天然气管道轮式超声波壁厚测量系统的研制

天然气管道内部缺少耦合介质,无法使用常规压电超声测量管道壁厚信息,为此研制了一种轮式超声波壁厚测量系统。轮式超声波壁厚测量系统由轮式测厚探头、超声波激励、接收电路、数据分析存储单元和其他接口电路组成。该系统采用轮式超声波探头对管段壁厚值进行测量,将压电超声换能器安装于轮毂上,轮毂外浇铸弹性材料,通过轮面与被检测试件紧密贴合来实现超声波的声场耦合。牵拉试验的测试结果表明:该系统工作稳定,轮式超声波探头与管壁耦合效果良好,能够分辨出全部壁厚值,测量精度达到0.1 mm。该系统可以集成在管道变形、腐蚀及裂纹检测器上使用。     

超声波检测技术在原油管道上的应用

针对如何提高超声波检测技术在薄壁管道检测中的准确性这一问题，以沧津原油管道为例，介绍了超声波检测仪及探头的选择标准，检测前的准备工作和波形辨析，提出了该技术对实验室准备工作和现场检测两方面的要求。     

高钢级管道残余应力超声波法检测及小孔法验证

随着中国油气管网的逐渐形成,管道安全评估日益重要.基于此,对声弹性原理、超声法应力测量技术概况进行了简要回顾,并针对高钢级油气输送管道安全服役评价的需求,开发超声波法无损残余应力测量系统.同时,提出了近零校准应力试块技术:通过将零应力试块退火后线切割,进一步释放应力,可进行更加精准的零应力标定.并根据检测实际需要设计了...     

管道补口热收缩带粘接质量的超声检测方法

为解决管道补口热收缩带剥离强度人工抽检效率低、人为因素影响大的问题,通过超声波理论分析以及对不同粘接强度管道补口试件的试验分析,以及采用超声检测技术对管道补口热收缩带的粘接质量进行无损检测,实现剥离强度的定性及半定量评价,确定了能够明显反映管道补口热收缩带剥离强度的超声波特征参数。研究表明：超声波信号平均功率和低频能量两个参量与热收缩带剥离强度呈反比,可用于剥离强度的全面、快速检测。基于这两个参数指标,采用超声波反射法对补口样品的测试结果与补口样品手动机械拉伸测试结果一致,验证了参数选择的有效性。超声波特征参数可为建立补口热收缩带粘接质量的超声无损检测方法提供参考依据。     

输油管道环焊缝超声波内检测信号识别

环焊缝开裂是埋地输油管道的主要失效形式之一,严重威胁管道的安全运营,准确识别和量化环焊缝缺陷,建立统一的内检测精度要求,是目前国内外管道内检测公司共同面临的难题之一。基于现有的轴向裂纹超声波内检测技术,研发适用于环焊缝平面型缺陷的内检测技术成为解决该难题的可行方法之一。通过研制超声波内检测器,并根据多次全尺寸管道牵引试验和实际管道的检测结果,建立了环焊缝缺陷超声波检测识别和尺寸量化模型,与漏磁内检测及现场环焊缝缺陷开挖结果进行对比,验证了该检测器的检测精度。结果表明:超声波内检测能够检测出漏磁内检测未发现的严重环焊缝平面型缺陷,但缺陷识别精度和尺寸量化模型需要更多的开挖验证数据进一步完善。该缺陷识别和量化模型的建立可为超声波内检测技术的应用与发展提供借鉴。     

温度和不均匀沉降耦合作用下埋地管道力学性能

埋地油气管道一旦发生泄漏、爆炸等事故,其危害巨大,因此研究温度和不均匀沉降耦合作用下埋地管道的力学性能,开展安全风险评价十分重要。建立管道-地层整体模型,采用有限元分析软件ABAQUS进行非线性求解。通过间接耦合法实现温度作用和隧道开挖作用的耦合,分别模拟了不同管径、壁厚、埋深条件下的埋地管道应力应变状态,得出在不同影响因素下管道Mises应力和纵向位移的变化规律。分析结果表明:在温度变化和不均匀沉降耦合作用下,管径和壁厚对埋地管道应力应变状态有较大影响,管径越大,管道Mises应力越大,纵向位移越小,壁厚越大,管道Mises应力越大,纵向位移越大;当管道处在隧道上方时,一定埋深范围内,埋深对管道的应力应变状态影响较小,管道Mises应力和纵向位移随着埋深的增加并无明显变化;管道接口与直管连接处出现应力集中现象,实际运行过程中应注重该部位的检测和维护。     

超声波检测对管道焊接缺陷类别的判断与分析

长输管道焊缝的焊接缺陷是影响管道安全性的主要因素之一,其危害的大小不仅与缺陷的大小和位置有关,还取决于缺陷的类别。因此,在管道焊缝缺陷检测中对缺陷类别进行判定,是提升检测结果准确率的有效途径。利用超声波技术对试样管道焊接部位缺陷扫查,根据静态和动态反射回波图对比出各类焊接缺陷基本特征图,对于管道监测、有效维护和维修具有重要的意义。     

