模拟压水堆一回路环境下冷应变对321不锈钢高温电化学行为和应力腐蚀开裂行为的影响

321不锈钢是常用的压水堆结构材料之一,在成型加工和服役期间易因各种因素发生冷应变,使其性能发生改变。本文在模拟压水堆一回路水化学环境中,测量了不同冷应变量321不锈钢的电化学阻抗谱,并用热应变样品作为对比;采用慢应变速率拉伸测试了冷应变试样应力腐蚀开裂性能。使用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)对样品微观特征进行了分析。XRD分析表明,冷应变使基体发生了由奥氏体到马氏体的转变,而高温抑制了这一过程。随着应变程度的增大(至20%),电荷转移电阻增大,膜电阻随马氏体含量的升高而降低。裂纹萌生实验结果表明,马氏体优先发生氧化腐蚀,保护了奥氏体基体,抑制了应力腐蚀裂纹萌生。

Fatigue test of carbon epoxy composite high pressure hydrogen storage vessel under hydrogen environment

A significant temperature raise within hydrogen vehicle cylinder during the fast filling process will be observed, while the strength and fatigue life of the cylinder will dramatically decrease at high temperature. In order to evaluate the strength and fatigue of composite hydrogen storage vessel, a 70-MPa fatigue test system using hydrogen medium was set up. Experimental study on the fatigue of composite hydrogen storage vessels under real hydrogen environment was performed. The experimental results show that the ultimate strength and fatigue life both decreased obviously compared with the values under hydraulic fatigue test. Furthermore, fatigue property, failure behavior, and safe hydrogen charging/discharging working mode of onboard hydrogen storage vessels were obtained through the fatigue tests.

高压氢气安全阀型式试验实例分析

高压安全阀的型式试验是检验安全阀产品是否符合安全技术规范的重要一环,通过实例分析了高压氢气安全阀主要的型式试验项目,介绍了主要型式试验项目的试验内容、试验方法和试验结果的判定,提出了高压氢气安全阀型式试验的难点的两个方面。

高压氢气环境材料耐久性试验装置的研究

基于高压氢环境箱、置换及供气系统、加载系统和总控系统4大模块,提出试验装置的总体技术方案,并通过对加载杆轴向力平衡、高压氢环境载荷测量和高压H2密封等关键技术的研究,研制高压H2环境材料耐久性试验装置。该装置可进行超高压(140 MPa)H2环境下材料的慢应变速率拉伸试验、低周疲劳试验和疲劳裂纹扩展速率测试试验,可为高压氢系统产品的材料选择、寿命预测以及材料高压氢脆机理研究提供重要试验手段。

高压氢环境材料耐久性测试装置的研究进展

简述高压氢环境材料耐久性测试装置的两大主要类型,以带环境箱的试验装置作为介绍重点,针对目前普遍采用的带加载杆-环境箱结构的外部加载试验装置面临的两大技术难点,详述相关研究者提出的各种优化结构;最后对高压氢环境材料耐久性测试装置的后续开发提出若干建议。

车用纤维全缠绕高压储氢气瓶标准研究

储氢气瓶是氢燃料电池汽车供氢系统的一个关键部件,纤维全缠绕高压储氢气瓶以其比强度和比刚度高等优点成为各国研究的热点。目前,欧盟、日本和国际标准化组织已制订了氢气瓶标准或标准草案,这些标准对制订我国车用纤维全缠绕高压储氢气瓶标准具有重要的参考价值。本文在系统比较欧盟CGH2R Draft Revision 10标准草案、日本JIGA-T-S标准和ISO/DIS 15869.2标准的基础上,针对我国正在制订的车用纤维全缠绕高压储氢气瓶标准,提出了若干建议,并指出今后需要重点研究的几个问题。

纤维缠绕高压氢气瓶火烧温升试验及数值研究

为研究气瓶在火烧情况下的安全性能及内部气体的温升规律,进行了火烧试验研究,得到了气瓶外表面的温度场分布及内部气体的温升规律,结果表明内部气体的温升速率很小,且与外表面存在较大温差。以试验数据为基础建立3D数值模型,对火烧时气瓶内部气体的温升进行模拟,并对试验结果和模拟结果进行比较分析,表明所建立的模型能较为准确的模拟气瓶火烧试验时的内部温升,该模型为进一步研究气瓶火烧试验奠定了基础。

新型绕带式压力容器在临氢设备上应用展望

本文从绕带容器的选材、力学结构、制造上的特性出发，结合当前在役高温高压临氢装置面临的一些问题，考虑了经济性、安全性，分析了绕带容器用作石化工业的制氢、加氢和重整反应器的可行性，认为其不仅有潜在的优势，而且能消除在役临氢装置存在的不足。

