20钢在油气田中CO2与H2S共存环境下的腐蚀行为及机理

利用高温高压动态反应釜模拟油气田CO₂和H₂S共存环境的实际工况,通过腐蚀试验分析了20钢在不同CO₂分压(0.01,0.05,0.21,0.50 MPa)和H₂S分压(0.000 3,0.003,0.01,0.05 MPa)下的腐蚀行为以及CO₂和H₂S分压对均匀腐蚀和点蚀的影响程度。结果表明：在H₂S分压为0.003 MPa条件下,当CO₂分压为0.01,0.05 MPa时,20钢主要发生均匀腐蚀,随着CO₂分压的继续增大,点蚀越来越严重;在CO₂分压为0.05 MPa条件下,当H₂S分压为0.000 3 MPa时,20钢表面腐蚀轻微,随着H₂S分压的增大,腐蚀加剧,但仍主要发生均匀腐蚀;H₂S和CO₂分压对20钢的均匀腐蚀速率和点蚀速率均具有十分显著的影响,H₂     

温度对S135钢和G105钢在CO2/H2S共存体系中腐蚀行为的影响

在气体分压分别为20,0.1 MPa的CO₂/H₂S共存模拟油田地层水中，利用高温高压釜在不同温度(室温、100℃、180℃)下对S135钢和G105钢进行腐蚀试验，研究了温度对2种钢腐蚀行为的影响。结果表明：100℃下S135钢和G105钢的腐蚀速率最大，分别为0.846 3 mm·a^-1和0.850 0 mm·a^-1,180℃下的腐蚀速率最小，分别为0.229 1 mm·a^-1和0.230 9 mm·a^-1;100℃下钢表面腐蚀产物主要为FeCO₃和FeS,此温度下CO₂为腐蚀主控因素，室温和180℃下的腐蚀产物主要为FeS,H₂S为腐蚀主控因素。     

变换单元洗氨塔腐蚀与防护探讨

为解决煤制氢装置变换单元变换气洗氨塔内壁及塔盘存在严重腐蚀的问题，在对部分生产企业腐蚀调研和文献调研的基础上，探讨腐蚀机理及其影响因素，确认变换气洗氨塔腐蚀属于CO₂与H₂S共同存在下的腐蚀，腐蚀的发生与H₂S浓度、CO₂分压、pH等因素相关。在变换气洗氨塔操作条件下，变换气中的氨被洗涤水吸附后，CO₂破坏了不锈钢钝化层，形成腐蚀产物保护膜，低H₂S含量可破坏腐蚀产物膜导致腐蚀加剧；随着H₂S含量增加，生成的FeS和FeS_1-x逐渐转化为FeS保护膜减缓腐蚀；当变换气中H₂S含量大于临界值，在不锈钢表面形成完整的硫化物钝化膜，从而保护金属。工业实际应用表明，变换气中硫化氢浓度为不低于5 335μg/g,相应体积浓度不低于0.35%时，变换气洗氨塔腐蚀轻微。在此基础上，对变换气洗氨塔提出了材质升级、H₂S浓度调整等方面的防腐改进措施。     

封堵井水泥石在CO2湿相环境下的腐蚀规律研究

为探讨不同湿相环境对油井水泥石在CO₂埋存条件下腐蚀的影响机理和规律，采用了试样表观分析、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和物理分析等方法，测定了两种不同配比的水泥石在超临界CO₂气相和液相环境下的表观特征、腐蚀深度、抗压强度、渗透性、微观形貌等变化，并对比分析了气相CO₂和液相CO₂两种暴露条件下对水泥石腐蚀过程的影响。结果发现，水泥石在腐蚀过程中由外向内出现了淋滤脱钙层、碳化层、氢氧化钙溶解层和未腐蚀层等4个区域；两种水泥石在处于超临界CO₂的两相状态下，随着暴露时间的延长，其抗压强度显著下降，腐蚀深度、渗透率、孔隙结构都有不同程度的增加，且在液相CO₂环境下水泥石试样腐蚀更为严重；液相CO₂环境下高矿化度地层水的协同作用会增加CaCO₃的溶解度，增强浸出效果，加剧了CO₂对水泥的侵蚀。从而揭示了湿相环境对油井水泥石在二氧化碳埋存条件下耐久性能影响机理和规律，并为油井水泥腐蚀提供了参...     

