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     

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。     

封隔器用橡胶密封材料在含H2S和CO2酸性环境中的适应性

随着高温、高压、含H₂S/CO₂油气田的不断开发,封隔器用橡胶材料的服役环境越来越苛刻。为研究橡胶密封材料在高温、高压含H₂S/CO₂环境中的适应性,在高压釜中模拟渤中19-6区块的地层环境,将氟硅、氟碳、氢化丁腈、四丙氟4种橡胶进行耐蚀性实验,采用扫描电子显微镜、电子拉力试验机、邵氏硬度计对橡胶材料暴露在模拟环境中前后的截面微观形貌、力学性能、硬度进行检测。实验结果表明：在模拟环境中橡胶的耐蚀性由高到低为氢化丁腈橡胶、四丙氟橡胶、氟碳橡胶、氟硅橡胶;氢化丁腈橡胶在模拟工况环境中性能最为稳定,这是由于其分子的不饱和键作为可硫化的交联点,在一定程度上增强了其耐腐蚀性能;四丙氟橡胶在气相中力学性能较液相中下降了约75%,CO₂的存在会加剧四丙氟橡胶的H₂S腐蚀;氟碳橡胶和氟硅橡胶腐蚀严重,不适合在该模拟工况下使用。     

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。     

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。     

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。     

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。     

304不锈钢表面磁控溅射制备Cr-C涂层的组织与耐高温电化学腐蚀性能

采用磁控溅射技术在304不锈钢集流体表面制备Cr-C涂层,研究了该涂层的微观形貌、物相组成以及在350℃熔融多硫化钠中的耐电化学腐蚀性能。结果表明:制备得到的Cr-C涂层均匀致密,由Cr₃C₂,Cr₇C₃和Cr相组成;在熔融多硫化钠中腐蚀120 h后,Cr-C涂层表面物相包括Cr₃C₂、Cr₇C₃、NaCrS₂和Cr₂S₃;Cr-C涂层电阻随着腐蚀时间的延长而增大,腐蚀120 h时可达1 454Ω·cm²,表明该涂层能够有效防止熔融多硫化钠扩散至304不锈钢基体表面,从而有效保护基体免受高温熔盐腐蚀。     

粉末球磨时间对Mo2NiB2金属陶瓷组织与性能的影响

将钼粉、镍粉和硼粉进行球磨混合,压制成型,采用液相烧结工艺制备Mo₂NiB₂金属陶瓷,研究了粉末球磨时间(1,12,24,36,48 h)对Mo₂NiB₂金属陶瓷显微组织、硬度和耐电化学腐蚀性能的影响。结果表明：不同粉末球磨时间下Mo₂NiB₂金属陶瓷均主要由Mo₂NiB₂、MoB和MoNi相组成,当粉末球磨时间为24 h时,原料粉末混合最均匀,反应生成的Mo₂NiB₂相含量最高,金属陶瓷的相对密度最大;随着粉末球磨时间的延长,金属陶瓷的硬度先减小再增加后减小,自腐蚀电流密度先增大后降低再增大,当粉末球磨时间为24 h时硬度最高,自腐蚀电流密度最小,耐腐蚀性能最好,这与此时金属陶瓷内部孔隙最少减少了腐蚀介质扩散通道以及Mo₂NiB₂相含量较多促进阳极极化有关。     

热处理对超临界电沉积Co-Ni-P合金薄膜的摩擦学与电化学腐蚀性能影响研究*

采用超临界二氧化碳（S-CO₂）辅助电沉积及后续热处理（200～600℃）制备钴-镍-磷（Co-Ni-P）三元合金涂层,热处理时间为1 h。研究不同热处理温度对超临界电沉积制备的Co-Ni-P三元合金涂层的微观形貌、相结构、硬度、摩擦学性能和电化学腐蚀性能的影响。结果显示:超临界CO₂电沉积制备的Co-Ni-P三元合金呈现非晶结构,但经过400℃热处理后由非晶结构转变为晶体结构;Co-Ni-P涂层的硬度随着热处理温度增加先升高后降低,当热处理温度为400℃时,表面硬度最高,约为780 HV。摩擦学和电化学腐蚀性能测试显示:热处理对Co-Ni-P薄膜的平均摩擦因数影响较小,处理前后合金涂层的平均摩擦因数均为0.12左右;但热处理显著影响Co-Ni-P合金薄膜的耐磨性能和电化学腐蚀性能,其磨损率和腐蚀速率随着热处理温度升高先减少后增加;当热处理温度在300和400℃时,Co-Ni-P合金分别呈现最低的磨损率和最好的耐腐蚀性能。     

