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交流电对X70钢表面形态及电化学行为的影响

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金属学报 2013年第1期49卷 43-50页

作者：杨燕李自力文闯中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院青岛266580

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、浸泡实验等方法研究了交流电流密度(0—100 A/m^2)对X70钢电化学行为的影响,采用OM和SEM观测了X70钢交流腐蚀产物及蚀坑形貌,探讨了交流电诱发金属腐蚀的机理.结果表明,在交流电影响下,X70钢的... 详细信息

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)、浸泡实验等方法研究了交流电流密度(0—100 A/m^2)对X70钢电化学行为的影响,采用OM和SEM观测了X70钢交流腐蚀产物及蚀坑形貌,探讨了交流电诱发金属腐蚀的机理.结果表明,在交流电影响下,X70钢的腐蚀电位向负向偏移,偏移量和腐蚀速率随着交流电流密度的增大而增大.低电流密度下,X70钢的EIS特征为容抗弧,没有出现明显的感抗特征及扩散特征,在低电流密度下X70钢表面发生了均匀腐蚀.当交流电流密度增大时,EIS低频区出现Warburg阻抗特征,表明试佯表面的腐蚀过程由扩散控制,局部腐蚀特征明显.交流电对金属极化作用产生重要影响,交流电正,负半周期内的极化效果不对称诱发了金属腐蚀.

关键词： X70钢交流腐蚀电化学杂散电流局部腐蚀

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钢筋组合方式对混凝土保护层锈胀开裂影响

中国石油大学学报（自然科学版） 2019年第4期43卷 137-142页

作者：程旭东苏巧芝向恩泽梁晓岑王子栋张如林黄思凝中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

钢筋锈蚀是引发混凝土结构劣化的主要原因之一。给出一个二维的扩散-力学模型,通过有限元软件将氯离子侵蚀引起的非均匀腐蚀膨胀层作为位移荷载,模拟钢筋锈胀对周围混凝土的力学作用。基于该模型,分析不同钢筋组合对保护层锈胀开裂的影... 详细信息

钢筋锈蚀是引发混凝土结构劣化的主要原因之一。给出一个二维的扩散-力学模型,通过有限元软件将氯离子侵蚀引起的非均匀腐蚀膨胀层作为位移荷载,模拟钢筋锈胀对周围混凝土的力学作用。基于该模型,分析不同钢筋组合对保护层锈胀开裂的影响。结果表明:不同钢筋组合会造成不同的裂缝扩展路径;根数少且直径大的钢筋组合不仅能延缓裂缝出现和贯通时间,而且有利于减小表面最大裂缝宽度和钢筋截面损失率。

关键词：钢筋组合钢筋锈蚀开裂路径裂缝宽度钢筋截面损失率

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储集层裂缝预测分析的多参数判据法

石油勘探与开发 2009年第6期36卷 749-755页

作者：闫相祯王志刚刘钦节杨秀娟中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

利用优化反分析方法获得目标区地应力场分布，并考虑储集层岩石多轴应力状态，提出了储集层裂缝预测分析的多参数判据法。该方法采用基于多个岩石材料参数建立的破坏曲面作为边界条件，通过研究应力状态函数与破坏曲面间的相互关系预测... 详细信息

利用优化反分析方法获得目标区地应力场分布，并考虑储集层岩石多轴应力状态，提出了储集层裂缝预测分析的多参数判据法。该方法采用基于多个岩石材料参数建立的破坏曲面作为边界条件，通过研究应力状态函数与破坏曲面间的相互关系预测分析储集层裂缝发育情况，并根据关键井处的实测裂缝参数计算得出储集层平面内各点处的裂缝密度。利用该方法对江苏油田某区块油藏进行计算分析，研究了储集层关键井点处裂缝密度与数值模拟得出的发育指数间的关系，结果表明储集层裂缝体密度与发育指数的常用对数问具有较好的线性关系。据此对该区块油藏裂缝发育程度及密度进行预测分析，计算结果表明该油藏目标层段储集层裂缝体密度主要分布在0．23-1．20m^2／m^3且受断层和构造部位影响显著。

关键词：优化反分析地应力应力函数破坏曲面多参数判据法储集层裂缝

纯氢与掺氢天然气节流特性及节流系数预测新方法

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天然气工业 2022年第4期42卷 139-148页

作者：周慧朱建鲁李玉星刘翠伟韩辉中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

依托天然气管道掺氢输送,可实现氢能的高效经济储运,天然气节流作为关键环节,掺氢将极大改变节流特性,从而影响管道安全运行。为此,采用数值模拟方法研究了纯氢与掺氢天然气节流特性,并在天然气节流系数经验公式的基础上,建立了三段式... 详细信息

