CO_2和H_2S共存酸性环境OCTG材料选用研究

针对5个公司在CO2和H2S共存酸性环境下石油管材(OCTG)选材规范及NACE MR0175/ISO 15156标准进行对比分析。对影响管材安全性的因素进行分析,给出各环境条件下不同公司选材规范之间的异同和适用范围。研究综合选材方案及操作步骤,编制OCTG材料综合选材软件。以新疆油田三高气井(高温、高压、高硫化氢环境)为例进行具体分析,给出影响材料抗腐蚀性能的计算公式,并根据材料的不同性质选择不同的选材准则。结果表明:影响酸性环境下OCTG选材的主要因素为H2S分压和CO2分压、温度及Cl-含量;得到了最优的选材推荐区间。     

纳米SiO2的制备及性能研究

 用溶胶—凝胶法制备了纳米SiO₂,考察了溶胶的浓度和pH值对凝胶时间的影响,并用FT-IR,XRD和TEM研究了其在热处理过程中的物相及显微结构.结果表明:溶胶浓度和溶胶pH值对凝胶时间影响较大.在温度为600℃时,经过烧结晶化,可制得纳米二氧化硅,其平均粒径20nm,外观形状呈球形,且热稳定性良好.     

聚苯胺/钛酸纳米复合材料的合成及其电化学和可见光催化性能的研究与应用

聚苯胺(PANI)/钛酸(H_2Ti_4O_9)层状纳米复合材料以苯胺(ANI)/H_2Ti_4O_9为前驱体,通过原位聚合的方法合成。复合材料的合成过程、形貌和结构通过XRD、SEM、IR和TGA/DSC表征手段进行研究。苯胺以单层且苯环垂直于层板的方式排列在H_2Ti_4O_9层间,聚合后的聚苯胺分子以单层方式排列在层间。PANI/H_2Ti_4O_9复合材料具有优异的热稳定性、氧化还原活性以及可见光催化降解亚甲基蓝活性,在电化学传感器和污水处理方面具有潜在的应用前景。     

自组装纳米Au电极及其对H2O2催化氧化的研究

 研究了纳米粒子-金溶胶在铂金电极表面的单分子层自组装,并探讨了K₃Fe(CN)₆在金溶胶表面的电化学吸附性质;同时,以金溶胶修饰电极为工作电极,铂金电极为对电极,Ag/AgCl电极为参比电极组成的三电极系统对H₂O₂有良好的催化氧化作用,在1.0×10^-6～1.0×10^-3mol/L的浓度范围内与氧化峰峰电流呈良好的线性关系,为纳米自组装修饰电极在电化学及生物催化反应等方面的应用开辟了新的途径.     

NO2-存在条件下γ-六六六在冰中的光解动力学及机理

研究了模拟太阳光-NO_2~-作用下冰中γ-六六六(γ-HCH)的光解动力学和机理。结果发现,模拟太阳光-NO_2~-作用下冰中γ-HCH能够快速光解;且光解过程符合一级动力学方程。HCO_3~-和Fe~(3+)抑制了γ-HCH的光解;强酸性条件有利于γ-HCH的光解,中性及碱性条件影响不大。模拟太阳光-NO_2~-作用下冰中γ-HCH光解产物为一氯酚、四氯环己烯和五氯环己烯,主要光解机制为脱氯及羟基取代。研究结果对于深入认识亚硝酸根的光敏化作用以及γ-HCH的环境行为具有重要意义。     

基于植酸锆/普鲁士蓝复合膜的电催化行为研究

通过层层自组装技术,构建植酸锆/普鲁士蓝(Zr-IP_6/PB)多层结构膜.基于普鲁士蓝(PB)对双氧水(H_2O_2)有很高的电催化性能,加之5层植酸锆/普鲁士蓝膜多孔结构有利于传质过程,该H_2O_2传感器具有高灵敏度和高选择性.实验结果显示:修饰电极对H_2O_2响应的物质的量浓度范围为2.00×10~(-5)～1.76×10~(-3) mol·L~(-1),线性相关系数R=0.998 9.     

