X80管线钢性能特征及技术挑战

针对X80管线钢研发与应用现状以及目前存在的问题,综述了影响X80管线钢性能的主要因素、研究进展以及发展X80钢管道面临的技术挑战。详细分析了X80管线钢的冶金特征与组织结构,概述了X80管线钢的焊接工艺、焊接冶金学特征及性能,总结了X80管线钢的机械性能和力学特征。具体讨论了X80管线钢在服役环境中的失效机制,包括腐蚀、氢致开裂、焊缝区失效、应变失效等,并以此为基础,探讨了发展X80钢管道需要克服的技术挑战,以保障油气安全、高效输送以及能源管道的可持续发展。(图1,表8,参86)     

X80钢管线焊接接头组织性能研究

以一种海洋用 X80管线钢为研究对象,采用焊接工艺试验、力学性能测试及显微分析技术研究了药芯自保护焊工艺下 X80管线钢焊接接头的性能和热影响区的组织变化规律。实际应用表明,采用设计的药芯自保护电弧焊工艺参数对 X80管线钢进行焊接,可以得到合格的焊接接头。     

中国X80管线钢和钢管研发应用进展及展望

随着油气管道建设的快速发展,X80管线钢及钢管得到了大规模应用。回顾了中国X80高钢级管线钢及钢管的研发应用历程与主要进展,指出了面临的挑战,提出了发展建议。经过近20年的发展,建成X80油气输送管道约17 000 km,单管输气量达到380×10~8 m~3/a,X80管材生产及管道建设技术进入国际领跑者行列。形成了X80管线钢及钢管组织分析鉴别与评定、强度试验与屈强比控制、断裂与变形控制等关键技术,以及X80系列热轧板卷与大口径厚壁螺旋埋弧焊管制造技术、宽厚板与大口径厚壁直缝埋弧焊管制造技术、大应变管线钢及钢管制造技术、感应加热弯管及管件设计与制造技术。有力支撑了西气东输二线、中俄东线等重大管道工程建设。对于未来发展,提出如下建议:加强对制管用板卷或钢板的可焊性评价与控制,深化现场焊接技术及质量性能控制研究,推进高钢级管线钢及钢管在大输量管道建设中的应用,强化油气管道失效控制、完整性理论与技术的研究及应用。(参69)     

管线钢氢相容性测试方法及氢脆防控研究进展

在研究氢脆发生机理与损伤机制时，常采用慢应变速率拉伸试验、疲劳寿命试验等手段，以力学性能、疲劳寿命等为指标衡量金属的氢脆敏感性。对于典型管线钢材料，其在不足5 MPa的氢气压力下，或在氢气体积分数10%的掺氢天然气环境中，已经在慢应变速率拉伸等试验中表现出明显的韧性下降、裂纹加速扩展等氢损伤特征。为模拟钢在氢气环境中服役，试验中常采用气相充氢与电化学充氢方法，前者能够模拟多种气相对管线钢氢脆的作用，后者能够快速模拟管线钢长时间服役后氢原子的渗透情况。针对氢脆过程及机理总结并分析了3种主要的氢脆防控技术：(1)调控管线钢材料与加工工艺，优化其微观组织，增加扩散速率，减弱氢原子聚集现象；(2)引入气体抑制剂，通过竞争吸附的方法减缓氢分子在材料表面的吸附；(3)增设管道内涂层，使氢气与管线钢基体金属隔离。并基于此提出进一步优化管道氢脆防控技术的建议。（图1，表1，参59）     

Inconel751合金热镦粗的有限元模拟

针对Inconel751合金热镦粗成形中晶粒粗大、过热过烧、镦裂、折叠等质量问题,利用有限元软件Marc/Autoforge 3.1对镦粗过程中的应变场和晶粒尺寸进行有限元模拟,得到了不同变形量下的应变和晶粒尺寸分布图;分析了变形程度对Inconel751合金组织的影响。结果表明:Inconel751合金棒料在电热镦粗过程中,其等效应变场和组织分布呈阶梯分布;随着工件变形量的增大,晶粒尺寸趋于细化和均匀化,锻件综合性能提高。     

