喷瓷管道热喷瓷层应力状态分析

计算分析了喷瓷管道热喷瓷层的应力状态。计算结果表明，由于瓷层与金属基体热膨胀系数存在差异，瓷层处于压应力状态，金属基体处于拉应力状态；瓷层所处几何位置不同，其中的应力也存在差异。管道内瓷层的受力状态好于管道外瓷层。随着管道半径的增大，径向应力绝对值减小，瓷层所受的压应力也减小。由于管道内瓷层的半径小于外瓷层的半径，因而内瓷层所受的压应力大于外瓷层的压应力。     

喷瓷管道热喷瓷层应力状态的分析

对喷瓷管道热喷瓷层的应力状态进行了分析．分析表明,由于瓷层与金属基体热膨胀系数的差异,瓷层处于压应力状态,金属基体处于拉应力状态;瓷层所处几何位置的不同,瓷层中应力也存在差异,管道内瓷层的受力状态好于外瓷层．     

喷瓷管道瓷层与金属的密着行为研究

采用火焰喷熔工艺在Q2 35金属管道表面喷熔耐蚀的玻璃釉料 ,对瓷层与金属的密着行为进行了研究。喷瓷层与金属的密着是热喷玻璃釉料熔体在基体表面上润湿、铺展和界面反应形成的。试验结果表明 ,热喷釉料在瓷层与金属界面上发生了一系列复杂的物理化学反应 ,形成了一个厚度约 5 0 μm的过渡层 ,铁、镍等元素在界面上发生富集。玻璃熔体侵蚀基体金属 ,溶解表面氧化物 ,在瓷层与金属界面上生成大量的氧化物结晶相。过渡层中岛状、块状的Fe-Ni合金以金属键与基体连接 ;玻璃相通过Fe—O和Si—O键与基体连接 ;玻璃熔体侵蚀基体表面 ,使其变得粗糙、凹凸不平 ,形成机械镶嵌连接。这 3方面共同作用形成了密着层 ,瓷层通过密着层与金属连接     

喷瓷管道瓷层与金属的密着行为研究

采用火焰喷熔工艺在Q235金属管道表面喷熔耐蚀的玻璃釉料，对瓷层与金属的密着行为进行了研究。喷瓷层与金属的密着是热喷玻璃釉料熔体在基体表面上润湿、铺展和界面反应形成的。试验结果表明，热喷釉料在瓷层与金属界面上发生了一系列复杂的物理化学反应，形成了一个厚度约50μm的过渡层，铁、镍等元素在界面上发生富集。玻璃熔体侵蚀基体金属，溶解表面氧化物，在瓷层与金属界面上生成大量的氧化物结晶相。过渡层中岛状、块状的Fe-Ni合金以金属键与基体连接；玻璃相通过Fe-O和Si-O键与基体连接；玻璃熔体侵蚀基体表面，使其变得粗糙、凹凸不平，形成机械镶嵌连接。这3方面共同作用形成了密着层，瓷层通过密着层与金属连接。     

热循环对喷瓷管道瓷层/金属界面的影响

采用焊接热模拟、扫描电镜、电子探针等方法研究了热循环对瓷层／金属界面的影响。结果表明,加热前瓷层与金属之间形成过渡层,基体金属以岛状和桥状与瓷层连接,铁、镍等元素在界面发生富集,瓷层与金属密着良好,加热峰值温度为１３４０℃、、１２００℃和９５０℃时,喷瓷层发生重熔,界面过渡层中岛状基体金属溶解,铁的富集消失,镍仍产生富集,界面结合良好。峰值温度为７００℃时,喷瓷层没有发生熔化,界面形貌及元素分布无     

喷瓷管道用玻璃釉料润湿行为的研究

采用扫描电镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线能谱分析（ＥＤＳ）等手段,研究了喷瓷管道用玻璃釉料对碳钢基体的润湿行为。研究结果表明,底釉的润湿面积随着温度的升高和恒温时间的延长而增大,在一定的温度和时间下达到最大值。增加基体表面粗糙度和减小面釉在底釉中的含量,可促进润湿性的改善。基体金属进入界面过渡层以及界面过渡层富集密着剂都有利于釉料润湿基体。     

喷瓷管道用玻璃釉料润湿行为的研究

采用扫描电镜（ＳＥＭ）和Ｘ射线能谱分析（ＥＤＳ）等手段,研究了喷瓷管道用玻璃釉料对碳钢基体的润湿行为。研究结果表明,底釉的润湿面积随着温度的升高和恒温时间的延长而增大,在一定的温度和时间下达到最大值。增加基体表面粗糙度和减小面釉在底釉中的含量,可促进润湿性的改善。基体金属进入界面过渡层以及界面过渡层富集密着剂都有利于釉料润湿基体。     