一步法合成SO42-/TiO2酸位结构及酯化机理研究

 利用高酸值麻疯树油中游离脂肪酸与甲醇酯化反应作为目标反应,通过直接煅烧工业原料偏钛酸,制得高酯化活性的ST(SO₄^2-/TiO₂)固体酸.FTIR研究表明:ST固体酸具有焦硫酸结构酸位,含有高键级高共价特性S=O.S=O强烈的诱导效应提高了与之相连的配位不饱和钛原子的路易斯酸性,吸水后产生质子酸.随着硫含量增加,质子酸性增加.ST固体酸制备过程中,硫酸根与二氧化钛发生固相反应,硫酸根强键合在二氧化钛表面,同时部分硫酸根分解产生三氧化硫并原位吸附,从而形成固体酸位.ST固体酸通过质子化羧酸、甲醇亲核加成、脱水脱质子机理催化酯化反应.对于麻疯树油中游离脂肪酸与甲醇的酯化反应,酸强度H0介于-12.70与-8.2之间的酸中心具有较好的催化活性.     

Pu(H2O)53+和Pu(H2O)54+ 团簇的相对论密度泛函研究

用TPSSTPSS密度泛函方法, Pu离子和H₂O分子分别采用相对论有效原子实势(RECP)和6-31g基组, 研究了Pu(H₂O)₅³⁺和Pu(H₂O)₅⁴⁺ 团簇溶剂化和非溶剂化效应中的几何结构及紫外可见吸收光谱. 计算结果表明: 水溶剂环境对Pu(H₂O)₅³⁺及Pu(H₂O)₅⁴⁺ 团簇的几何结构影响都比较明显. NBO电荷分析表明水分子与钚离子之间没有直接的电荷转移. 所研究团簇的未配对电子都占据5f轨道. 在气相及水溶剂环境下, 所研究团簇的紫外可见吸收光谱存在较大差距. 主要的吸收峰大都源于f电子之间的跃迁.     

Ca(NO3)2在酸雨胁迫作用下对小白菜的影响研究

随着经济的发展,酸雨已成为全球性的环境污染问题,我国酸雨污染出现的频率和强度也在逐年增加。如何在酸雨影响下保护农作物产量是当前酸雨相关研究的热点问题。实验选择了我国东北地区典型的农作物小白菜作为研究对象。通过模拟实验,分析了酸雨胁迫下小白菜的生理生长指标的变化,并验证土壤中Ca(NO_3)_2的添加是否可以维持酸雨条件下小白菜的产量。研究结果表明酸雨和土壤中的Ca(NO_3)_2均会影响小白菜的部分生长生理特性,酸雨的存在会影响小白菜的可食用部分的产量等指标。但是当土壤中Ca(NO_3)_2浓度增加时,会降低酸雨的影响,间接地减弱了酸雨对小白菜产量的影响。因此可在酸雨影响较为强烈的地区,通过增加土壤中Ca(NO_3)_2浓度,以降低酸雨对小白菜的影响。     

硅锰渣基CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系矿渣微晶玻璃晶化性能研究

以硅锰水淬渣为原料,添加石英砂对其成分进行调整,熔制出3种成分不同的硅锰渣基CaO-MgOAl2O3-SiO2系矿渣微晶玻璃,采用XRD、DSC、SEM对基础玻璃经不同温度热处理后的晶化特性进行研究。结果表明,随着原料中石英砂含量的增加,基础玻璃熔制温度与晶化温度均有所提升;当SiO2加入量为10%时,熔制的基础玻璃晶化完善,其在900℃时经3h晶化处理后可析出大量叶片状的透辉石相和钙长石相。     