5182 铸锭高温压缩流变行为与微观组织演变

借助Gleeble-1500试验机、X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)手段研究了5182铝合金铸锭在变形温度为300~500℃,变形速率为0.01~10s~(-1)下的流变行为和微观组织演变.结果表明:试样的位错密度和流变应力均随着变形温度的上升而减小,随应变速率的上升而增大.低应变速率变形后合金仅发生了动态回复,高应变速率变形后发生了动态再结晶,且再结晶分数随变形温度的升高而增加.通过拟合流变应力、变形温度和应变速率之间的函数关系,确定了该铸锭的热变形本构方程.     

X70高应变钢管现场冷弯试验

冷弯管通常采用普通钢管进行现场冷弯,从而达到符合设计要求的弯管角度。为研究高应变钢管作为冷弯管母管的可行性,采用3种弯制工艺对X70高应变钢管进行了现场冷弯试验。通过拉伸试验、夏比冲击试验及落锤撕裂试验等分析了弯制工艺对X70高应变钢管的几何尺寸与性能的影响。结果表明:弯制工艺对钢管壁厚变化的影响不大,弯制前后的椭圆度有较小变化,横向性能变化不明显,而弯管外弧侧的纵向屈服强度和屈强比明显增大,内弧侧的纵向屈服强度和屈强比随曲率半径的增大而减小。采用高应变钢管弯制的冷弯管性能优良,为冷弯管在复杂服役环境的应用提供了新的途径。(图8,表4,参13)     

预处理对高应变速率轧制镁合金板材组织均匀性和力学性能的影响

传统的镁合金板材加工技术存在生产效率低、成本偏高和成形性能不够理想等局限.本论文采用高应变速率轧制对AZ31镁合金进行轧制，对比研究了两种预处理方法对板材组织性能的影响.结果表明，高应变速率轧制是获得具有细小晶粒组织和良好综合力学性能的镁合金板材的有效手段.经过预变形+均匀化的预处理，高应变速率轧制板材的组织均匀性得到很大的提高，终轧板材内分布着极均匀的细小晶粒组织，其平均晶粒尺寸为2.3 μm.由于组织均匀性的提高，板材塑性得到进一步提高，其室温伸长率可达28%.     

基于应变准则的采空暗悬管道的安全性评价

管道穿越采空区时可能形成暗悬,长距离的暗悬会使管道产生较大的应力应变,严重时会造成管道拉断失效。基于非线性有限元法,建立了三维暗悬管道力学计算数值模型,采用基于应变的设计准则对采空暗悬管道进行安全性评价。模型考虑了管材、管土相互作用及几何大变形多重非线性因素,采用非线性土弹簧单元模拟管土作用,采用壳单元描述管道变形。分析了暗悬管道在不同工况下的应力应变响应,对比了采用基于应力与基于应变失效准则判断暗悬管道极限状态的差异。分析结果表明:基于应力的准则偏于保守;基于应变的准则能够更多地利用管材的塑性性能。研究成果可为管道的完整性管理与安全评价提供理论参考。     

X80埋地管道应力腐蚀开裂关键影响因素研究进展

随着中国高压力、大口径、长距离X80管线钢埋地管道建设的迅猛发展,应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking,SCC)风险开始严重威胁管道服役安全。针对土壤环境中X80管线钢SCC关键影响因素,首先分析了交流杂散电流对X80管线钢SCC行为的影响及其机制,提出交流电与弹性应力具有协同作用,可共同促进X80管线钢的阳极溶解,并破坏钢表面致密腐蚀产物膜的状态,从而加速腐蚀。其次,综述了土壤环境中硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria,SRB)致管线钢SCC机理的研究现状,提出X80管线钢微生物致裂机理主要与细菌的生理活性、代谢产物、生物膜的形成有关。最后,提出了SRB作用下X80管线钢阴极保护电位选择的建议,同时建议将微生物因素纳入管线钢SCC评价体系。研究成果可为中国高强管线钢管道设计及安全服役提供理论基础。(图2,参46)     