“喷瓷管道生产及焊接接头的防护研究”通过鉴定

由石油大学(华东)机电工程学院博士生导师王勇教授主持完成的“喷瓷管道生产及焊接接头的防护研究”，2004年12月22日通过了由山东省科技厅组织的专家鉴定，以中国工程院顾心怿院士为主任委员的鉴定委员会一致认为：该项目思路新颖、技术先进、成本低、效率高，成功地解决了管道防腐的技术难题，具有明显的经济效益和社会效益，填补了国内外空白，处于国际领先水平。     

圆锯片基体辊压适张残余应力试验与仿真研究

为了指导制锯企业开展辊压适张工艺优化，研究辊压适张后圆锯片基体的残余应力分布状态。利用有限元仿真分析圆锯片基体辊压适张后残余应力分布，并应用X射线衍射法检测残余应力，对比辊压适张残余应力检测试验结果和有限元仿真结果，得出辊压后圆锯片基体残余应力的分布特性。研究结果表明，辊压后圆锯片基体径向残余应力沿半径方向呈“低-高-低”的分布趋势，切向残余应力沿半径方向呈“外正内负”的分布规律，辊压适张仿真模型能够反映辊压带内外两侧真实的应力分布状况。     

风电锁紧盘轴套位移与应力计算

为了保证轴套在承受外压时其内表面位移与应力计算结果的精确性,采用厚壁圆筒理论和有限元分析软件ANSYS,分别对不同外压、内半径、外半径的三组轴套模型进行分析,同时给出了内表面位移和最大应力的计算公式。研究结果表明:位移和应力在轴套内表面处达到最大值;内表面位移和最大应力与外压、内半径成正比,与外半径成反比;两种方法计算结果的相对误差保持在1%之内;采用厚壁圆筒理论计算轴套内表面位移和最大应力所得结果能够满足风电锁紧盘的设计要求。     

考虑施工过程影响的PCCP地震响应分析

为了研究地震作用下施工过程对预应力钢筒混凝土管(PCCP)的影响,建立考虑PCCP施工过程影响的非线性有限元模型,利用生死单元技术实现PCCP从地应力平衡到施加预应力钢丝预应力、铺设管道,再到回填回填土过程的有限元分析,以压实度作为衡量回填土施工质量的指标,基于黏弹性人工边界理论、等效节点力地震动输入法以及静-动力边界...     

爆破荷载作用下不同尺寸埋地钢管的动态响应实验研究

爆破荷载作用下埋地管道的动态响应是城市爆破施工中亟需解决的问题,具有重要的理论和现实意义。在理论分析的基础上,通过改变药量、爆心距对不同尺寸埋地无缝钢管进行了现场爆破实验。结果表明:在正常工作压力下钢管内径和管壁厚度的比值越大,当量应力和当量应变越大,同时管道容许压缩应变值随管道内径与管壁厚的比值的增大而减小。通过实测数据分析发现:在相同条件下,S1拉应变为S2拉应变的41%;S2拉应变为S3拉应变的40%;S1压应变为S2压应变的23%;S2压应变为S3压应变的58%。在爆破荷载作用下管道截面三迎爆面环向拉压应变均随着管道内径与管壁厚的比值的增大而增大。实验中S3最易被破坏,S2其次,S1次之。在满足工程需要的前提下可在铺设管道时选择相对管壁厚、内径小的管道,能有效增加抗振性能。     

合金元素对SHS伴生金属涂层基本性能的影响

 为探究合金元素对伴生金属涂层基本性能的影响,选用Ф78 mm×8 mm×550 mm的无缝钢管,在管内壁距离管端200~350 mm处提前开设150 mm×10 mm×4 mm的长形槽,采用自蔓延高温合成技术制备添加不同含量合金元素的伴生金属涂层。通过维氏硬度测量、电子显微扫描、酸液浸泡腐蚀试验,分别探究不同合金元素对伴生金属涂层孔隙、裂纹、硬度以及耐蚀性能的影响。结果显示,添加 Nb、Cr 元素后伴生金属层硬度提高,孔隙与裂纹明显减少,金相组织趋于均匀化。伴生金属层的耐蚀性能与Cr、Nb元素添加量成正比,ZrO₂的添加量影响不大。耐蚀性最好的伴生金属涂层腐蚀仅失重0.271 g,失重率为2.71%,失重率仅为纯铁层的21.22%。结果表明,Nb、Cr元素的加入能有效改善伴生金属涂层的基本性能,而Zr元素对涂层性能影响较小。     

复式不锈钢管混凝土轴压试验研究

钢管混凝土在实际工程中已得到广泛应用,但普通碳素钢在极端环境中的应用存在局限性。不锈钢管混凝土既有类似于普通钢管混凝土的力学性能,又能在特定环境下起到耐腐蚀作用,在特殊工程中应用前景广阔。对一系列不同内钢管厚度和强度的复式不锈钢管混凝土轴压试验,结果表明应变达到0.07时,仍能够保持80%以上的峰值承载力,具有很好的延性;内钢管厚度的增加对极限轴向承载力的下降起到了明显减缓作用,但对其影响有限;提高内钢管厚度和强度均能显著提高试件的压缩刚度;现行规范能对复式不锈钢管混凝土轴压承载力进行较为准确的估计。     