依托天然气管道掺氢输送,可实现氢能的高效经济储运,天然气节流作为关键环节,掺氢将极大改变节流特性,从而影响管道安全运行。为此,采用数值模拟方法研究了纯氢与掺氢天然气节流特性,并在天然气节流系数经验公式的基础上,建立了三段式节流系数预测新方法。研究结果表明:①纯氢节流特性与以甲烷为主的天然气节流明显不同,纯氢表现为节流负效应;②不同掺氢比时,节流正负效应转变压力不同,天然气中掺氢不超过30%时,对混合气体节流效应转变压力影响较小,但氢浓度更高时,节流效应转变压力随之降低,直至氢浓度80%~92%左右时,气体此后均表现为节流负效应;③节流阀门开度随氢浓度增加而增加,以流量波动时阀门调节范围为限制,天然气掺氢浓度不宜超过30%;③天然气节流系数经验公式仅适用于氢浓度不超过30%的掺氢天然气,在此基础上修正,得到以氢气为主混合气的节流特性预测公式,根据掺氢比提出以0~30%、30%~80%、80%~100%的三阶段公式,可很好地估算纯氢与掺氢天然气节流特性及系数。结论认为,该研究成果可为纯氢与掺氢甲烷混合气体节流系数的估算提供依据,为氢气安全储运提供技术指导。

关键词：氢气天然气节流效应转变压力转变温度转变氢气浓度节流系数经验公式

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胶结型天然裂缝对水力裂缝影响的数值计算模型及机理

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石油学报 2019年第11期40卷 1376-1387页

作者：孙博周博中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

页岩等非常规储层中富含由矿物填充的胶结型天然裂缝,水力裂缝与胶结型天然裂缝间的相互作用机制是控制复杂裂缝网络形成的关键。基于流动-变形耦合的内聚力模型,采用断裂能参数对天然裂缝胶结强度进行简化表征,建立了水力裂缝与胶结型... 详细信息

页岩等非常规储层中富含由矿物填充的胶结型天然裂缝,水力裂缝与胶结型天然裂缝间的相互作用机制是控制复杂裂缝网络形成的关键。基于流动-变形耦合的内聚力模型,采用断裂能参数对天然裂缝胶结强度进行简化表征,建立了水力裂缝与胶结型天然裂缝间相互作用的数值模型。通过与单条水力裂缝极限情况渐进解对比,验证了该方法的可行性。在此基础上,研究了地应力、逼近角、胶结强度比以及压裂液黏度和注入速率等因素对水力/天然裂缝相互作用的影响。研究结果表明:水平地应力差与最小水平地应力共同控制着水力裂缝的穿越行为;地应力差相同,最小水平地应力不同,水力裂缝最终几何形态及缝内压力分布可能不同;逼近角越小,水力裂缝越容易转向沿天然裂缝扩展;胶结强度比越大,水力裂缝越不容易转向沿天然裂缝扩展;忽略缝内流体滤失,相同的注入速率和流体黏度的乘积会导致相似的裂缝几何形状及注入点压力变化。裂缝尖端前缘区域形成低孔隙压力区与内聚力区大小有关:内聚力区越小,孔隙压力越低。

关键词：胶结型天然裂缝水力裂缝相互作用内聚力模型流动-变形耦合

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大型LNG储罐外罐长期预应力损失分析

天然气工业 2018年第11期38卷 97-105页

作者：程旭东王子栋马川王洪杰张如林中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

由于混凝土收缩徐变及钢筋应力松弛的耦合作用,LNG储罐外罐预应力系统将产生长期预应力损失,严重影响储罐的安全性能。为此,基于按龄期调整的有效模量法及混凝土结构设计规范中的相关模型,以国内某大型LNG储罐外罐为研究对象,应用ABAQU... 详细信息

由于混凝土收缩徐变及钢筋应力松弛的耦合作用,LNG储罐外罐预应力系统将产生长期预应力损失,严重影响储罐的安全性能。为此,基于按龄期调整的有效模量法及混凝土结构设计规范中的相关模型,以国内某大型LNG储罐外罐为研究对象,应用ABAQUS有限元软件,建立了多组模型分别模拟收缩徐变损失、应力松弛损失及其耦合作用下的损失,分析了混凝土收缩徐变及应力松弛的相互作用对长期预应力损失的影响规律,并讨论了双向设置预应力对长期预应力损失的影响。研究结果表明:(1)环向、竖向预应力筋长期损失终值(50年)最大值分别达到张拉控制应力的10.97%、17.02%;(2)环向、竖向预应力筋在收缩徐变和应力松弛耦合作用下的损失分别为收缩徐变损失与应力松弛损失代数和的83.59%和86.33%;(3)提出相互作用折减系数,当收缩徐变损失和应力松弛损失大小相近时的折减系数最小;(4)竖向预应力对环向预应力筋长期预应力损失的影响较为明显。结论认为,该研究成果有助于提高大型LNG储罐混凝土外罐的安全性。

关键词： LNG储罐收缩徐变应力松弛长期预应力损失数值模拟相互作用折减系数双向预应力

形状记忆合金管接头热机耦合行为的有限元数值模拟

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机械工程学报 2018年第18期54卷 68-75页

作者：康泽天周博薛世峰中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

为了克服形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)管接系统在装配过程中的数值模拟不够精细,SMA管接头紧固力影响因素研究不够详尽的缺点,基于热力学Gibbs自由能,推导SMA在相变过程中应力张量增量与马氏体体积分数增量之间的关系,基于非... 详细信息

