一种新兴污水处理碳捕获技术HiCS的研究

高效接触-稳定工艺(High-rate Contact-Stabilization,HiCS)是一种新兴的高负荷活性污泥碳捕获技术,该工艺碳捕获效率高、污泥增量性能好且曝气能耗相对较低,与厌氧氨氧化等技术进行A-B构型联用处理生活污水有望实现污水处理厂的碳中和运行。介绍了HiCS技术的工艺特点和碳捕获机理,分析其与短程硝化反硝化或部分硝化厌氧氨氧化联用的可行性,就污泥龄、水力停留时间和溶解氧等运行参数对HiCS系统效能的影响进行概述。在此基础上,总结阐述了HiCS工艺现存的研究不足并提出展望,以期能为HiCS的深入探究和工程应用提供参考借鉴。

基于混合加点Kriging代理模型的高速列车头型气动多目标优化

在高速列车多目标气动优化设计中,结合传统加点准则建立的代理模型在初始抽样样本点较少时寻优效率较低.为提高优化效率,本文融合改善期望加点准则(EIC)及Pareto前沿解加点准则(PIC),提出混合加点准则(HIC)方法,并基于HIC方法建立Kriging代理模型,以高速列车头车气动阻力、尾车气动阻力及尾车气动升力最小为优化目标,开展高速列车头型多目标气动优化研究;并以Branin单目标测试函数和Poloni多目标测试函数为例,对比分析EIC、PIC和HIC 3种代理模型的收敛速度.结果表明:单目标优化中,相比于EIC和HIC代理模型,HIC代理模型的寻优效率提高50.0%;多目标优化中,与PIC代理模型相比,HIC代理模型的效率提高62.5%;采用HIC代理模型开展头型多目标气动优化得到的最优解模型与原始模型相比,高速列车头车气动阻力、尾车气动阻力和尾车气动升力分别降低1.6%、1.7%和3.0%;最优解模型的鼻尖高度、车钩区域高度及司机室视窗高度都有所降低,2条横向轮廓线内缩.

国产SA516Gr.70(HIC)厚板容器筒节的成型技术

为研究应用于加氢装置的冷高压分离器等核心设备的国产SA516Gr.70(HIC)、厚度200 mm钢板的可焊性能和成型性能,对钢板化学成分、力学性能、硬度等进行分析,选用400℃时的屈服强度平均值进行筒节板料预弯受力计算,追踪580℃中温卷校成型工艺及筒节纵缝试板的化学成分、力学性能等。试验结果表明,国产SA516Gr.70(HIC)厚板在不同位置及方向各项力学性能均衡;中温校圆后筒节最大圆度4 mm、棱角度2 mm,成型尺寸合格;纵缝试板的力学性能满足技术文件要求。研究验证了国产SA516Gr.70(HIC)、厚度200 mm钢板的可焊性能和成型性能良好,其厚板容器筒节的成型技术达到国内较高的工艺水平。

混凝土高完整性容器(HIC)封盖系统探讨

根据废物最新小化的原则,减容技术被广泛应用到核电站的废物处理系统中,经过减容后的弥散放射性废物在钢桶中存放,无法直接进行处置,需要装到混凝土高完整性容器(HIC)进行一系列处理后才满足最终处理的要求。本论文以某核电的混凝土HIC封盖系统为例,介绍混凝土HIC封盖系统的设备组成,功能和技术要点。最终确定此混凝土HIC封盖系统在进行HIC容器灌浆密封工艺中高效、自动化程度高且安全。

高含盐量放射性固体废物处理工艺研究

核设施运行产生的浓缩液残渣、泥浆和焚烧灰等低、中水平放射性废物属于离散性废物,必须进行稳定化处理才能够送到放射性废物处置场进行最终处置,通常采用水泥固化或装入高完整性容器(HIC)两种处理方式。本文对水泥固化工艺和混凝土HIC处理工艺进行了介绍,对废物高含盐量对水泥固化工艺、混凝土HIC工艺及废物包的处置安全性的影响进行了对比分析。

用于放射性废物处理的HIC容器设计优化

核能作为清洁、高效的能源,是不可再生能源的重要替代品之一,也是我国优化能源结构、合理进行能源保护、开发与利用的有效选择,同时放射性核废物的处理也成了核电发展的一个重要环节。相比于传统的水泥固化技术,高完整性容器(HIC)能够直接盛放干燥后的放射性废树脂和浓缩液干燥盐,具有更高的废物最小化水平,成为放射性废物管理的主要的发展方向之一。本文针对目前混凝土高完整性容器体积较大、防上浮效果不佳以及内容物包覆性差的缺点,进行设计优化,开发出具有更高性能的混凝土高完整性容器并进行了一定的工程应用验证,为核电厂和化工厂产生的放射性废物的高效处理提供了技术支持。

