧化试验中,复合涂层中的Al会发生熔融,导致涂层结构的破坏而不能生成连续致密氧化铝膜。在Cr层、Al层失效的情况下,Mo层可以有效阻挡Al及O元素向基体内部扩散。探讨了Al作为抗氧化层及Mo作为扩散阻挡层的可行性,试验结果可为核燃料包壳涂层的设计选材提供借鉴和支撑。

液态CO_(2)-水蒸气循环冲击煤体增透及瓦斯抽采效果模拟

【目的】为解决液态CO_(2)煤层增透技术应用时煤层内部孔隙水受冷凝结为冰阻塞瓦斯运移通道这一问题,提出液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击煤体增透技术。【方法】利用低场核磁共振仪、煤岩渗透率自动测试仪、接触角测试仪和三维CT扫描仪分析液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击煤体渗透率演化规律。【结果和结论】结果表明:(1)液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击煤体T2曲线面积随冷热循环冲击次数增加而增加。(2)煤体渗透率增量与液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击次数指数相关,循环冲击次数增加,煤体渗透性和润湿性均增强。(3)液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击次数达到12次时,渗流孔体积比例增加23.57%,渗透率增加0.009 3×10^(-3)μm^(2),接触角减小39.45°。(4)煤体渗透性与渗流孔体积比例、接触角相关,渗流孔体积比例与煤体渗透率正相关,接触角与煤体渗透率指数相关。基于实验研究结果,利用COMSOL软件数值模拟低温液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击煤层工程现场应用。依据试验结果确定恢复到室温25℃时的有效作用半径为0.719 8 m,以此数据模拟矿井煤层瓦斯抽采,结果显示煤层温度与瓦斯抽采效率成正比。试验及模拟结果揭示了液态CO_(2)-高温水蒸气冷热循环冲击煤体增透技术的现场钻孔布置及瓦斯抽采运移规律,为该技术下一步现场应用提供参考。

TP347H钢高温水蒸气氧化研究

研究了在600MW超临界机组屏式过热器TP347H管运行5000h后的高温蒸气氧化层。通过分析蒸气氧化层成分、相结构以及Cr的分布,并结合高温水蒸气存在的情况下氧化膜生长速度,提出了高温蒸气氧化层的形成机理。由Cr的扩散探讨了晶粒尺寸对TP347H管抗高温蒸气氧化性能的影响。结果表明:CrO2(OH)2的挥发导致了外层Fe的氧化物的形成,FeCr2O4内层的形成能够有效减缓蒸气氧化进程,进入稳态氧化阶段后氧化层厚度将保持不变;同时,随晶粒尺寸的减小TP347H的抗蒸气氧化性能提高。

FeCrAl/ZrNbCu复合管包壳高温蒸气氧化行为研究

研究了FeCrAl/ZrNbCu复合管蒸气氧化行为,结果表明,外层FeCrAl材料具有优异的抗蒸气氧化性能,有效保护了内层Zr合金管。氧化产物分析表明,FeCrAl合金氧化膜呈凹凸状,氧化产物为Fe2O3、FeCr2O4、Cr2O3和Al2O3;ZrNbCu合金氧化膜垂直于表面生长,氧化产物为ZrO2和Nb2O5;在1000℃氧化时复合管界面没有明显元素扩散;在1100和1200℃氧化后界面发生明显元素扩散。复合管外侧到内侧分别为FeCrAl氧化膜、FeCrAl合金、Fe CrAl-ZrNbCu扩散层、ZrNbCu合金、ZrNbCu氧化膜;界面结合方式由机械结合转变为冶金结合。

T91钢高温水蒸气氧化动力学研究

利用热分析天平连续称重法和线性回归分析,对T91钢高温水蒸气氧化动力学进行了研究。结果表明,T91钢在550℃、600℃和650℃时的水蒸气氧化动力学遵守y2=kt+c二次抛物线规律;在700℃和750℃时遵守y=kt+c的双直线规律。

铝在高温水蒸气中表面氧化膜的性能

采用X射线衍射法(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了纯铝在高温水蒸气中表面氧化膜的相组成及形貌特征。结果表明,本次实验条件下,在高温水蒸气中铝表面生成的是由一水软铝石AlO(OH)相组成的氧化膜,延长氧化时间氧化膜的相组成不发生改变,氧化膜表面的微观形态由微米数量级大小的颗粒构成,在一定临界值内,随着氧化时间延长,氧化膜厚度增加。

氢化锆在高温水蒸气中的氧化行为

通过恒温恒压氧化实验研究了氢化锆在300－700℃高温水蒸气中的氧化行为。结果表明，氢化锆的质量增重随着氧化温度的升高而增大。在氧化过程进行15h以后，OH-／O在氧化膜中的内扩散成为氧化反应的控速步骤。水蒸气中的H抑制了氢化锆在高温氧化条件下的氢损失。氧化膜主要由单斜相M-ZK）2组成，氧化膜的最外层由四方相T-ZrO2和立方相C-ZrO2组成。

高温水蒸气预处理对枫桦诱发变色的影响

枫桦在加工过程中极易变色,为使其颜色均匀,该文采用不同处理时间和压力条件下的高温水蒸气对枫桦木材进行预处理。通过视觉物理参数的对比,分析了枫桦诱发变色的颜色变化趋势,用FTIR图谱分析了内部基团的变化情况。结果表明:①枫桦心、边材在高温水蒸气处理条件下,心、边材变色情况不尽相同,但颜色变化的总趋势是逐渐加深的;处理时应综合考虑处理压力与处理时间对诱发变色的交互作用。②诱发变色后,枫桦木材颜色的加深是由于羟基等助色基团氧化为羰基等发色基团所致。