为了克服形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)管接系统在装配过程中的数值模拟不够精细,SMA管接头紧固力影响因素研究不够详尽的缺点,基于热力学Gibbs自由能,推导SMA在相变过程中应力张量增量与马氏体体积分数增量之间的关系,基于非线性有限元分析软件ABAQUS二次开发功能,同时考虑材料弹性模量的变化以及马氏体相变的温度效应,编写ABAQUS用户材料子程序,对连接系统的装配过程进行数值模拟,有效描述整个管接系统在热力耦合作用下的相变和力学行为。数值结果表明,被连接管壁的应力最大值出现在内壁靠近管接头端口位置;管接头端口附近接触应力梯度很大,沿轴向从零迅速增加到最大值,然后逐渐回落到一个较高的稳定接触应力值;管接头管壁内的应力和马氏体相变沿管壁由内向外呈梯度分布;整体接触压应力水平表现出与管接头壁厚成正相关,与管接头内径成负相关,与扩径内压无关特性。更准确模拟了SMA管接系统在装配过程中的相变和力学行为,详尽分析了管接头产生紧固力的影响因素,为SMA管接头的设计提供理论基础和指导。

关键词：形状记忆合金管接头本构方程有限元分析

基于气—固双向耦合的输气管道最大冲蚀角度预测

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天然气工业 2016年第2期36卷 110-118页

作者：彭文山曹学文中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

弯管作为气田集输管道输送系统中的常用组件,极易受到固体颗粒对管壁的冲蚀破坏。为了研究输气管道的冲蚀规律、预测弯管最大冲蚀位置,采用Eulerian-Lagrangian方法计算了管内气、固两相的流动情况,在Eulerian坐标系下求解气体连续相流... 详细信息

弯管作为气田集输管道输送系统中的常用组件,极易受到固体颗粒对管壁的冲蚀破坏。为了研究输气管道的冲蚀规律、预测弯管最大冲蚀位置,采用Eulerian-Lagrangian方法计算了管内气、固两相的流动情况,在Eulerian坐标系下求解气体连续相流场,在Lagrangian坐标系下求解颗粒离散相运动轨迹,利用Erosion/Corrosion Research Center(E/CRC)冲蚀模型以及Grant和Tabakoff颗粒—壁面碰撞模型计算管壁冲蚀速率。数值计算过程中考虑了气、固两相之间的双向耦合作用,利用多种模型研究了在不同弯径比及颗粒直径影响下的弯管冲蚀规律、颗粒运动轨迹及弯管最大冲蚀角度,并提出最大冲蚀位置预测方程。研究结果表明:①固体颗粒对弯管的冲蚀存在着临界直径,在颗粒临界直径前后的冲蚀规律明显不同;②固体颗粒直接碰撞和滑动碰撞共同作用导致弯管出现不同的冲蚀形貌,并影响最大冲蚀速率的出现位置;③根据临界颗粒直径以及管道中颗粒运动轨迹提出的冲蚀最严重位置预测方程能很好地预测弯头处最大冲蚀角度,可以为输气管道冲蚀预测提供参考。

关键词：输气管道固体颗粒管壁冲蚀弯管气—固双向耦合冲蚀速率颗粒运动轨迹临界直径冲蚀预测

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纯CO_2的节流特性

天然气工业 2015年第8期35卷 93-98页

作者：李顺丽李玉星赵青潘红宇中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

CO_2管道输送是碳捕集与封存技术的一个重要环节。当CO_2管道超压时可采用节流方式泄压,但节流易导致管内温度场骤变,有可能会造成干冰堵塞或管道低温损伤,因而研究CO_2节流特性对于CO_2管道安全泄放控制具有重要意义。为此,建立纯CO_2... 详细信息

CO_2管道输送是碳捕集与封存技术的一个重要环节。当CO_2管道超压时可采用节流方式泄压,但节流易导致管内温度场骤变,有可能会造成干冰堵塞或管道低温损伤,因而研究CO_2节流特性对于CO_2管道安全泄放控制具有重要意义。为此,建立纯CO_2等焓节流模型,给出了考虑相变的CO_2节流后温度的计算方法,并与天然气主要成分CH_4对比,分析了CO_2的焦耳一汤姆逊效应。研究结果表明,处于正常输送工况(20 MPa 1,以下)的CO_2节流时将产生温降效应;由于CO_2临界点温度和压力较高,其节流后容易进入两相区,使温度和密度发生突变。因此,进一步讨论了改变节流控制参数(入口温度、入口压力和出口压力)对节流出口温度的影响。结论认为:①在节流压力一定时,提高入口温度使超临界CO_2不易进入两相区,但使密相CO_2更易进入两相区;②若节流进入两相区,在一定范围内改变入口压力对出口温度没有影响;③当节流入口条件一定时,出口压力为临界压力时是形成两相流的分界压力,出口压力为三相点压力时是形成干冰的分界压力。该研究成果对CO_2管道的节流控制和干冰堵塞预防具有指导意义。

关键词： CO2 碳捕集与封存节流特性节流控制焦耳—汤姆逊效应临界点安全泄放