Corrosion and mechanical properties of plasma electrolytic oxidation‐coated AZ80 magnesium alloy

Plasma electrolytic oxidation (PEO) coatings were produced on AZ80 magnesium alloy in a solution containing silicates and phosphates and working at high current densities with short treatment times. The effect of a sealing treatment in boiling water on corrosion and mechanical properties of the coatings were investigated. Moreover, the corrosion mechanism of the samples with and without the sealing treatment was evaluated. The microstructure of the coatings was characterized with scanning electron microscope observation and X‐ray diffraction analysis. The mechanical properties were evaluated with nanoindentation tests and the corrosion resistance was studied by potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy, and scanning vibrating electrode technique. The results showed that the sealing did not influence the microstructure and the mechanical properties of the samples and instead produced a remarkable increase in the corrosion resistance. The crevice corrosion, present in the sample without the sealing, was avoided with the treatment in boiling water.     

CO2注入井封隔器早期密封失效机制研究

为了揭示CO_2注入井中性能优良的氢化丁腈橡胶封隔器早期密封失效的机制,根据失效井的特征分析以及CO_2的相态特点,提出实现恒定泄压速度的室内实验方法,并对不同CO_2泄压速度下橡胶表面进行形貌观测和力学性能测试分析。结果表明:随着泄压速度的增加,橡胶表面出现了小气泡、大气泡甚至气泡破裂等龟裂现象,橡胶的密封性能均明显变差;注气井突然泄压时,橡胶内部的气体在短时间内无法渗出,其在内外压差作用下会膨胀形成气泡甚至爆裂,这是造成CO_2注入井封隔器早期密封失效的主要原因。为了防止封隔器的早期密封失效,推荐现场井口泄压速度控制在5 MPa/h以内。     

不同类型断层控制油气垂向富集的差异——以渤海湾盆地歧口凹陷歧南斜坡区为例

渤海湾盆地历经多期构造变动，断层圈闭发育普遍。断层作为断层圈闭的边界条件，在油气成藏过程中起着至关重要的作用。以断层圈闭较发育的歧南斜坡区为例分析了同向断层和反向断层控制油气垂向富集的差异，基于三维地震资料，从断层形成过程和断层圈闭分布出发，剖析了断层遮挡圈闭的成因及分布规律。结合油水分布规律，基于油藏解剖并应用储层定量荧光技术明确了不同类型断层控藏的差异及其形成机理。研究表明：①断层分段生长作用和断层上盘与下盘的差异活动是同向断层控制下断层遮挡圈闭形成的主要原因，斜坡区反向断层控制形成的断层圈闭则是断块掀斜翘倾作用所致；②同向断层圈闭发育在断层上盘分段点位置，只有当同向断层进入"硬连接"阶段方可形成断层圈闭，反向断层圈闭形成在断层下盘，在反向断层活动初期便可形成；③同向断层既可以控制油气在多套含油气系统中聚集成藏，也可在一套含油气系统中富集，而反向断层往往控制油气在一套含油气系统中富集；④不同类型断层控制油气垂向聚集的差异与圈闭发育位置以及断-盖配置有关。采用泥岩涂抹系数对沙河街组一段中部盖层控制的含油气系统的垂向调整进行定量评价，泥岩涂抹系数低于3.5时油气保存，泥岩涂抹系数高于3.5时油气垂向渗漏。     

径向弹簧蓄能密封结构最大接触应力的有限元分析

为研究径向弹簧蓄能密封结构的密封特性，针对典型径向弹簧蓄能密封结构，分析其密封机制以及O形弯曲金属螺旋弹簧的弹性特性；采用ANSYS有限元分析软件，建立典型弹簧蓄能密封结构的非线性有限元分析模型，对弹簧蓄能密封圈在不同压缩率、不同介质压力下的接触应力进行分析，研究在多种工况下最大接触应力的变化情况。结果表明：压缩率保持不变时，最大接触应力随着介质压力的增大而增大；介质压力保持不变时，随着压缩率的增大，最大接触应力先增大再减小。对压缩率、介质压力与最大接触应力的关系进行曲线拟合，可用于指导弹簧蓄能密封结构的精确设计。     

赵庄井田煤层气成藏条件研究

煤层气成藏条件研究是有效划分成藏类型或含气系统，煤层气富集高渗有利区预测、评价及优选的关键基础工作。基于赵庄井田煤层气地质条件及相关测试资料，借鉴前人研究成果，从煤生烃、煤层气储集和煤层气封盖保存条件等方面对赵庄井田煤层气成藏条件进行了研究。研究结果表明:煤中丰富的生烃物质在良好的生烃动力作用下，提高了生烃率和生烃量，为煤层气成藏提供了基础条件；煤变质程度高，促使煤中微小孔隙发育，煤层气储集能力增强和储集空间增大，有利于煤层气大量储存和富集；煤层埋深、围岩特性、构造及地下水径流等地质条件的有机匹配，为煤层气成藏提供了良好的封盖保存条件，是煤层气成藏的关键因素。     