超临界CO2注气压缩机的设计

CO₂注气压缩机是CO₂-EOR工艺的关键设备之一，超临界CO₂驱替工艺要求其将气体从低压气态压缩至高压超临界态，其运行安全可靠性至关重要。由于CO₂在近临界点物性的突变，超临界CO₂注气压缩机的设计与运行存在其特殊性。应用PR方程计算了混合气体在宽温度、压力范围内的压缩因子，分析了其在近临界点的分布规律，指出了气缸内压缩过程中不适宜存在的压力-温度工况范围，划定了超临界CO₂注气压缩机的“非设计区”工况，并提出了回避“非设计区”的手段与方法。     

超临界CO2气冷器内火积耗散分析

为了分析火积耗散在气冷器内分布情况及影响，利用CFD数值模拟技术建立直管套管式气冷器模型，对超临界CO₂套管式气冷器内CO₂与冷却水之间的热量传递过程进行数值模拟研究。通过改变操作压力、温度、质量流量等参数进行计算，分析火积耗散沿管长分布情况，研究温度、质量流量、压力的变化对套管式气冷器火积耗散的影响。结果表明：随着CO₂进口温度升高，火积耗散增大，但冷却水温度的改变对火积耗散影响小，可忽略不计；随着冷却水质量流量的增大，火积耗散减小，火积耗散在CO₂入口相对于在套管气冷器其他位置处，数值最大。相较于冷却水质量流量0.03 kg/s，冷却水质量流量为0.04 kg/s时，火积耗散减小了2.6%，冷却水质量流量为0.05 kg/s时，火积耗散减小了3.2%；随着CO₂质量流量增大，火积耗散增大；且随着压力的增大，火积耗散减小。研究结果可以为改进CO₂气冷器的结构和提高换热性能提供新的思路和参考依据。     

基于专利分布的CO2活塞压缩机市场分析

为了明确国内外CO₂制冷技术在活塞压缩机中的应用及市场，使用SooPAT数据库检索了包括CO₂制冷剂在内的活塞压缩机世界专利申请，从专利申请及授权的趋势、专利申请区域分布、技术分布和主要申请人等方面全景分析，同时，罗列了CO₂活塞压缩机的主要竞争对手。研究结果表明，专利分布主要集中在企业，这种分布形式不仅表明高校及科研机构专利申请产业化率低，还将挤压国内压缩机技术的发展空间；在CO₂制冷技术上，国内与国外差距较大，德国在技术和市场上占据绝对优势，国内需要在“碳中和”阶段突破CO₂制冷难关，研发出更具性价比和可靠性的CO₂压缩机。     

采用汽油与甲醇燃料的C级车CO2排放对比分析

随着我国社会与经济的进步与发展及汽车保有量的不断增加,能源与环境等诸多问题日趋严峻。结合我国近几年CO₂排放量的变化趋势,本文简要分析了采用甲醇燃料和传统汽油燃料对碳排放的影响。结果显示:研究用某C级车消耗1L/100km甲醇燃料,产生尾气中CO₂为10.9g/km,消耗1L/100km汽油,产生尾气中CO₂为23g/km。相对于传统燃油汽车,合理优化车用能源结构对实现节能减排,降低大气中CO₂具有十分重要的意义。     

基于8.309μm QCL的硫化氢/甲烷开路式检测方法研究

H₂S,CH₄多组分气体浓度测量技术的研究对石油石化行业的安全生产有重要意义。基于中红外TDLAS技术,选用中心波长为8.309μm的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)为检测光源,搭建30 m长距离的遥测实验系统,使用WMS波长调制法对H₂S,CH₄气体的吸收谱线进行连续调谐与扫描,并对高频正弦载波进行了最优深化调制,实现了H₂S,CH₄多组分气体的同时测量。实验将H2S与5%体积分数的高浓度水汽进行混合测量,分析并验证了该波段的水汽吸收难以对测量造成交叉干扰的优良特性,并利用Savitzky-Golay平滑滤波器提高了检测信号的信噪比。通过遥测实验,分析了15 m,30 m不同遥测距离对检测信号的影响,并利用增加积分时间与计算信噪比的方法,得到了128.75×10^-9 m的遥测最低限。最后,Allan方差的计算结果表明,当积分时间为183 s,142 s时,系统对H₂S,CH<...     

