安全生产领域安全技术公理

为解决安全科学技术基本概念、基本理论不统一问题,基于公理化方法,阐明危险源、隐患、风险、安全等基本概念的内涵,归纳安全生产领域的4个安全技术公理。研究表明:危险源实质上是高能量、危险物质、危险状态的载体,包括装置、场所、过程、活动等,危险源的固有风险是确定的。隐患实质上是生产系统中控制危险源的安全措施(包括技术措施和管理措施)的缺陷或失效。隐患增大现实风险。成熟技术的现实风险是可接受的,隐患排查治理是保证现实风险不增大的关键。基于风险分级的安全管理/监管策略,是实现安全目标最大化的有效途径。

水文钻孔新型洗井技术简介

洗井是水文孔施工中成井工艺的重要环节,安全、高效和稳定是未来洗井的发展趋势,概述了常规洗井技术方法及其存在的问题。通过深入调研国外最新技术,从技术原理、关键技术、设备、特点及应用实例等方面介绍了新兴超声波洗井技术、干冰洗井技术和封隔分层洗井技术。认为在引进国外技术的同时应加快新型洗井技术的自主研发和试验,这样才能加快我国洗井技术的发展。

方位角对页岩气钻探的影响

为了达到增产目的,水平井技术在页岩气开发中被广泛应用,因其影响因素众多,文中结合国内外相关资料,分析了方位角对页岩气开发的影响。结果表明:沿最小水平应力方向钻井,不仅能有效降低页岩气钻井风险,而且可使储层破裂体积达到最大,从而增加产量;在完井过程中,通过增加沿水平井方向压裂间隙的长度,达到降低成本的目的。然而,在某些情况下,钻井的方位角并非沿最小应力方向,此时,安全钻井液密度窗口会下降,甚至消失。复杂裂缝提高了破裂压力,严重威胁井壁稳定性。

基于LOP模型的事故隐患分类分级研究

为构建科学有效的事故隐患(AP)排查治理长效机制,基于防护层(LOP)模型,建立统一的、便于执行和管理的事故隐患分类分级框架。讨论分析事故隐患及危险源的几种定义,将事故隐患分为设计建造、基本过程控制、超限报警、安全控制、主动防护、被动防护和应急等新7大类,并定为严重、中等、一般等新3级。提出设置事故隐患排查治理指标,建立事故隐患分类分级标准备案机制。结果表明,事故隐患是事故的必要但不充分条件,是LOP安全防护功能下降或失效的充要条件,所建立的事故隐患分类分级框架是促进事故隐患排查治理工作的基础。

超声波冷锻对Cr12MoV钢渗氮组织与性能的影响

为优化渗氮工艺,提高渗氮层的厚度与硬度,提出用超声波冷锻技术(Ultrasonic cold forging technology,UCFT)对Cr12MoV模具钢进行表面纳米化预处理,并在450℃和520℃两个温度条件下离子渗氮。采用扫描电镜、金相显微镜、白光形貌仪、X射线衍射仪和维氏显微硬度计对样品的微观组织结构和性能进行表征。结果表明:UCFT是一种能与离子渗氮有效复合的预处理工艺,经UCFT表面纳米化预处理后,Cr12MoV模具钢表面形成表面硬度约520 HV,厚度为350μm的塑性变形影响层;经UCFT表面纳米化预处理后和离子渗氮复合处理后,渗氮层厚度与硬度与原始样品直接渗氮相比有显著提高;UCFT预处理后在520℃离子渗氮4 h,材料表面硬度可高达1350 HV,复合改性层厚度也可增至约400μm。

基于宏观和细观缺陷耦合的节理岩体损伤本构模型

提出考虑宏观和细观缺陷耦合的节理岩体损伤本构模型。首先介绍仅考虑微裂纹等细观缺陷影响的岩石损伤本构模型及仅考虑节理等宏观缺陷影响的岩体损伤本构模型,其次基于Lemaitre应变等效假设,推导考虑宏观和细观缺陷耦合的复合损伤变量,从而建立基于宏观和细观缺陷耦合的节理岩体损伤本构模型,最后通过引用岩石单轴压缩试验资料对模型合理性进行验证。研究结果表明:该模型能够较好地同时反映宏观和细观缺陷对岩体应力应变曲线的影响。同时采用该模型对含不同倾角的单节理岩体和含多条平行节理的岩体在单轴压缩荷载下的应力应变曲线进行分析,所得结果与相关文献中的试验及理论结果具有很好的一致性,说明了该模型的合理性。