基于有限元仿真的发泡硅橡胶老化规律研究

通过力学性能测试得到发泡硅橡胶应力应变曲线,结合Ogden(Foam) 3阶超弹本构模型,建立发泡硅橡胶静密封系统的有限元仿真模型,得到大压缩量下发泡硅橡胶的von Mises应力及接触压力分布情况。仿真结果表明:大压缩量下发泡硅橡胶对称中心线位置的von Mises应力、接触压力值较大,在橡胶边缘和靠近限位环处接触应力数值有突增。开展140℃热空气老化试验,测定老化后发泡硅橡胶应力应变曲线,结合有限元仿真模型分析发泡硅橡胶老化后von Mises应力、接触压力的变化规律。结果表明:经过热空气老化后,在一定载荷下发泡硅橡胶等效应力和接触压力均呈增大的趋势。     

Fabrication of 3D Ni nanosheet array on Crofer22APU interconnect and NiO-YSZ anode support to sinter with small-size Ag nanoparticles for low-temperature sealing SOFCs

A novel low-temperature sealing method was developed to seal solid oxide fuel cells. The 3D Ni nanosheet array was pre-fabricated on faying surfaces of Crofer22APU interconnect and NiO-YSZ anode-support. Then it was covered with Au film without changing its morphology. This special nanostructure improved sintering efficiency between Ag nanoparticles and substrates. A dense joint was obtained at the low-temperature between 250 °C–300 °C. This method effectively avoided the oxidation of interconnect during sealing. When joints were sealed at 300 °C, the shear strength reached 16 MPa. The fracture was mainly located in the central Ag layer, presenting a significant plastic deformation. Due to the effective protection of Ni layer, joints also possessed excellent oxidation resistance in oxidizing atmosphere at 800 °C for 400 h. After high-temperature oxidation, the shear strength was increased to 23 MPa, revealing an increasement of 43.8% compared with the as-sealed condition (16 MPa). This sealing method has great potential in sealing solid oxide fuel cells. It also can be extended to seal other energy-conversion devices.     

油封唇口温度变化对密封性能的影响

基于流量因子统计学方法建立油封唇口的混合流体润滑模型,耦合油封的能量守恒方程及黏温方程,通过迭代求解获得油封唇口的温度分布、不同转速下油封唇口的最高温度及温差变化情况;对比分析考虑和不考虑温差情况下油封各项密封性能。结果表明:随着转速的增大,唇口最高温度线性递增,而唇口温差先增大后减小;油封工作时,唇口区域的温度先迅速升高后下降,越靠近唇尖的位置温度越高;与不考虑温度的情况比较,考虑温度变化的影响时密封区域的油膜厚度减小,油膜承载力下降,不利于密封。     

埋地管道泄漏内封堵装置设计与研究

针对流体输送埋地管道泄漏问题,设计了一种利用管道机器人携带封堵气囊进行快速应急封堵修复的埋地管道泄漏内封堵装置。采用矩阵变换方法建立了牵引系统驱动轮过弯方程,利用MATLAB软件对过弯方程进行了验证,同时利用ADAMS软件仿真分析过弯路径与驱动轮转角对牵引系统行走速度的影响。研究结果表明:由两个串联封堵器组成的应急封堵系统可满足复杂工况下的管道泄漏封堵要求;牵引系统驱动轮在弯管内部行走时,单轮速度呈周期性变化,但三个驱动轮整体周期运动特性一致;驱动轮转角在25°~40°时,牵引系统行走速度与驱动轮转角成正比,且转角为30°时驱动效果最好。该内封堵装置的结构设计可为管道泄漏应急封堵领域装备的研发提供重要参考。     

无扩口导管拧紧力矩对其密封性能的影响

以某型飞机中无扩口液压导管为研究对象,结合飞机液压导管实际安装以及保压工况,利用有限元软件ANSYS中多线性随动强化来模拟导管弹塑性本构模型;对处于不同安装力矩以及恒定压力下的导管连接件进行仿真分析,研究安装力矩对导管管接头处的应力应变以及密封性能的影响,并给出参考安装力矩。构建液压导管安装试验台,利用力矩扳手采集拧紧力矩值并使用液压油车对导管进行加压试验,验证不同安装力矩对导管管接头密封性能的影响。结果表明:导管与卡套之间的胀形区域产生的大变形以及应力集中是引起导管管接头渗漏的主要原因之一;所提出的密封性能仿真方法可以较为准确地模拟拧紧力矩与密封性能的关系,为实际工程中导管安装提供依据。