保护地CO2施肥技术及增产效果

根据试验监测,当前保护地空间的CO₂亏缺相当严重,成为制约保护地产量的主要因素。通过试验,介绍了CO₂气肥的制作、施用技术和增产效果,以及注意事项。     

In2O3-Mn2O3复合纳米棒的两步水热法合成及其在氢气传感器中的应用

文中以In(NO₃)₃·4.5H₂O为铟源，KMnO₄为锰源，PVP为添加剂，分别以水和无水乙醇为溶剂，通过两步水热法成功合成了In₂O₃-Mn₂O₃复合纳米棒。采用XRD、SEM、XPS对复合材料的物相组成、微观形貌和元素价态进行了表征和分析，并将In₂O₃-Mn₂O₃复合材料组装成气敏传感器元件进行氢气的气敏性能研究。结果表明，相比于In₂O₃,In₂O₃-Mn₂O₃传感器的最佳工作温度降低至325℃,且In₂O₃-Mn₂O₃传感器在重复性实验中对氢气具有高灵敏度，优异的选择性、重复性和稳定性。复合材料表面...     

复杂油样中硫化氢的直接质谱分析研究

复杂油样黏度高、本体复杂,不利于其中硫化氢(H₂S)的分析评价,虽然已发展了多种用于复杂样品中H₂S检测的方法,但是存在分析过程繁琐、误差大、灵敏度低等问题。本文基于三嗪与H₂S反应可生成噻二嗪的原理,将含有H₂S的复杂原油样品直接加入含有三嗪的乙腈溶液进行反应,通过对反应过程中实验参数的优化,建立了复杂油样中H₂S的纸喷雾电离源-质谱分析方法。根据产物噻二嗪的质谱信号强度与H₂S浓度之间的关系,构建H₂S定量分析标准曲线用于分析多种实际原油样品。结果表明,该方法的线性范围为0.1～1 000μg/L,检出限为0.041μg/L,日内和日间精密度分别为3.04%、3.18%;对采自不同地域的6种原油样品中H₂S进行快速质谱分析,加标回收率为91.7%～103.5%,相对标准偏差为1.2%～4.5%。该方法具有操作简单、价格低廉、精密度高、准确性好、对仪器污染小等优点,可为原油中H₂S的直接分...     

Tb2TiO5-Dy2TiO5中子吸收材料的显微组织及性能

以Tb₄O₇粉、Dy₂O₃粉和TiO₂粉为原料,采用高能球磨、冷等静压和高温烧结工艺制备了Tb₂TiO₅-30%(质量分数)Dy₂TiO₅中子吸收材料,研究不同球磨时间(0~48 h)下混合粉体的微观结构,不同烧结温度(1 200~1 400℃)与时间(1~96 h)下烧结块体材料的微观结构、热物理性能和耐腐蚀性能。结果表明:混合粉体的晶粒尺寸随球磨时间的延长而减小,球磨12 h后即可获得均匀混合的纳米晶粉体,纳米晶混合粉体在1 300℃烧结96 h获得了具有高致密度正交晶体结构Tb₂TiO₅-Dy₂TiO₅块体材料;该块体材料在500℃的热导率和热膨胀系数分别为2.2 W·m^-1·K^-1和5.8×10^-6 K^-1,在360℃/18.6 MPa去离子水中的腐蚀速率变化很小,平均腐蚀速率为0.18 mg·dm^-2·h^-1,该块体材料具有较高的热导率、较低的热膨胀系数以及较好的耐高温水腐蚀性能,是控制棒用中子吸收材料较优的候选材料。     

硝酸镧改性无铬达克罗涂层的腐蚀行为与防腐机理

以锌粉、铝粉为原料,硝酸镧为添加剂,制备了硝酸镧改性无铬达克罗涂层,研究了改性涂层在质量分数5%NaCl溶液中浸泡后的腐蚀产物物相组成和微观形貌,探究了涂层的腐蚀行为和防腐机理。结果表明：在NaCl溶液中浸泡10 d后,涂层中部分富锌相优先腐蚀形成Zn₅(OH)₈Cl₂·H₂O,表面呈蜂窝状形貌;浸泡30 d后,腐蚀产物增多,生成Zn₅(OH)₆(CO₃)₂,表面呈海绵状结构;浸泡60 d后,腐蚀产物逐渐溶解、剥落,表面呈三维多孔网络结构。涂层的防腐机理包括腐蚀产物和稀土钝化膜的自修复作用、有机硅烷钝化膜和片状锌铝粉分层堆叠的物理屏蔽作用、锌和铝金属的牺牲阳极作用以及稀土钝化作用和缓蚀剂的缓释作用。     