国内外天然气长输管道干燥技术

介绍了国内外天然气长输管道常用的干燥剂法、流动气体蒸发法和真空干燥法等几种干燥技术,并进行了对比.叙述了这几种方法的国内应用概况,重点阐述了目前国内常用的干空气干燥法的基本原理、典型的工艺流程和干空气制取工艺,分析了影响干空气干燥法的各种因素,提出了干燥合格的标准及注意事项.     

“生物质固体成型燃料加工工艺与成套设备”成果简介

该成果由农业部规划设计研究院主持完成．2008年5月,农业部科教司组织专家对“生物质固体成型燃料加工工艺与成套设备”进行了鉴定。鉴定委员会一致认为：该研究成果对于秸秆等生物质资源综合利用具有广阔的应用前景和推广价值。主要技术经济指标居国内领先水平．成套设备达到国际同类产品先进水平。农业部规划设计研究院利用该加工工艺与成套设备已经在北京建成年产10000吨生物质固体成型燃料生产线,运行良好。     

落叶松板材常规干燥过程的动态机械吸附特性

为探索木材常规干燥机械吸附蠕变的动态发展模式,该文在实验室条件下对50 mm厚兴安落叶松板材进行常规干燥,用切片法测定了沿厚度方向的横纹弦向干缩应变、弹性应变、黏弹性应变的一维分布情况与变化趋势,并测定了不同尺寸规格及不同预处理工艺下木材试件的自由干缩变形。根据高聚物流变学理论与木材机械吸附蠕变理论,分析了干燥过程中木材厚度方向不同位置的机械吸附蠕变变形的变化规律及其主要影响因子,概括了木材表层与心层的机械吸附蠕变变形的典型发展模式。结论如下:可以采用线性函数与指数函数来分别描述含水率在低于20%和高于20%阶段的木材自由干缩率曲线,相关性较好;木材干燥机械吸附蠕变现象具有极大变异性,与干燥应力模式及应力发展间存在相互作用;在含水率低于特定温度对应下的纤维饱和点2%～4%时,木材表层的拉伸机械吸附蠕变应变与心层的压缩机械吸附蠕变应变均接近极大值;机械吸附蠕变在一定范围内的增大将有助于干燥应力松弛,机械吸附蠕变数值可作为木材干燥工艺调整的参考因子。      

柞蚕抗大反其杂交新品种

强健性柞蚕新品种抗大及其杂交种抗大×（8821·8822），是辽宁省蚕业科学研究所经11年系统攻关选育而成的具有突出抗病抗逆性状的丰产型工化品种。杂交种抗大×（8821·8822）将抗逆性状、产量性状、饲料效率性状及茧丝工艺性状实现了平衡提高，具有强健好养，适应性强，稳产性能好的特点。2004年纯种抗大及其杂交种抗大×（8821·8822）通过了辽宁省农作物品种审定委员会的品种审定，被专家评价为具有国际同类研究的先进水平。杂交种抗大×（8821·8822）以其综合抗病、抗低沮饥饿和高饲料效率3性状，实现了柞蚕生产的高产、稳产。取得了显著的经济效益和社会效益，2004年新晶种放莽面积就已占全国柞蚕生产总面积的46．7％。[编者按]     

高压管道抢修卡具的优化设计

针对现有管道抢修卡具存在变形大、堵漏速度慢、堵漏效果差等缺陷,基于相关的经典理论研究成果,完成了卡具的材料、本体、耳板、螺栓、密封材料等的优化,提出了改善卡具刚度的加强肋结构及注剂孔的合理布局.通过Pro/e软件建立了新型高压卡具的三维实体模型,对卡具的应力、应变、位移等进行了定量分析,进而利用有限元计算结果验证了卡具的周向与轴向密封的可行性.通过优化设计,新型对开式高压管道卡具减小了卡具变形量,提高了卡具周向与轴向密封的可靠性,具有广阔的应用前景.     

