我国油气工程技术装备智能化和智能制造的探索与实践

摘要: 经过数十年发展,我国油气工程技术装备整体水平步入国际先进行列, 实现了从初期的机械化到自动化和信息化, 以及目前部分数字化与智能化的跨越。分析和描述了万米特深井钻机、“一键式”自动化钻机、智能钻井系统、5G加持的压裂机组、自动化连续管装备、连续管作业智能支持中心、智能导向钻井控制系统、万米自动化顶驱、智能钻杆等国内典型油气工程技术装备的关键技术特征和智能化水平。认为国内油气工程技术装备的智能化依然以第一代“ 自动化”、第二代“数字化+网络化”为主,要全面实现第三代智能化,任重道远。论述了智能制造的内涵、国内油气工程技术装备智能制造的发展概况,认为国内油气工程技术装备的智能制造取得了长足进步,尤其是在应用层面已经跟上了全球发展步伐, 在某些方面形成了中国特色。以连续管作业装备为制造对象,构建了“基于工业互联网的连续管装备智能制造整体解决框架”,剖析了智能工厂、制造知识、精益生产、智能装备、工业软件等关键要素。研究结果可为全面实现油气工程技术装备智能制造提供参考。

燃料电池及其应用

摘要:燃料电池技术是21世纪对人类社会产生重大影响的高新技术之一,将成为继火电、水电与核电之后的第四种发电方式,也是人类步入氢能时代的一个重要里程碑。燃料电池进入人们日常生活已不再是一个遥远的梦想了。《燃料电池及其应用》是作者结合在燃料电池方面的研究工作及国内外专家交流体会,并查阅近年来燃料电池进展的相关资料编撰而成。书中对各种燃料电池工作原理、特点、电池结构、影响电池性能的因素、国内外研发与应用状况以及氢气的生产、净化、储存等方面内容作了比较系统的介绍与阐述。《燃料电池及其应用》可作为从事和关注燃料电池研究与应用方面的工程技术人员、教学人员以及管理人员阅读的参考书,也可作为对燃料电池发展与普及感兴趣读者的科普书籍。

预压缩镁板的冲压成形性能

摘要: 对AZ31镁合金薄板沿不同方向预压缩相同变形量引入{101-2}拉伸孪晶: 第1 组镁合金板沿轧向(RD)分别预压缩1%、3%和5%后再沿横向(TD)预压缩2% (命名为RT 镁板: R1T2、R3T2 和R5T2);第2 组镁合金板沿TD预压缩2%后再沿RD 预压缩1%、3%和5% (命名为TR镁板: T2R1、T2R3 和T2R5)。对所有镁板在400℃下退火3h,研究各预孪晶镁板的静态再结晶和冲压成形行为。结果表明: 镁板预压缩变形量越大,孪晶越多;且在相同预压缩条件下,相比RT镁板,TR 镁板中孪晶的体积分数更大。高温退火后,大预压缩程度的板材晶粒更加细小;且在相同预压缩条件下,相比RT镁板,TR 镁板晶粒尺寸更加细小, 分布更加均匀。随预压缩变形量的增加, 镁板的屈服强度、极限抗拉强度和伸长率均增大;且相同预压缩条件下, 相比RT镁板, TR镁板的屈服强度、极限抗拉强度和断裂伸长率更高。随着预压缩变形量的增加, 镁板的杯突值显著增加;且相同预压缩条件下,相比RT镁板, TR镁板的杯突值更高,这很大程度上归因于其优异的延展性、较小的塑性应变比和较大的加工硬化指数。

内燃机活塞环材料及表面处理技术研究现状与发展趋势

摘要:活塞环是内燃机中重要的零部件之一,该部件的摩擦损耗占内燃机总摩擦损失的26%。因此,活塞环材料的选用及其表面处理研究对于优化提升内燃机性能、延长服役寿命具有重要意义。简单介绍并总结了内燃机活塞环常用材料及其发展趋势,详细综述了激光表面织构技术、表面涂层技术以及表面复合技术在内燃机活塞环减摩抗磨方面的研究和应用现状。其中,激光表面织构技术(LST)可起到接纳磨屑、保持油膜等作用,从而降低活塞环表面摩擦和磨损,但由于织构形貌和几何参数特征对摩擦学性能的影响较为复杂,仍需结合实际工况进一步研究并优化。以镀铬、热喷涂、气相沉积及激光熔覆为代表的涂层技术也常用于活塞环的表面强化处理,但涂层材料种类繁多,难以形成统一的行业标准进而规模应用。此外,通过合理复合多种表面处理技术,比如微弧氧化与电泳沉积复合、超声滚压与离子渗氮技术复合、磁控溅射和低温离子渗硫复合等,可实现优势互补、发挥协同作用,有效改善接触表面的摩擦性能,为活塞环的减摩增寿研究开拓了新的思路。最后对未来活塞环材料开发应用及其减摩抗磨方面的研究发展进行了展望。