车辆碰撞中驾驶员手部主动响应对人体损伤的特性

研究了车辆碰撞环境下驾驶员手部在方向盘上的主动响应及对人体损伤的影响,以便对于人体损伤标准完善及车辆安全防护设计,提供参考数据。将假人手部结构重建,使手部具备抓握能力。利用关节约束力矩模拟抓握力,设置手部具有抓握力及抓握方向盘不同位置的仿真模型,计算获得假人各部位损伤数值,与标准假人损伤对比。结果显示:抓握状态下,头部伤害指标(HIC)峰值增加37.5%,颈部伸张力矩最大值减少22.3%,胸部压缩量最大值减少3%,大腿压缩力峰值减少36.5%。将方向盘划分为表盘的位置方位,手部位置在11点和4点方位时,头部HIC峰值最大;手部位置在8点和4点方位时,胸部压缩量和大腿压缩力峰值最大。碰撞中驾驶员手部主动响应对人体损伤影响较大。

450 MPa级海底管线钢HIC试验裂纹分析研究

H_(2)S腐蚀问题在油气输送过程中十分重要,其破坏性和危害性极大,严重影响了油气输送管道的寿命,制约了油气输送管道材料的发展,因此抗H_(2)S腐蚀管道用钢成为其中一种发展趋势。本文采用经济型成分设计,开发出450 MPa级耐酸性海底管线钢,但HIC试验出现轻微的氢致裂纹。通过金相显微镜、扫描电镜、EDS等手段,分别对试验钢在HIC试验中产生裂纹的原因,从组织、杂物、元素偏析、硬度等方面进行分析研究,找出HIC试验出现裂纹的原因,来提高450 MPa级海底管线钢的耐HIC性能。研究结果表明:HIC试验中出现的裂纹不是由钢中异常夹杂物造成的,而是由于钢中的Mn偏析产生了硬相的微观组织引起的。

油气长输管道用抗酸管线钢研究进展

酸性服役是管线钢未来发展的重要方向之一,简述HIC、SSC的发生机理、检验方法,分析影响管线钢抗酸性能的夹杂物、偏析、显微组织、化学成分、表面硬点等因素,介绍抗酸管线钢的发展现状,指出抗酸管线钢生产的关键控制因素。通过超低碳成分设计、洁净钢技术,精细化管控炼钢、轧制、冷却工艺参数,从而提高管线钢的抗酸性能,满足管道服役安全性的要求,最后对抗酸管线钢的未来发展进行了展望。

室外合成材料面层临界跌落高度(CFH)试验研究

本文测试了四种不同合成材料面层的场地冲击衰减性能。实验发现不同合成材料面层的临界坠落高度(CFH)均随着自身厚度的增加而增加。相同厚度合成材料面层的HIC值和Gmax值随冲击高度的增加而增大;HIC值和Gmax值随冲击高度增加的速率大小跟不同材料属性有关。本实验对不同合成材料面层CFH值的探究可以在实际应用中为幼儿园、养老机构或者其他室外活动场地安装设备的安全高度提供一定的参考。

显微组织对抗氢致开裂的影响研究

采用NACE TM0284-2016实验标准,对抗酸管线钢和碳素结构钢进行氢致开裂(HIC)实验行为研究评定;通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)等方法,研究了不同显微组织结构对抗氢致开裂性能的影响。实验结果表明,具有多边形铁素体+少量珠光体、晶粒尺寸较小的显微组织具有良好的抗HIC性能,而晶粒尺寸较大、铁素体-珠光体交替的带状显微组织的碳素结构钢出现了大量的氢致裂纹,其平均裂纹长度率(CLR)高于40%。

X70MS抗酸直缝焊管的研制

对HIC和SSC的腐蚀原理和试验方法进行了分析。介绍了抗酸管的适用范围。通过对X70MS母材和焊接规范的设计,采用合理的制管工艺试制了φ1016mm×26.2mm抗酸钢管。力学、金相和腐蚀试验表明钢管性能满足API SPEC 5L标准要求。

钢悬链立管柔性接头用ASTM A707 L5钢性能检测与分析

柔性接头作为深水钢悬链立管(SCR)的关键部件,在海洋服役环境中承受着巨大载荷及面临着介质酸化导致的断裂风险等问题。因此,本研究针对钢悬链立管用ASTM A707 L5材料开展力学性能、氢致开裂(HIC)、应力腐蚀开裂(SSC)及裂纹顶端张开位移(CTOD)试验研究。试验结果表明,采用ASTM A707 L5钢制成的柔性接头其力学性、HIC、SSC及CTOD试验性能均能满足规格书要求;经HIC试验后试样的裂纹长度率(CLR)、裂纹厚度率(CTR)及裂纹敏感率(CSR)均为0;SSC试验后试样均为发生断裂,在10倍显微镜下观察,所有试样表面均未发现裂纹;CTOD的最小值为1.0792,平均值为1.1534.