二硫化钼/丁腈橡胶热氧老化及摩擦性能模拟研究

为研究二硫化钼(2H-MoS₂)对抗氧剂4020和丁腈橡胶(NBR)复合材料热氧老化及摩擦学性能的影响,采用分子动力学(MD)模拟分别建立4020/NBR和MoS₂/4020/NBR复合材料的模型,分析不同温度下2H-MoS₂对热氧老化性能、力学性能和摩擦学性能的影响。结果表明：添加MoS₂后,复合材料的相容性、稳定性和热氧老化性能均得到有效提高,力学性能也得到明显提升,即使在398 K高温下,复合材料也能表现出优异的热氧老化性能和力学性能;与4020/NBR复合材料相比,MoS₂/4020/NBR复合材料在298、398 K温度下的摩擦因数分别减小了约30%和25%,磨损率减小了5%和7%,表明MoS₂可以有效提高NBR复合材料的摩擦学性能。     

便携自吸式CO2浓度检测仪的硬件设计

文章阐述了便携自吸式CO₂检测仪的硬件实现方法与原理,设计了一种便携自吸式CO₂浓度的检测仪,其具备检测光照度、温度和湿度的功能。该检测仪便携、自带电源、低能耗、易使用、检测数据可上云平台,可实时保存所检测的数据,替代人工记录,可远程查询数据。该检测仪可应用于温室大棚、室内种植及养殖等场合,适用不同高度或者深度范围的检测,特别可应用于空间狭小不易安装CO₂传感器的场合。     

直热式空气源CO2热泵热水器系统运行特性试验研究

设计了一种直热式空气源CO₂热泵热水器系统,利用试验研究的方法研究了环境温度、气冷器冷却水入水温度及流量对系统性能的影响。试验结果表明:设计的空气源CO₂热泵热水器系统,其系统能效系数(COP_h)基本达到了国家标准;环境温度、气冷器冷却水入水温度以及流量对系统COP_h、系统制热量以及气冷器出水温度的影响显著。通过调节热泵热水器系统低温热源温度、气冷器冷却水入水温度及流量,可改善系统COP_h,提高系统制热量以及气冷器出水温度。     

激光功率对选区激光熔化Al2O3/ZrO2(Y2O3)缺陷与力学性能分析

利用选区激光熔化技术对Al₂O₃/ZrO₂(Y₂O₃)陶瓷粉末进行3D打印试验研究,分析在不同激光功率条件下的缺陷与力学性能。试验结果表明：激光功率对打印过后陶瓷样品缺陷的生成有重要影响。在一定条件下随着激光功率的增加,气孔、裂纹等缺陷减少,并在激光功率为300 W时表现最好,且此时显微维氏硬度最大值约为17.5 GPa。     

添加TiO2对Si3N4陶瓷刀具切削性能的影响

通过气压烧结制备添加质量分数5%TiO₂的Si₃N₄陶瓷并制成刀具,研究了TiO₂对其显微组织、力学性能和切削性能的影响,并与未添加TiO₂烧结Si₃N₄陶瓷作对比。结果表明：添加TiO₂烧结Si₃N₄陶瓷主要由长棒状与等轴状的β-Si₃N₄晶粒组成,并伴有均匀分布的TiN相,与未添加TiO₂烧结Si₃N₄陶瓷相比,晶粒得到细化,硬度上升而断裂韧度略有下降;在连续切削灰铸铁过程中,添加TiO₂的Si₃N₄陶瓷刀具具有更长的切削寿命（有效切削长度为2 410 m）,并且保持了刃口的完整性,切削后黏着磨损碎片较小。     

载流下MoS2/Ag纳米复合薄膜摩擦学性能

MoS₂基纳米复合薄膜具有良好的摩擦学性能,但较差的导电性能限制了其在载流条件下作为润滑材料的应用。为提高MoS₂基纳米复合薄膜的导电性能,采用非平衡磁控溅射系统沉积2种不同Ag含量的MoS₂/Ag纳米复合薄膜,并在不同的电流条件下研究MoS₂/Ag纳米复合薄膜与GCr15钢球对摩时的摩擦学性能。结果表明：在载流下2种MoS₂/Ag纳米复合薄膜表现出相似的摩擦性能,而低掺杂MoS₂/Ag薄膜具有更佳的耐磨性能,这归因于低掺杂MoS₂/Ag薄膜具有较好的力学性能;无载流时,MoS₂/Ag纳米复合薄膜在摩擦过程中生成的氧化物颗粒增加了磨损、降低了润滑性,磨损机制主要为磨粒磨损;电流小于0.5 A时,电流促进了转移膜形成,使得摩擦因数降低,但磨损率增加,磨损机制主要为黏着磨损;当电流大于0.5 A时,由于电弧烧蚀加速了薄膜的磨损,磨损机制主要为磨粒磨损、黏着磨损和电弧腐蚀磨损。