管道壁厚及焊缝缺陷激光超声检测技术

为了实现油气管道焊缝缺陷的快速准确检测,提出了利用脉冲激光激励超声和双波混合干涉仪检测超声的焊缝缺陷检测方法。通过研究脉冲激光超声激励机制和双波混合干涉仪检测超声的原理,设计了同时检测管道焊缝缺陷和壁厚的检测方案。研制了结构紧凑可靠、操作简便的超声检测装置,并对样机的各项指标进行了测试。利用纳秒脉冲激光器作为超声激励源,针对不同厚度的管道焊缝试块进行了超声激励和检测实验,结果表明:该超声检测装置可有效抑制低频环境振动引起的信号噪声,对粗糙表面的超声波信号具有很高的探测灵敏度。该检测系统可以有效检测到钢管底面及焊缝缺陷的超声回波信号,并根据TOFD方法确定壁厚和缺陷深度。     

油气管道AUT检测技术应用现状及存在问题

全自动超声波检测(Automated Ultrasonic Testing,AUT)已在国内油气管道应用多年,国内逐步开展了设备及部件的国产化工作,并制订了相应的技术标准。通过对AUT检测技术在检测人员资质认证及培训、设备与校准试块应用以及技术标准等方面的应用现状进行分析,指出在实际使用过程中面临的诸多问题:在检测人员资质认证及培训方面,培训教材缺失、受训人员技术门槛偏低、高校专业培训不到位等;在设备发展方面,进口设备后续维修保养费用高,国产AUT设备质量、性能等参数尚需现场应用检验;在试块加工与验收方面,不能对试块的实际加工精度做出最终判定,业主的批准认可实际应用意义不大等。针对上述问题,提出了相应的改进措施。(图2,参12)     

长输管道超声波内检测技术现状

超声波管道内检测技术以其检测速度快、可靠、准确且不需要剥离管道外包层等优点成为管道无损检测的重要方法。国外超声波管道检测技术已有几十年的发展历史,并形成了管道内检测系列产品,但国内在该方面的研究仍处于探索阶段。相比于其他无损检测方法,超声波检测技术在检测精度和准确度上具有优势,是管道内检测的研究热点。分析了超声波检测的基本原理,介绍了国内外超声波检测技术的研究现状和最新研究进展,概述了现阶段国外较先进的超声波管道检测器的技术指标和产品的性能、特点。指出了超声波管道检测技术未来发展方向,可为我国超声波管道内检测技术的研究提供参考和借鉴。（图3,表3,参21）。     

棉花精量排种器排种性能试验研究

为实现南方棉花种子的精量播种,设计一种满足南方棉花种子"一穴两粒"农艺要求的机械式精量穴播棉花排种器,将该排种器安装在JPS-12型全自动排种器性能检测台上进行棉花种子排种性能试验。分别以合格指数、漏播指数和重播指数为评价该排种器排种性能指标,以适用于南方的棉花种子(湘杂棉3号、湘杂棉8号和慈抗杂3号)为试验对象,对排种器转速、勺孔直径和种室曲面曲率半径3个因素进行单因素试验,得出各因素作业时的最优范围。正交试验结果得到排种性能各因素的最优组合为:排种器转速100rad/s,勺孔直径9mm,种室曲面曲率半径25mm;该组合下,棉花种子精量排种效果较好,穴粒数合格指数为93.62%,重播指数3.87%,漏播指数2.51%。该机械式精量穴播棉花排种器满足国家标准对棉花种子的播种要求。     

Curvature as a feature of pattern vision

Prolonged inspection of convex lines of one color and concave lines of another color can cause the appearance of oppositely colored aftereffects in curved, achromatic test lines. These effects, strongly dependent on radius of curvature, cannot be attributed to tilt or orientation. It is concluded that these results are not encompassed by models of the visual system that are based on rectilinear arrays and that curvature is a specific feature of human visual perception.     

木材吸着滞后现象的探讨

本文论述了木材在吸着和退吸过程中,胞壁上毛细管中汽—液两相界面具有不同的几何形状和曲率半径而引起弯曲液面上方饱和蒸汽压的差异,从而造成了木材的吸着滞后现象。木材吸着滞后现象是木材中毛细管结构本质的反映。     

无模悬砌法砌筑沼气池池盖的技术研究

创建一种新的球形沼气池池盖砌筑方法,弥补无模悬砌法的缺陷。采用施工现场试验与数学分析相结合的方法,对无模砌筑法进行技术研究。结果表明,当沼气池的净空高等于曲率半径时,采用该法是适宜的;而当沼气池的净空高大于或小于曲率半径时,采用该法是不适宜的;同时创建的固定悬空圆心法及同心圆弧长比例法,解决了曲率半径不等于净空高的沼气池池盖的砖砌问题。     