GFRP锚杆在锚固工程中握裹力的研究

锚杆作为岩土工程的主要支护材料,广泛应用于边坡、基坑、隧道等工程中。目前在工程中最为常见的锚固技术,是有变形钢筋与水泥砂浆经钻孔注浆而形成。在实际应用中,因钢筋易腐蚀,耐久性差的特点,成为锚固工程中的一大隐患。GFRP锚杆强度高、质量轻、耐腐蚀性强、低松弛等优点,可以替代钢筋作为锚杆应用于锚固工程中。但GFRP筋作为脆性材料,其与水泥砂浆之间的握裹力能否满足要求,将会直接影响到锚固效果。通过对不同锚固深度的GFRP锚杆与水泥砂浆室内拉拔试验,发现握裹力随锚固深度增加而增大,握裹强度随着锚固深度的增加呈现减小的趋势,同时水泥砂浆凝固时间对握裹强度有较大影响,7天初凝时握裹强度仅有28天终凝时的60%左右。通过与同等直径钢筋锚杆与水泥砂浆握裹力对比发现,GFRP锚杆与水泥砂浆握裹力能够达到钢筋锚杆的要求。     

玻璃钢水箱的研制和受力分析初探

设计的拼装式玻璃钢水箱有较为合理的生产工艺，进行了较详细而实用的力学分析。通过对水箱样品的实际测试，表明这种水箱具有足够的强度和刚度，水箱内部清洗方便，外形美观，密封性能良好，各项理化指标符合卫生防疫部门的要求，可以安全地贮存饮用水。     

Hygrothermal and temperature effects on load-carrying capacity and failure mechanism of open-hole laminates prepared with narrow tape prepreg of GFRP

The tensile and compressive properties of the open-hole laminates fabricated with glass fiber reinforced polymer (GFRP) under various temperature/humidity coupled conditions are important design parameters for GFRP structures in helicopter. In current work, a comprehensive experimental study about the effects of temperature and hygrothermal on the open-hole mechanical property of HS6/AC318 glass/epoxy multidirectional laminates was conducted. The load-displacement responses, fracture morphologies and failure mechanisms of quasi-isotropic GFRP laminates with a center hole under tensile and compressive loads at the five environmental conditions were compared, and the effects of the temperature and hygrothermal on the open-hole tensile (OHL) strengths and open-hole compressive (OHC) strengths of GFRP laminates were investigated. In addition, the relevancies between the OHL and OHC strength of open-hole laminates and the basic material properties of unidirectional laminates were explored, and some links between the OHL strength and interlaminar fracture toughness were found. The results showed that the OHC strength of open-hole laminates was directly proportional to the 0° compressive strength of unidirectional laminates. Based on the experimental data and analysis an empirical formula of the OHC strength at arbitrary temperature and humidity combined conditions was proposed.     

固化剂和催化剂对HTPB固化特性的影响

采用Brookfield旋转黏度计、邵氏硬度计和拉力试验机,分别测试了固化剂为TDI(2,4-甲苯二异氰酸酯)和IPDI(异氟尔酮二异氰酸酯),催化剂分别为三苯基铋(TPB)、二月桂酸二丁基锡(T-12)、乙酰丙酮铁(Fe(AA)3),HTPB胶液体系在60℃固化时不同时刻的黏度、硬度和固化完成后的拉伸强度。结果表明:TDI做固化剂时,HTPB胶液体系的黏度和拉伸强度大于IPDI做固化剂时的黏度变化和拉伸强度值,固化完全的时间小于IPDI做固化剂时的胶液。催化剂分别为TPB、T-12、Fe(AA)3,催化剂含量在0.01%~0.05%间变化时,Fe(AA)3的HTPB胶液体系的黏度变化最大,以TPB做催化剂的胶液的拉伸强度变化幅度最小。     

高含硫气藏中的硫微粒运移和沉积

在研究高含硫气藏元素硫溶解、析出,硫与高含硫气体混合物相态变化特征,硫微粒的运移、沉积规律和硫沉积储层伤害等基础上,引入空气动力学理论,建立了描述硫微粒气固运移、沉积数学模型,结合实验建立了硫沉积储层伤害模型,并利用所建立的模型模拟某高含硫气藏硫沉积对气藏生产的影响.模拟结果说明:整个气藏在生产过程中都会出现硫沉积;硫沉积对气井生产的影响主要反映在生产后期;后期硫沉积严重的区域主要是在井筒周围;高速气流能够将析出的硫微粒携带出地层,因此,合理控制气井产气量可以减少硫微粒在地层中的沉积,降低对地层的伤害,提高高含硫气藏采出程度.     