基于三点弯曲试验研究合金化镀层剥落机制

通过三点弯曲试验,利用电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)及金相显微镜(OM)研究了合金化镀锌板(GA)不同应力状态(压应力、拉应力)下裂纹的扩展、延伸及镀层的剥落.结果表明:锌层从合金化炉出来冷却过程中锌层中的裂纹产生于δ和Γ相中.在变形过程中,压应力和拉应力侧裂纹的扩展和锌层的剥落机制不同.在拉应力一侧,裂纹沿着垂直板面的方向延伸,到达Γ-αFe界面,沿着平行于Γ-αFe界面继续延伸,与第二条裂纹接触后,锌层剥落;在压应力一侧,裂纹沿着与板面成一定角度的方向扩展,最后镀层剥离或者在δ相内或者与拉应力一侧相同,到达Γ-αFe界面后,沿着Γ-αFe界面延伸最后产生破坏.实验结果还表明,镀层在压应力条件下更容易产生粉化现象.     

装备紫铜管类件内壁自蔓延成型防腐耐磨涂层制备及性能表征

 采用离心自蔓延技术在紫铜管内壁制备了耐腐蚀耐磨涂层。通过SEM、硬度测试、电化学测试等手段对陶瓷内衬功能梯度涂层的形貌进行分析，研究了陶瓷涂层的硬度、耐磨性、耐腐蚀等性能。结果表明：梯度功能涂层由陶瓷内衬层-金属过渡层-铜基体层 3 层组成，层与层之间整齐均匀，结合致密；涂层硬度显著提高，并且具有良好的抗干湿交替盐雾腐蚀能力；陶瓷内衬层较铜基体耐磨性提高了1倍。     

双相不锈钢管道焊接残余应力参数的数值模拟

焊接残余应力一直为人们所关注，其大小和分布与焊接热源、接头形式和材料性能等多种因素有关，作者利用热弹塑性理论为基础的有限元数值模拟技术，对SAF2205双相不锈铜管道接头环焊缝残余应力进行有限元数值模拟，得到了管道内外表面残余应力的分布规律，即，在管道的焊缝及近缝区，内表面轴向残余应力是拉伸应力，外表面轴向残余应力是压缩应力，而内外表面环向残余应力都是拉应力；研究了不同的焊接线能量、管内径与壁厚比值R1／d和多层焊对焊接残余应力的影响，结果表明，残余应力受焊接能量变化的影响不大，外表面残余应力和内表面轴向残余应力部随着壁厚增大而增大，多层焊的残余应力有不同程度降低。     

开口模型下内腐蚀缺陷管柱剩余抗内压强度

目前较少按开口模型研究缺陷管柱剩余抗内压强度,各因素对抗压强度的影响程度缺乏定量分析,较少考虑缺陷宽度、管柱径厚比等因素对强度的影响.根据非线性有限元方法,结合正交试验设计,按开口模型分析了内压载荷下缺陷管柱应力分布情况,研究了内腐蚀缺陷长度、宽度、深度、管柱外径、径厚比等参数对管柱剩余抗内压强度的影响规律.结果 表明:开口模型下含缺陷管柱抗内压强度低于端部约束模型与闭口模型.缺陷管柱无因次抗内压强度随缺陷深度增加呈线性关系降低,随缺陷长度的增加呈指数关系逐渐降低,抗内压强度随缺陷宽度增加先增大后降低;轴向沟槽形缺陷显著降低管柱的抗内压强度.缺陷深度与长度对无因次抗内压强度影响较大;管柱径厚与缺陷对无因次强度影响较小.以有限元计算结果为依据,建立了抗内压强度多因素预测模型,可为工程上含缺陷管柱抗内压强度评价提供参考.     

奥氏体不锈钢复合板采用SAW焊接基层的焊接工艺研究

通过对S30408+Q245R复合板基层进行SAW焊接接头显微硬度测量、铁素体含量测量、金相显微镜观察等研究,探讨焊接线能量、冷却速度对复合板基层焊缝组织和母材覆层析出σ相的影响。研究结果表明,基层使用SAW焊接时,焊缝硬度比使用SMAW焊接时略低;母材覆层铁素体含量、焊缝过渡层/覆层铁素体含量均比基层使用SMAW焊接时所测含量略低;两种焊接方法的焊缝基层显微组织基本相同。但焊缝覆层/过渡层采用SMAW和GTAW焊接时金相组织有所不同,使用SAW焊接基层时焊缝组织无明显晶粒粗大特征,且母材覆层和焊缝过渡层/覆层均不会析出σ相。