国产压水堆核电站40 GW·d/tU乏燃料棒金相检验

为评价国产燃料棒在较高燃耗水平下的辐照性能,在中国原子能科学研究院燃料与材料检验设施(303热室)对燃耗为40GW·d/tU的国产压水堆核电站乏燃料棒进行了金相检验。检验内容包括芯块宏观与微观组织、包壳水侧腐蚀与氢化物分布、芯块-包壳相互作用状况等。金相检验结果表明:40GW·d/tU燃耗下,芯块未发生明显的轮廓变化,气孔率为3.3%~5.8%,晶粒组织为等轴晶,平均晶粒尺寸为7.2μm;Zr合金最大水侧氧化膜厚度为23μm,氢化物分布和含量正常,最大氢含量约为150μg/g,同时不同部位的包壳氢含量与水侧氧化膜厚度基本呈线性关系,水侧腐蚀处于正常水平;包壳内壁有局部轻微腐蚀,包壳与芯块之间存在间隙,未发生包壳与芯块相互作用情况。

高温高压含硫气井测试地面流程优化

川东北气藏属于高温、高压、高产和含硫海相碳酸盐岩气藏。该气藏气井常规地面测试流程存在地面管汇多处节流和转向,容易形成冰堵、现场操作复杂、含H2S气井测试现场安全性要求高,不易采用人工方式等难点。对气井常规地面测试流程进行了优化:①在测试期间原则上不频繁开关采气树闸阀,第一级节流管汇要临时起到作为井口装置的作用,多台管汇台组合使用;②采用热交换效率高的EXPRO35/14型换热器和EXPRO三相分离器;③采用EXPRO地面数据采集系统,可实时采集监测数据,并可以以数字或曲线图的形式显示,按需生成各种报告;④在流程管汇与井口之间设置了ESD紧急关闭阀,可实现瞬时关井。PG101-3井和HB2井的现场应用表明,优化的"70MPa-35MPa"和"105MPa-70MPa"两级节流地面测试流程具有闸门倒换灵活、易于实现有效井控的优点,能适应高压、高产、较长时间下测试的需要,完全能满足川东北地区海相气藏的测试要求。

轻水堆严重事故及可能的缓解措施

现有概率安全评价指出，常规轻水堆的堆芯熔化频率及安全壳失效，放射性大量释放的频率都是很低的。但这些风险对于下一代先进轻水堆来说是不能忽略的。近年来西方对下一代先进轻水堆的安全目标作了更高的要求，即在严重事故的条件下，仍然能保证安全壳的完整性，而无需采取应急措施。这就要求对严重事故现象有足够的认识，以便对严重事故设置相应的缓解措施。本文简述了严重事故的物理现象、机理及可能的缓解策略，综述了这方面的研究进展。

燃料电池汽车车载高压Ⅳ型储氢瓶耐火烧性能仿真

为了评价Ⅳ型车载储氢瓶在火灾中的安全性,应用计算流体力学方法对70 MPa的Ⅳ型复合材料储氢瓶进行整体与局部耐火烧性能的数值仿真研究。首先,模拟不同火灾情形的燃烧场,获得气瓶表面的热通量分布数据作为传热分析的边界条件;其次,分析气瓶不同位置遭受火烧过程中瓶内氢气及气瓶各部件壁面温度的变化情况,获得温控压力泄放装置(TPRD)开启所需要的时间,预测气瓶高温失效的关键位置,评估气瓶的耐火安全性;最后,基于局部火灾位置对TPRD启动时间的影响分析,提出提高车载高压储氢瓶耐火性能的可行方案。研究结果表明:气瓶耐火性能符合整体火烧试验要求;在油池火灾中,气瓶中间高度靠上方、头尾两端的圆肩部位最有可能先发生失效;瓶内氢气的温度分布对内胆的温度影响不显著;在发展成整体吞没火灾前,远离瓶口区域的局部火灾对TPRD温升的贡献极小,安全风险高。

元坝1-侧1井高温高压高含硫超深大斜度井测试技术

元坝1-侧1井完钻井深7427.23m,井底温度153.5℃,井底压力85.59MPa,H2S含硫6.7%。在分析该井测试作业技术难点的基础上,决定采用射孔酸压测试三联作工艺及无固相压井液。从钻井设计阶段开始,应充分考虑到后期测试、试采的需要,做好先期准备工作。如:井身结构设计,套管的选择和固井、井口选型及安装等。文章详细介绍了该井测试过程及结果,该井所形成的这套APR测试作业模式,为类似高压、高产、高含硫气藏测试施工提供了借鉴。