人工合成支架材料促进腱骨愈合的研究进展

摘要:韧带/肌腱重建术后腱骨愈合的难题当今尚未得到解决。近年来应用组织工程支架材料,尤其是人工合成支架材料促腱骨愈合的研究越来越多,均得到了较好的效果。本文就人工合成支架材料及其在促腱骨愈合的研究进展进行概述,为人工合成支架的设计及其临床应用提供参考思路。

脉冲激光辅助激光增材制造研究进展

摘要:针对辅助脉冲激光作用在固相区的情况,分别论述了非同步式表面、非同步式层间以及同步式脉冲激光辅助激光增材制造的工艺特点,分析了增材制造构件组织、成形缺陷以及应力分布的调控机理,并系统对比了非同步式和同步式脉冲激光辅助激光增材制造的调控效果,总结了同步式脉冲激光辅助激光增材制造的工艺优势。针对辅助脉冲激光作用在熔池区的情况,研究了脉冲激光功率密度、频率对熔池热动力学行为的作用机理(Marangoni 对流、超声波搅拌空化、冲击波效应等),进而明晰了辅助脉冲激光冲击熔池对增材制造构件组织、成形缺陷的影响机理。最后,对脉冲激光辅助激光增材制造技术的研究进展进行了总结,并对下一阶段的发展方向进行了展望。

激光熔覆铁基合金涂层的研究进展

摘要:激光熔覆技术作为一种先进的材料表面改性技术,具有加工效率高、涂层稀释率低且与基体结合强度高、自动化程度高、环境友好等优点。在各类熔覆材料中,铁基合金在成分上与钢铁材料最为接近,且其成本相对较低,近年来在设备零部件表面强化和再制造领域得到广泛应用。结合国内外最新相关研究成果,从材料体系、工艺参数、外场辅助技术等方面对激光熔覆铁基合金涂层的研究进展进行了综述。总结了熔覆材料的选材依据以及铁基自熔性合金粉末、不锈钢粉末、铁基非晶合金粉末、铁基复合粉末等各类材料的特点和应用。系统讨论了激光功率、扫描速度、光斑直径、送粉速率等工艺参数对铁基涂层成形质量和微观组织及性能的影响机制,并介绍了工艺参数优化在高质量熔覆层制备中的应用。同时,论述了超声振动、电磁场、温度场等外场辅助技术在激光熔覆铁基合金涂层中的应用,阐明了外加能场对激光熔覆过程中熔池及凝固组织的作用机理。最后对激光熔覆铁基合金涂层未来的发展方向进行了展望。

高强度柔性钻杆研制及试验

摘要: 随着超短半径钻井水平距离逐步延伸,对其中重要工具柔性钻杆的力学与密封性能不断提出更高的强度要求。针对现阶段柔性钻杆结构强度要求高、寿命短、密封难的问题,研制了一种高强度柔性钻杆,采用球铰结构连接钻杆短节, 使节与节既可以弯曲一定角度,又可以传递扭矩和钻压。利用有限元软件建立了该柔性钻杆单节三维有限元模型,采用应力分类法对柔性钻杆结构强度进行校核。开展了三节柔性钻杆的抗拉、抗压、抗扭结构强度以及承载后的密封性能的室内试验。试验结果表明: 所研制的高强度柔性钻杆单独受载时,在承受31kN·m 极限扭矩,1120kN拉伸载荷,270kN压缩载荷时仍能满足强度要求。所得结论可为油田高强度柔性钻杆的研制提供理论依据。

质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性研究进展

摘要:质子交换膜燃料电池(PEMFC)在缓解全球能源危机和解决环保难题方面提供了创新性的解决方案。在PEMFC中,双极板作为关键组件备受关注。其中,金属双极板因其成本低廉、材料容易获取、导电性能卓越以及易于机械加工而备受关注。然而,金属双极板目前仍然面临耐久性和导电性方面的挑战。为解决这些问题,通常采用表面改性涂层的方法对金属双极板进行处理。综述了近年来关于金属双极板表面改性涂层的研究进展,涵盖了材料设计、沉积工艺和涂层性能等多个方面。在此基础上,基于导电性、耐蚀性、膜基结合力以及疏水性等测试结果,分析了不同涂层对金属双极板表面改性效果的影响。同时,展望了各种类型改性涂层未来的研究趋势。这些研究成果为改善金属双极板的性能、进一步推动PEMFC表面改性技术的发展提供了有益的指导和启示。