论安全科学的研究对象

为阐明安全科学的研究对象,基于历史方法和逻辑方法,回顾该学科的研究内容,论述主要观点的优缺点,继承已有观点的合理成分,提出"三位一体"的安全科学研究对象新观点,即危险源+隐患+事故(职业病)。研究表明:危险源是引发事故(职业病)的根本原因;隐患是导致事故(职业病)的直接原因;事故(职业病)是存在隐患的危险源失控造成的后果。

基于双偏心轴驱动的声频振动钻机设计研究

基于虚拟样机技术,设计了一种双偏心惯性轴驱动的声频振动钻机的虚拟样机,分析了声频钻进方法的工作原理与特点,阐述了双偏心轴驱动的声频振动钻进系统整体设计方案与各个分系统的基本结构,在此基础上制造了实物样机,并开展了声频振动钻进技术实验研究。实验结果表明:双偏心轴型声频振动钻机结构简单、性能可靠、技术可行;声频振动钻进速度快、取样无扰动、质量高,钻进振动能量密度大,达到了设计要求。

流固耦合作用下水平定向孔壁稳定性分析

孔壁失稳是目前水平定向钻进工程中经常遇到的一个实际问题,尤其是在地表的第四纪松散地层中钻进孔壁失稳更是屡见不鲜,严重影响工程施工。针对以往研究中没有考虑渗流场对孔壁稳定性的影响问题,本文在Biot固结理论的基础之上,建立了应力场和渗流场耦合数学模型,采用有限元方法对所建立的模型进行求解。通过对某一水平定向钻进孔壁稳定性进行数值模拟,分析了在流固耦合作用下地层孔隙压力、有效应力和位移的变化规律,并分析了在不同的冲洗液压力下,地层沉降情况。研究发现,在定向钻进过程中,流固耦合作用对地层特别是井壁附近围岩的应力和变形影响很大。研究结果为钻进过程中避免孔壁失稳,合理选择冲洗液及冲洗液压力提供理论依据。

基于组合模型法的贯通节理岩体动态损伤本构模型

针对贯通节理岩体动态变形特点并结合已有岩石动态本构模型的相关研究成果,将贯通节理岩体变形过程中的动态应力视为贯通节理岩体静态应力分量与相应动态应力分量的叠加。其中贯通节理岩体静态应力分量采用考虑岩石细观损伤的非线性元件、节理面闭合及剪切变形元件等3个基本元件的串联来模拟,动态应力分量采用黏性元件来模拟,从而建立了贯通节理岩体动态单轴压缩损伤本构模型。其次,根据贯通节理岩体在单轴压缩荷载下往往会沿节理面发生剪切破坏的特点,在前述已建立的损伤本构模型中引人节理剪切破坏准则对该模型进行修正,从而更好地考虑了节理剪切强度对该模型的影响,最终建立了考虑节理剪切强度的贯通节理岩体单轴压缩损伤本构模型。最后利用该模型对贯通节理岩体在压缩荷载作用下的力学特性进行了分析计算,重点讨论了节理倾角对岩体单轴动态压缩峰值强度的影响规律。研究结果表明随着节理倾角的变化,节理岩体将发生岩块张拉或剪切破坏、沿节理面的剪切破坏及上述两种破坏模式的复合破坏,相应地节理岩体的单轴压缩动态峰值强度也随之有较大变化。

综合考虑宏细观缺陷的岩体动态损伤本构模型

针对节理岩体同时含有节理、裂隙等宏观缺陷及微裂隙、微孔洞等细观缺陷的客观事实,提出了在节理岩体动态损伤本构模型中应同时考虑宏细观缺陷的观点。为此,首先对基于细观动态断裂机理的经典岩石动态损伤本构模型—TCK(Taylor-Chen-Kuszmaul)模型进行了阐述,其次基于Lemaitre等效应变假设推导了综合考虑宏细观缺陷的复合损伤变量(张量),进而在此基础上建立了相应的节理岩体动态损伤本构模型,并利用该模型讨论了载荷应变率及节理条数对岩体动态力学特性的影响规律。结果表明,在不同载荷应变率下试件在变形初始阶段是重合的,而后随着应变的增加,试件峰值强度、峰值应变及总应变均随载荷应变率的增加而增加;随着节理条数的增加,试件峰值强度逐渐降低,但降低趋势逐渐变缓并趋于某一定值。上述研究结论与目前的理论及实验研究结果的基本规律是一致的,说明了本模型的合理性。