基于CART决策树的车辆与行人碰撞中头部损伤风险预测

为快速预测汽车碰撞行人头部损伤风险,建立了一种基于多刚体系统动力学仿真方法和分类回归决策树(CART)的预测模型。参考欧洲新车评价规程(Euro-NCAP),开发了具有精细化刚度特征的车辆前部结构多体模型;以行人尺寸、初始车辆速度和行人速度、人车碰撞位置、相对角度为变量,通过全因子设计试验方法,建立了4500组多体仿真模型;采用CART模型,挖掘变量与动力学响应参数的关联性。结果表明:车辆初始碰撞速度是影响行人头部动力学响应的关键因素;该模型对于碰撞速度和头部损伤准则(HIC15)值的预测精度分别为87.5%和86.8%,平均预测耗时为42.7ms,两者均具有较高的预测精度和决策能力。该结果可为制定行人头部损伤风险评估实验和损伤防护研究提供理论参考依据。

有机材料密封混凝土HIC的封盖设备研发

本文针对用有机材料对混凝土HIC封盖的技术要求,开展了封盖设备研发设计,其包括有机材料配制与输送单元和取封盖与灌胶单元,并进行了设备单体和联合试验验证。试验结果表明,所研发的封盖设备可在每1小时内完成1个HIC封盖操作,整套设备系统设计合理、功能齐全、性能可靠、运行精度较高,满足放射性环境下使用要求。

HIC有机密封材料温升实验及模拟验证

混凝土高完整性容器(HIC)技术的应用极大的提高了核电厂放射性固体废物最小化的水平,而HIC的密封工艺一直是该领域的研究重点。本文选择环氧树脂E-51作为有机密封材料开展了一系列研究,通过试验与模拟结合的方法,探究了环氧树脂在固化过程中的温度变化规律,对其在一定体积下的最大释热功率进行了拟合,并将该释热功率代入HIC模型中进行模拟。结果表明,在室温条件下环氧树脂可作为一种良好的HIC密封材料使用。

X52MS管线钢氢致开裂行为研究

为了研究X52MS管线钢氢致开裂问题,通过金相组织和裂纹形貌观察、扫描电镜和能谱分析以及显微硬度分析,围绕钢板中扩散氢含量、显微组织和MnS夹杂物三个主要因素对HIC的影响进行了探讨。结果显示,X52MS管线钢自身的扩散氢含量相对较低,不足以引起氢致开裂;影响X52MS管线钢HIC行为的主要影响因素为显微组织状态,其中马氏体是氢致开裂最敏感的组织。通过对加硫钢46MnVS6在不同热处理状态下的HIC试验对比,发现淬火态试样显微组织中未回火马氏体更易于引起HIC,调质态试样显微组织中回火索氏体组织具备抗HIC能力。

核电厂放射性废树脂处理技术研究

在对放射性废树脂进行处理的过程中,由于反应环境的稳定性难以得到保障,导致废树脂中核素衰变时刻放射性活度速率较慢,为此,提出核电厂放射性废树脂处理技术研究。在废树脂容器材料选择阶段,充分考虑了辐照敏感性和清洁解控下的处理要求,将C15混凝土作为最终的容器材料,并对具体的材料配比进行设计。在处理工艺流程设计阶段,采用了烘干封装形式的HIC放射性废树脂处理方式,定量化地在锥形干燥器中对放射性废树脂进行干燥处理,将蒸发的气态物转入至放射性废液处理系统,将烘干废物移送至HIC封装工位实施二次包装处理。并根据核素检测结果,确定出厂时间。在测试结果中,设计处理技术下,废树脂核素衰变时刻放射性活度在短时间内实现了快速下降,与对照组相比具有明显优势。

管线钢中的硫化夹杂物与氢致开裂

研究了 5种材料在 NACE溶液和人工海水溶液中的氢致开裂 (Hydrogen - induced cracking,HIC)行为 ,结果表明 :当材料中存在硫化夹杂物时 ,氢致开裂敏感性增大。为了提高材料的抗氢致开裂性能 ,应控制其含量与形态。对于更恶劣的腐蚀环境 (酸性油气 ) ,管线钢抗 HIC的评价应采用 NACE标准进行氢致诱导开裂试验。

管线钢中带状组织与氢致开裂

研究了 6种材料在NACE溶液中的氢致开裂 (HIC)行为 .结果表明 :钢材中Mn ,P ,S的含量高时 ,带状组织明显增多 ,HIC敏感性提高 .为避免带状组织及氢致开裂 ,应控制钢材中的Mn ,P ,S含量 ,给出了Mn ,P ,S含量的推荐值 :wMn≤ 1.3% ,wP≤ 0 .0 10 % ,wS≤ 0 .0 0 1% .