压电超声内检测器探头阵列的声场瞬时特性

为探究压电超声内检测器探头阵列声场的瞬时特性,采用COMSOL Multiphysics软件建立了探头阵列在管道中的有限元模型,基于自研压电超声内检测器试验测试条件,验证了有限元模型的正确性。分别研究单探头与双探头工作状态下阵列声场的瞬时特性,得到了两种工作状态下声场中各点的声压变化规律。结果表明:回波信号对相邻探头信号接收的影响较小;相邻双探头同时工作时,声压叠加区域远离探头表面,对相邻探头信号接收的影响也易消除。该模型可以确定管道中探头阵列在给定工况下的总声场,为压电超声内检测器的设计提供理论依据。     

耙齿式残膜回收机收膜机构参数优化与试验

针对耙齿式残膜回收机收膜率低下及漏膜严重的问题,运用Box-Benhnken的中心组合试验方法对残膜回收机收膜机构的工作参数进行试验研究,以耙齿曲率半径、耙齿入土角度、耙齿间距为影响因素,以拾膜率、漏膜率为试验指标进行3因素3水平的响应面试验。建立响应面数学模型,分析各影响因素对作业质量的影响,同时对影响因素进行综合优化。试验结果表明:拾膜率影响显著顺序依次为耙齿曲率半径、耙齿入土角度、耙齿间距;漏膜率影响显著顺序依次为耙齿入土角度、耙齿间距、耙齿曲率半径;最优工作参数组合为,耙齿曲率半径195mm、耙齿入土角度60°、耙齿间距110mm,对应的收膜率和漏膜率分别为94.7%、0.75%,且各性能指标和理论优化值相对误差均小于5%。研究结果可为耙齿式残膜回收机收膜机构的结构完善设计和作业参数优化提供依据。     

大口径长输管道用弯管的设计制造

在国内外缺少适用于大口径长输管道用的大曲率半径的弯管设计、制造规范的情况下，建议在符合现有规范的条件下设计时，应考虑曲率半径的选取尽可能小，以减小所需变制设备、芯模的规格尺寸和空间场地；当弯管和与之相连的直管材质不同时，应在壁厚计算公式中乘以两种不同材质的屈服强度比值；为节省投资和合理利用钢材，应慎重确定弯管制造的壁厚减薄量；为保证弯头质量，在选材上不宜选用螺旋焊缝钢管，而应选用高强度低合金钢管或     

Designing superoleophobic surfaces

Understanding the complementary roles of surface energy and roughness on natural nonwetting surfaces has led to the development of a number of biomimetic superhydrophobic surfaces, which exhibit apparent contact angles with water greater than 150 degrees and low contact angle hysteresis. However, superoleophobic surfaces-those that display contact angles greater than 150 degrees with organic liquids having appreciably lower surface tensions than that of water-are extremely rare. Calculations suggest that creating such a surface would require a surface energy lower than that of any known material. We show how a third factor, re-entrant surface curvature, in conjunction with chemical composition and roughened texture, can be used to design surfaces that display extreme resistance to wetting from a number of liquids with low surface tension, including alkanes such as decane and octane.     

柱面加压法对木材表面密实的机理研究

木材表面密实化是提高木材表面密度和硬度的有效方法,以往研究中大多采用平压法,木材表面密度提高的同时中心层也得到了密实,损耗了材积,因此有必要探索一种低材积损耗的木材表面密实方法。采用柱面加压法对木材进行表面密实,以半无限平面的线载荷理论为基础,利用有限元分析软件对柱面加压法木材表面密实进行模拟,优选出了柱面加载头的半径大小,并进行实验验证,探求加载头半径对木材表面密实效果的影响。半无限平面的线载荷理论分析表明,柱面法加压时,应力分布由表层向下逐渐衰减,与平压法中力的等值传递相比更适合木材的表面密实,且圆柱体半径越小,表面密实效果越好;有限元模拟结果更直观地表明了柱面加压时的应力分布情况,密实层均集中于表层,且加载头半径越小,密实层越集中于表层且越密实,压缩量越大,表面密实层厚度越大且越密实,根据模拟结果优选加载头半径的大小为10mm及以下;实验验证的结果与理论分析及有限元模拟结果一致,当采用半径5 mm加载头压缩3 mm时,表面密实层最大密度达到783 kg·m~(-3),比未密实前提高了82.6%,表面硬度和耐磨性也显著提高,但材积损耗仅为12%,较平压法大大减少了材积损耗。柱面加压法较平压法更适合于木材的表面密实,提高木材表面性能的同时材积损耗大大减少。     

DNA origami with complex curvatures in three-dimensional space

We present a strategy to design and construct self-assembling DNA nanostructures that define intricate curved surfaces in three-dimensional (3D) space using the DNA origami folding technique. Double-helical DNA is bent to follow the rounded contours of the target object, and potential strand crossovers are subsequently identified. Concentric rings of DNA are used to generate in-plane curvature, constrained to 2D by rationally designed geometries and crossover networks. Out-of-plane curvature is introduced by adjusting the particular position and pattern of crossovers between adjacent DNA double helices, whose conformation often deviates from the natural, B-form twist density. A series of DNA nanostructures with high curvature--such as 2D arrangements of concentric rings and 3D spherical shells, ellipsoidal shells, and a nanoflask--were assembled.