我国省级以上化工园区分布特点

统计分析了我国除港、澳、台外31个省份省级以上化工园区的数量及分布情况。研究表明"十一五"以来,我国省级以上化工园区数量增长近20倍。目前,华东地区省级以上化工园区最多,占40%,华东、华南、华北地区的省级以上化工园区占全国的74%。山东省省级以上化工园区最多,达145个,占全国的12.2%。山东、江苏、河北、湖北、江西、浙江、广东、福建、湖南、新疆、安徽、内蒙古、重庆、四川、辽宁等15省的省级以上化工园区892个,占全国总数的75.3%。国家级化工园区中以医药为主的化工园区有114个,占49%,医药等高产值化工已成为化工园区产业布局的重要方向。

SiO_2、Al_2O_3、ZrO_2对磨副材料对离子渗氮工业纯钛TA2磨损性能的影响

研究了离子渗氮处理工业纯钛TA2与硬质材料对磨的磨损性能。采用球盘摩擦磨损试验机评价摩擦学性能,选取了3种硬度的对磨副材料Si O2、Al2O3、Zr O2。利用光学显微镜、白光三维形貌仪、X射线衍射仪和显微硬度计分别对渗氮前后TA2的微观组织结构和硬度进行表征,并分析磨痕的表面形貌及元素组成。结果表明,渗氮后TA2表面生成了80μm厚的Ti N、Ti2N和α-Ti(N)硬质相渗氮层,表面硬度由140 HV提高至1260 HV,耐磨性能得到了提高。未处理样品的磨损机制主要是严重的黏着磨损、塑性形变和一定程度的磨粒磨损;渗氮样品的磨损机制主要为磨粒磨损,磨损率随对磨副材料硬度的升高而增大。

机械式静态双层推靠自动垂直钻具设计

为满足小尺寸垂直钻探的作业要求,设计一种外径127 mm、具有双层推靠活塞的机械式静态自动垂直钻井工具。该垂直钻具不含独立的电子和液压系统,仅依靠偏重块在重力作用下自动偏向井眼低边的物理特性,带动环阀转动进而改变钻井液流道的开闭,使钻井液在钻具内部和环空中形成压差,驱动双层分布的8个活塞以相应的组合方式推向井眼高边,实现自动纠斜,维持井眼垂直。该钻具采用全新的环阀设计,避免常规盘阀较大的摩擦阻力,提高纠偏的灵敏度和精度,其推靠活塞为独特的双层分布,纠斜时有3个不同层的推靠活塞同时推出,可在较小的钻头压降下获得较大的推靠力和纠斜力矩,纠斜能力显著提升,而且不同层推出的3个推靠活塞形成稳定的三角结构,有效提升钻具的稳定性和可靠性。在钻具结构设计的基础上,对钻具偏心机构、推出机构的力学性能进行分析,并研究角接触球轴承的摩擦阻力对钻具纠斜行为的影响。结果表明:该自动垂直钻具的推靠合力是单个推靠活塞的1+2^(1/2)倍,理论上其纠斜精度仅在井斜角降至0.154°后才会受到影响,纠斜极限井斜角可达0.059°,具有很好的纠斜能力、纠斜精度和灵敏度,而且该钻具结构设计简单,造价及维护成本较低,其机械式的控制方式不受井下温度影响,具有很好的现场应用前景。

Ni基合金涂层对抽油光杆疲劳性能的影响

采用热喷焊工艺在20CrMo实物光杆表面制备了200μm厚的Ni基合金涂层,利用扫描电镜、X射线应力测试仪、万能试验机、拉拉疲劳试验机和三点弯曲疲劳试验机等仪器,研究了Ni基涂层对20CrMo抽油光杆组织、表面应力、拉伸力学性能和疲劳性能的影响。结果表明:Ni基合金涂层与20CrMo光杆基体形成冶金结合,并产生压应力;重熔光杆表面回火处理可获得较好的拉伸力学性能;Ni基合金涂层制备后20CrMo抽油光杆在拉拉疲劳试验中出现齐平状断口形貌,涂层表面高温回火处理可显著改善重熔光杆的脆断,弯曲疲劳性能是影响涂层光杆疲劳失效的主要原因;Ni基合金涂层的制备使20CrMo光杆的疲劳性能显著降低,这主要与涂层的韧性、表面应力以及涂层制备对基体组织的影响有关。