海上H油田CO2回注井工艺参数优化研究

海上H油田CO₂回注井拟采用药剂管线注气，为优化注气工艺参数，采用PR状态方程分析了回注气物性变化特征，在此基础上总结了注气管线内流体温压剖面及相态分布规律，并对回注气组分进行了敏感性分析。综合考虑地面设备最大注入能力、管线注入安全性以及工艺施工可行性，优选3/4in管线注气，设计井口注入温度为90℃。管线内流体温度在空气海水段急剧降低，之后随地层温度升高逐渐上升。管线内流体压力受重力梯度和摩阻梯度变化的影响，呈现空气段小幅下降，之后先上升后下降的趋势。注入过程中管线内流体为超临界相，无水合物生成风险。地面注气设备可以满足回注气体中CO₂在60%～80%之间变化所需的井口压力，且注入管线内流体压力在安全范围内。     

不同腐蚀环境下高强铝合金腐蚀行为

针对航空铝合金材料在服役过程中因恶劣环境而导致材料腐蚀的问题,通过分析腐蚀形貌、腐蚀坑开口面积、腐蚀深度、点腐蚀坑数量、pH值、腐蚀产物等变化,研究2xxx航空铝合金在不同腐蚀环境(3.5%NaCl水溶液、模拟油箱积水溶液和潮湿空气)中的腐蚀行为和机理。结果表明,在3.5%NaCl水溶液中,铝合金试样表面腐蚀坑的产生主要发生在前24h内,其最大腐蚀坑深约为45μm,而在72~120h, 随预腐蚀时间的延长,腐蚀坑深度、个数的增加并不明显;铝合金试样在模拟油箱积水环境中的腐蚀规律与在3.5%NaCl水溶液中的相似,但腐蚀坑最大开口面积和腐蚀坑的个数明显减少;与前两种环境相比,试样在潮湿空气环境中的腐蚀程度明显减小,腐蚀坑总体个数最少,最大腐蚀坑深约在20μm以内,最大开口面积约在5000μm²左右,且随着腐蚀时间的增长,腐蚀坑之间的深度差距越来越小。     

回火硬度对4Cr5Mo2V钢抗铝液熔损性能的影响

通过淬火和不同工艺的回火热处理得到不同回火硬度(41.2, 45.0, 49.3 HRC)的4Cr5Mo2V钢，采用试样在熔融铝合金中动态旋转的方法研究了回火硬度对该钢抗铝液熔损性能的影响。结果表明：随着回火硬度的升高，在相同熔损时间内试验钢的熔损质量损失降低；随着熔损时间的延长，试验钢迎铝面先形成细密点蚀坑，随后出现局部剥落以及局部严重腐蚀，最后发生全面腐蚀；界面层的金属间化合物由内层致密的η-Fe₂Al₅相和外层疏松多孔的α_H-Fe₂Al₈Si相组成；随着回火硬度的升高，背铝面界面层内层厚度增大，外层占比降低，基体中固溶铬元素增多，试验钢的抗铝液熔损性能提高。     

基于NB-IOT的窖池环境监控系统

白酒酿造工艺在发酵工段对环境因素非常敏感，窖池的温度和CO₂浓度的变化都会影响白酒产品的微生物成分及组分的改变。以窖池温度控制和CO₂浓度监测为主要目标，选用STM32作为主控核心，以ZigBee和BC26作为通讯设备，阿里云IOT为设备云平台，设计开发白酒窖池环境监控系统。经过实验测试，系统可以实时的显示窖池的温度和CO₂浓度，且监测值与实际仪器之间的相对误差在5%以内，并在入窖阶段温度范围外运用模糊PID控制算法研究窖池温度控制，实现远程监控白酒窖池环境。     