不同断层对埋地管道受力性能的影响

为了研究埋地管道在不同形式断层作用下的受力性能,自制了土箱试验装置,借此装置模拟断层的错动,测量得到埋地管道在断层错动作用下的应变分布和整体变形特点,分析了管道轴向应变和竖向位移随断层错动量变化的特征,探究了断层错动量、管道埋深、管径、断层倾角等参数对埋地管道力学性能的影响规律,采用FEM有限元方法进行数值模拟分析,并与试验结果进行对比。结果表明:在该试验的参数范围内,随着断层错动量和管道埋深的增加,管道轴向应变增大;管径较大的管道,抵抗变形的能力较强;当断层倾角小于90°时,管道轴向峰值拉应变大于峰值压应变,此时管道以受拉为主;当断层倾角大于90°时,管道轴向峰值拉应变小于峰值压应变,此时管道以受压为主;对于走滑断层,管道轴向应变近似呈中心对称分布,两侧变形趋于一致。逆断层对于管道应变的影响最大,正断层其次,走滑断层对于管道应变的影响最小。(图17,表3,参21)     

烟草青枯病防治技术研究现状

烟草青枯病是由茄青枯雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)引起的一种世界范围的烟草方面疾病,是一种典型的土壤传播性质的细菌性疾病。本文总结了目前国内针对烟草青枯病防治方法的研究成果,并分析了目前的方法存在的问题,以期为后续的研究工作提供参考。     

保障中俄东线天然气管道长期安全运行的若干技术思考

针对中俄东线天然气管道的实际服役状况,分析了土壤运动(冻胀与解冻沉降)对管道结构完整性的影响以及基于管体结构-土壤弹簧模型在确定管-土交互作用方面的局限性,即非线性、大应变与多轴加载评估的保守性、土壤本构模拟与真实状况的偏离,建议发展新型多模块耦合集成技术确定土壤运动产生的机械效应。明确了X80高强管线钢在服役条件下发生应变时效及其导致管线钢(尤其是焊缝区)材料韧性和止裂能力的降低,建议使用时效活化能与等效时效时间模拟、评估管线钢在漫长服役过程中发生应变时效的敏感性,并建立相应的理论基础。此外,详细分析3种常见的管道缺陷(机械损伤、腐蚀缺陷、裂纹)对管道完整性影响的评估技术现状。针对高压、大口径、高强钢天然气管道(特别是焊接金属与热影响区)在地质不稳定地区的材料韧性、裂纹扩展以及止裂能力开展实验与评价技术,建立精确的多物理场协同作用下的管道缺陷评估模型,是当前的国际性技术难题,这些问题的解决将有力保障中俄东线天然气管道以及相关油气管道的长期安全运行。     

一种新型钢-混凝土组合板承载力的试验研究

提出了一种新型的钢-混凝土组合板，并对43块不同参数的板件在施工阶段和使用阶段的工作性能进行了试验研究。分析了试件在两个阶段的荷载-变形关系、截面应变分布及裂缝发展规律等。试验结果表明：该组合板在施工阶段的应力和变形较小，模板稳定性艮好，基本处于弹性工作状态；在使用阶段其受力性能类似普通的钢筋混凝土受弯构件，但却具有更高的承载力和延性。应用数值方法计算了这种组合板的荷载一变形关系全过程曲线，理论计算结果与试验结果均吻合良好。     

固体农业物料力学特性的研究

本文借助小型农业物料力学性质测试装置,对较典型的固体农业物料马铃薯进行了试验研究,建立了力变形关系曲线,计算出其破损力,破损应力,应变,弹性模量等重要力学指标。