就天津“8·12”事故论安全生产问题的复杂性

为阐明安全生产问题的复杂性,基于开放复杂巨系统理论,分析天津"8·12"事故的复杂特征。评述专家群体运用综合集成法成功处置事故的经验。研究表明,城镇化、工业化、全面信息化使每个企业、每个人的开放性空前高涨,如今的安全生产问题远比过去的情形复杂;企业的关系网络结构是安全生产问题复杂性的另一个内在根源;安全生产问题是安全生产监管体制和机制中的系统性风险的涌现。应运用综合集成法探索安全生产问题的一揽子解决方案。

关于危险源与隐患的新见解

为统一危险源和隐患的分歧,本文首先分析2个术语概念混乱的原因,然后根据2个术语的本质特征,给出它们的新定义、新分类和新分级,最后基于新的分类分级体系,给出新的隐患管理模式。研究表明:2个术语服从内外因作用原理,即危险源是内因,隐患是外因。危险源按源头可划分为3类,按载体形式可划分为4类;隐患按安全防护功能可划分为7类,根据产生阶段,可将这7类隐患再归为3类,若按内容和表现形式可将隐患划分为3类。根据隐患影响安全防护功能的程度将隐患分为1、2、3级。隐患管理新模式可简化现行隐患管理体制机制,有助于让政府、企业/单位等落实各自的安全生产主体责任。

PTFE复合涂层的摩擦学性能及疏水性能研究现状

聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的自润滑性能、耐化学腐蚀性能和介电性能,以及优异的高低温稳定性和化学稳定性。此外,PTFE还具有优异的超疏水性能,人工制备的超疏水表面在诸多领域有着广阔的应用前景,但单一的PTFE硬度较低、耐磨性差。本文综述了国内外近些年使用碳材料或聚合物对PTFE进行填充改性,并利用表面工程技术制备复合涂层以改善摩擦学性能及疏水性能方面的研究进展,并对未来PTFE复合涂层的研究方向进行了展望。

HVOF金属陶瓷涂层的冲蚀失效行为研究现状

超音速火焰喷涂具有粒子飞行速度高、涂层质量好、沉积速度快、材料选择性好以及与基体的结合强度高等优点。冲蚀是水轮机过流部件、轮船螺旋浆、泥浆泵及钻杆等的主要失效形式之一。HVOF技术制备的金属陶瓷涂层因其能显著提高金属零部件的耐冲蚀性能而受到广泛应用。本文对国内外HVOF喷涂金属陶瓷涂层的冲蚀失效行为进行综述,系统归纳了冲蚀颗粒粒径、冲蚀速度、攻角等外部因素及涂层的结合强度、孔隙率、涂层颗粒尺寸、碳化物颗粒的大小等内部因素对HVOF喷涂金属陶瓷涂层冲蚀失效行为的影响机制。并指出综合评价外部服役条件和自身性能参数对涂层冲蚀失效行为的作用机理是本领域今后研究的重点方向之一。

我国生产安全事故经济损失统计制度改革建议

为提高我国生产安全事故经济损失数据统计的全面性和准确性,对比分析我国生产安全事故经济损失统计的5个权威文件,梳理事故经济损失统计制度存在的主要问题,结合国际上事故经济损失统计工作先进做法,提出与之对应的改革建议。研究表明:我国现行文件存在的统计经济损失主体不一致、未规定统计间接经济损失,且事故调查报告不披露直接经济损失数据构成、统计工作的时间界限不统一、空间边界不明确、行业领域未区分等问题;针对这些问题,提出设立专门事故调查机构,弱化事故经济损失"直接-间接"分类体系,分阶段跟踪统计、披露事故经济损失,建立事故经济损失数据库,推动重大化工事故经济损失统计标准的制定等若干改革建议。