井控半封闸板体失效机理与密封性能研究

为了提高井控半封闸板防喷器(blowout preventer, BOP)安全性能,对现役的半封闸板防喷器进行了失效分析及密封性能评价,完成了闸板体的表征测试以及材料拉伸和冲击试验,通过溢流关井时半封闸板受力分析,基于闸板体材料应力应变测试数据,建立了全尺寸半封闸板防喷器模型,在井下高压流体和油缸压力复合载荷下对闸板体和密封胶芯的力学性能进行了仿真研究。结果表明：当油缸压力超过9.4 MPa,闸板本体的凹槽根部刚好进入屈服变形,最大等效应力发生在闸板本体的凹槽根部,导致闸板体过早断裂失效。胶芯与闸板上端接触区域的应力集中最为明显,可见由于复合载荷的作用,胶芯上部受到挤压作用,产生严重变形,进而失去密封能力。最后提出了减小闸板应力集中的措施。研究成果为溢流情况下半封闸板防喷器的安全操作提供指导依据。     

铅黄铜组织和性能的改善

通过对不同回火温度、冷却条件下C3604铅黄铜的组织性能研究,为生产提供了热处理的理论依据.研究发现：冷却速度越快,β相越多、越大;反之,β相越少、越细小,Pb分布也越均匀、弥散;500℃回火,晶粒长大较多,抗拉强度和硬度急剧下降;400℃以下回火,晶粒长大不明显,抗拉强度和硬度下降很少.     

长期盐雾腐蚀下高强螺栓受拉性能试验

为了研究腐蚀对高强螺栓受拉性能的影响,开展了中性盐雾加速腐蚀试验和拉力试验,结合质量损失率、电子显微镜和光学显微镜观察、理论分析等方法对比了不同腐蚀周期对高强螺栓腐蚀形貌及力学性能的影响。建立了高强螺栓质量损失率、腐蚀失重与腐蚀时间的幂函数关系,发现内外锈层的厚度均随腐蚀天数显著增加。此外,发现了高强螺栓的两种破坏模式：螺栓拉断和螺栓滑丝脱扣,腐蚀时间为180 d(质量损失率7.8%)为两种破坏模式转化的临界点,腐蚀天数小于180 d时发生螺栓拉断,反之螺栓滑丝脱扣破坏。在此基础上,建立了抗拉承载力F_m、抗拉强度R_m、相对刚度E、非比例延伸强度R_pf伴随质量损失率η劣化的定量公式,与两种破坏模式对应,F_m、R_m、E与η呈分段式线性下降关系。     

考虑劈裂对应力集中缓解作用的纤维增强复合材料损伤破坏分析

外载荷作用下含缺口纤维增强复合材料层合板在缺口边缘存在很高的应力集中,在载荷水平较低时,缺口边缘纤维间基体受剪切作用会发生沿纤维方向的纵向劈裂,该纵向劈裂会降低缺口处的应力集中并提高层合板的承载能力。为准确模拟纵向劈裂对缺口边缘应力集中的缓解作用,利用扩展有限元方法模拟劈裂建立了复合材料层合板渐进性损伤破坏分析的仿真模型,模型选用Hashin破坏准则对复合材料层合板的失效进行预测,分别研究了铺层顺序和缺口形状对复合材料层合板抗拉强度的影响,并与现有文献中的实验结果进行了对比,模拟结果表明破坏模式和破坏强度均与实验结果相吻合,验证了本文渐进性损伤破坏分析仿真模型的有效性。     

门槽结构受剪破坏界限条件试验研究

通过8个缩尺门槽试件的静力试验,研究门槽结构下游墩墙长度及颈部墩墙宽度对结构破坏模式的影响以及结构斜截面受剪承载力设计方法。试验结果表明,随着试件下游墩墙长度的减小及颈部墩墙宽度的增大,门槽结构的破坏模式由颈部墩墙受拉破坏最终过渡为下游墩墙受剪破坏;比较计算钢筋用量与实际钢筋用量,验证了应力图形配筋法应用于颈部墩墙的可靠性。根据试验和有限元计算结果给出了下游墩墙不需进行斜截面受剪承载力设计的界限条件,为DL/T5057—2009规范修编提供参考。