高通量工程试验堆压力容器焊缝快中子注量计算

用MCNP4C程序分别计算了高通量工程试验堆(HFETR)首炉13#电离室和L12元件、第53-I炉13#电离室和7#电离室、第68-II炉12#电离室和1QS的快中子注量率并与实验测量值比较,计算结果是可靠的。通过选择不同类型的堆芯布置,计算了到2004年底HFETR压力容器焊缝所受的快中子注量。截止2004年底,HFETR压力容器焊缝内壁所受到的E≥1MeV、E≥0.1MeV的快中子最大点的注量分别为1.212×1017cm-2和2.514×1017cm-2,远小于设计值。

新制加氢反应器水压试验过程的声发射检测

为发现新制压力容器的先天性活性缺陷,提高制造质量,对一台新制加氢反应器水压试验过程进行声发射检测。采用三角定位与线定位结合的方法,对加氢反应器壳体和接管进行了整体检测。采用二次加载的方式,重点分析第二次加载过程和保压阶段的声发射信号。检测过程共发现3处有效声源,通过采用超声波和渗透探伤方法进行复验,确定声源Sl为流动噪声;声源S2为鞍座与筒体间的机械摩擦信号;声源S3为弯管内堆焊层表面缺陷。该检验实例可为新制容器出厂前的全面检验提供借鉴。

PE-HD在高压H_(2)S输气环境下的适用性

为明确高密度聚乙烯(PE-HD)在高压H_(2)S输气环境下的适用性,以增强热塑性塑料(RTP)管PE-HD内衬层为样品,利用高温高压釜腐蚀测试系统,模拟现场工况,开展PE-HD在高压H_(2)S输气环境下的模拟试验,对模拟试验样品的宏观和微观形貌,质量、密度与体积变化率,拉伸屈服强度,拉伸弹性模量,断裂伸长率,邵氏硬度,维卡软化温度和傅里叶变换红外光谱进行分析。结果表明,PE-HD在高压H_(2)S输气环境下模拟试验后外观保持完好,质量、密度与体积变化较小,化学结构和拉伸屈服强度保持良好,但刚性和韧性明显下降、热稳定性稍有提高。在不考虑PE-HD气体渗透因素前提下,可作为RTP管内衬层用于油气田集输气环境。

车用高压氢燃料气瓶火烧试验及数值仿真

通过对氢气瓶火烧试验,得到了气瓶火烧试验过程中外表面温度变化数据,并以此为基础建立了燃烧场数值仿真模型,用于模拟气瓶内部气体的温度、压力的变化。模拟结果与试验结果比较表明:所建模型能较准确地预测气瓶内部温度、压力的变化规律,可为确定车用氢燃料气瓶的火烧试验最佳控制参数指标提供技术支撑。

316L与16Mn材料抗高压氢脆性能研究

针对材料与氢气介质的相容性问题,本文基于断裂力学评价方法,对316L、16Mn材料的抗高压氢脆性能进行了研究。试验采用WOL试样,试验环境包含(常温、90 MPa)与(90℃、90 MPa)高压氢环境。结果表明,316L与16Mn材料应力强度因子K I分别加载至70.36 MPa·m^1/2、83.50 MPa·m^1/2时,在90 MPa高压氢环境中无氢致开裂现象。结合ISO对材料与氢气的相容性要求及相关研究,本研究认为当316L与16Mn材料抗拉强度分别小于等于710 MPa、515 MPa条件下,在设计选材时可选择不进行材料与氢的相容性评价。

超高压管式反应器无损检测技术研究进展

超高压自增强管式反应器在聚乙烯装置中的重要地位决定其一旦发生破坏后果十分严重,对这类设备缺少有效检验方法及失效判据。厚壁筒结构的超高压管式反应器无损检测主要以表面检测为主,如工业内窥镜检查、磁粉检测、渗透检测、磁记忆检测及涡流检测等。全面检验推荐使用超声波检测,由此可以检测到部件内部缺陷并兼顾内表面缺陷,在使用过程中则可用声发射进行实时监测。

10MW高温气冷堆反应堆压力容器的出厂水压试验

根据 ASME规范第Ⅲ卷 NB 6200节的规定，对 10MW高温气冷堆压力容器的水压试验要求、试验过程，试验结果及评价进行了叙述。用清华大学核能技术设计研究院研制的液压张拉机对主螺栓实施了合理及有效的张拉，对压力容器进行了应变和变形测量，取得了反应堆压力容器水压试验的圆满成功。