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。     

CeO2添加量对激光熔覆TiB2-TiC/Ni复合涂层组织和性能的影响

利用激光熔覆技术在TC4钛合金表面制备了添加质量分数1.0%,1.5%,2.0%CeO₂的TiB₂-TiC/Ni复合涂层,研究了复合涂层的物相组成、显微组织和硬度,讨论了搭接率(30%,40%,50%)对最佳CeO₂含量条件下复合涂层试样摩擦磨损性能的影响。结果表明：复合涂层均由TiB₂、TiB、α-Ti、TiC、Ni₃Ti、Cr₂₃C₆、Ti₂Ni、Cr₃C₂、γ-Ni等相组成;添加质量分数1.5%CeO₂复合涂层的组织最为均匀致密,细化效果明显;随着CeO₂添加量的增加,复合涂层的硬度先增后降,添加质量分数1.5%CeO₂复合涂层的硬度最高,约为1 015 HV。CeO₂的最佳添加质量分数为1.5%,在此条件下随着搭接率的增加,试样的磨损质量损失先减小后增大,当搭接率为40%时,...     

虎杖根茎超临界CO2萃取物GC/MS分析及抗细胞迁移活性评价

为了研究虎杖根茎的挥发性化学成分及其对人肝癌细胞Huh-7的细胞迁移活性,采用超临界CO₂萃取和GC/MS方法分析鉴定虎杖根茎中的低极性化合物,并利用体外伤口愈合模型评价其抗细胞迁移活性。结果表明：从虎杖根茎超临界CO₂萃取物中分离鉴定了33个化合物,主要成分为莪术烯、丙二醇、醋酸、吉玛烯B、2,3-丁二醇等,质量百分比分别为41.8%、12.2%、6.9%、6.5%和5.9%;体外伤口愈合模型测试表明,虎杖根茎超临界萃取物在浓度为10 mg/L,作用24 h,能抑制人肝癌细胞Huh-7的细胞迁移活性,抑制率为19.85%。本实验可为阐明虎杖药效的物质基础提供参考。     

基于LiOH净化密封舱空气检测系统设计

密封的工作环境与大气隔绝,工作人员呼吸和机器运转时刻会产生CO₂等有害气体。目前处理CO₂的方式主要是通过其与LiOH反应进行吸收,但LiOH反应会伴随粉尘的产生、温度与湿度的升高,同样不利于人的生存。因此,针对完全密封的空间时刻产生的CO₂、LiOH吸收CO₂产生的粉尘以及空间温湿度等数据,设计了一套能够实时检测空气净化效果的系统。该系统以西门子200SMART作为控制核心,对密封舱数据进行处理;以威纶通触摸屏作为人机交互界面,为工作人员提供实时舱内数据,增强了检测系统的可靠性。     

带喷射器的跨临界CO2热泵系统性能分析

为了提升跨临界CO₂热泵系统的性能,利用喷射器替代节流阀植入系统中,在保证喷射器效率的前提下,对系统中各参数之间的相互影响进行了分析,通过建立SEC系统的热力学模型,分析了气冷器CO₂出口温度、排气压力、蒸发温度等参数对系统制热系数COPh的影响。结果表明：气冷器CO₂出口温度是决定常规系统引入喷射器是否有益的关键,随着排气压力(7～10 MPa)变化,气冷器CO₂出口温度(30～55℃)存在一转换温度,只有当出口温度小于转换温度时才有助于提升COPh。同时为了保证系统的安全与运转正常,气冷器CO₂出口温度在低于安全值(57℃)的前提下,还应不超过其转换温度。本文进一步研究了增加回热器对提升SEC的热力性能的效果,结果表明,在气冷器CO₂出口温度大于31℃时在SEC系统中加入回热器可以有效提升热泵系统的制热性能。