高熵合金研究现状及其在海洋工程领域应用展望

摘要:高熵合金是一种新型合金材料,成分设计突破了传统合金仅以1~2 种元素为主的固有理念,凭借多主元组合赋予的结构特征和性能优势,使其在船舶与海洋工程领域具有广阔的应用前景。本文将简要回顾高熵合金的基本概念与研究现状,综述高熵合金在结构力学、涂层防护、耐腐蚀、抗辐照及构件制备等场景中所表现出的技术突破、性能特点及机理分析,特别关注高熵合金在船舶及海洋工程领域的发展情况及应用场景,总结当前高熵合金研究过程中存在的突出问题,提出适合船舶与海洋工程领域应用的高熵合金体系、性能等设计方法与制备方向,从而明确高熵合金在面对海洋环境等复杂服役工况条件下系列腐蚀和防护等实际问题的解决方法,以及综合性能优越、环境适应性更强的前沿高熵合金材料未来发展新思路。

海上风电腐蚀与涂层防护技术研究现状与展望

摘要:随着全球可再生能源需求的持续增长,海上风电作为清洁能源领域的重要组成部分,其开发与建设的步伐显著加快。然而,海上风电服役环境恶劣,长期遭受高盐雾、高湿度、长日照以及微生物等多种因素的侵蚀,极大增加了风电结构的腐蚀风险进而严重缩短其使用寿命。因此,腐蚀与防护问题已成为确保海上风电长期稳定运行的关键。从影响海上风电腐蚀的因素入手,详细阐述了风电表面常用的各类涂层保护技术,并对未来研发耐蚀性能更全面的新型绿色涂层材料提出展望。

超润湿材料的研究进展及在油水分离中的应用

摘要:随着海洋经济贸易和生产制造工业的发展,海上溢油事故及工业含油废水污染等问题日趋严峻,因此开发快速清除水面溢油、高效实现油水分离的新型环保材料成为当下的研究热点。本文综述并探讨了近年来超润湿材料在油水分离系统中的最新进展,并重点从以下几个方面进行介绍:首先阐述了超润湿材料的制备方式,其次具体介绍了多种超润湿材料,包括超亲油及超亲水性多功能材料、超润湿气凝胶材料、Janus材料以及智能响应润湿性材料。这些材料通过仿生等多种设计理念和接枝等多种制备技术所开发,不仅具备优异的油水接触角,还在渗透通量及机械强度等方面展现出良好应用潜力。虽然超润湿材料具备诸多出色性能,但在实际应用中仍会受到长期稳定性不足等缺点限制,现今人们正通过改善相关界面修饰技术等方式来应对该挑战。综上:新型超润湿材料将是未来最具潜力的环保材料,耦合多种润湿特性材料的应用工作尚需更加深入的展开探索与研究。

海上光伏关键结构的腐蚀与防护综述

摘要:海上光伏的建设实现了光伏发电系统由陆向海的转移,为解决陆地上可再生能源利用空间有限的问题提供了途径,为光伏产业的发展创造了新机遇,成为光伏产业一个重要发展方向。然而,海洋环境具有高湿、高盐雾等特性,这给海上光伏产业的发展带来了新的挑战,尤其是光伏组件桁架及桩基材料等关键结构的腐蚀成为制约其大规模发展和应用的关键。基于此,本文围绕海上光伏系统关键结构的腐蚀问题展开论述,根据海上光伏的类型、结构特征、材料种类、服役环境等,分析其在海洋环境下潜在的腐蚀特征,并系统性介绍关键结构的腐蚀防护方案,为海上光伏系统的建设及运维提供参考。

超浸润海洋防污防腐涂层的研究进展

摘要:海洋生物污损与腐蚀现象严重威胁海上装备、船舶及油气管道等设施的安全运行。涂层技术作为一种经济环保且高效的表界面修饰手段,在缓解上述问题方面展现出显著优势。然而,传统海洋防护涂层存在环境毒性高、基材兼容性差和耐久性不足等固有缺陷,难以满足复杂海洋环境下的长效防护需求。为此,开发更加绿色环保、高效耐久的海洋防护涂层成为当前研究热点。本文从表面润湿性设计角度出发,系统评述了4 种典型超浸润海洋防护涂层的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望,为新型海洋防护涂层的设计提供理论参考。

复合材料在载人潜水器压载水舱设计中的应用研究

摘要:针对某载人潜水器压载水舱尺度小、外形复杂和金属材料制造困难的特点,根据总布置需求及结构强度要求,开展复合材料压载水舱设计,形成压载水舱结构及对外接口设计、有限元校核、建造工艺和试验验证的全过程方案。与传统金属材料压载水舱相比,复合材料压载水舱可以构造不规则表面,充分利用潜水器耐压壳体的外部空间,而且良好的耐海水腐蚀性能可有效减小后续维护的工作量。内部加强筋与壳板采用胶接方式连接,解决了小尺度金属材料水舱无法开设人孔焊接内部加强筋的难题。这项研究为载人潜水器压载水舱设计中复合材料的应用提供了有用的参考。

深海作业用非金属铠装脐带缆设计及性能验证

摘要:针对传统金属铠装脐带缆在超深水环境中因重量过大而导致作业能力受限的问题,研发一种以芳纶纤维为核心铠装增强材料的非金属铠装脐带缆。该新型脐带缆通过材料创新与结构优化,具备超长连续生产能力和高强度性能,在满足470kN安全工作载荷的前提下,实现了1400kN的最小破断力,并显著降低了整体自重。在动态性能方面,其优异的耐反复收放疲劳特性能够满足长期海上作业需求;在传输性能方面,工作电压达6.6kV,传输功率可达500kW,可为水下设备提供高效电力与信号支持。针对6000m超深水环境下的高压、低温及强腐蚀等严苛条件,系统分析脐带缆的设计要求,完成缆芯结构布局、耐海水材料选型及关键功能单元的设计与制造。通过室内综合性能测试及深水海试,结果表明,该脐带缆在可靠性与适用性方面均能满足超深水工程需求。

吸力桩基础在海洋工程中的应用及其关键技术

摘要:[目的]吸力桩基础在海洋工程中得到越来越广泛的应用,但在新的应用场景下也带来了设计和施工方面新的挑战,为了进一步明确这些关键问题和技术,确保吸力桩设计和施工过程的安全高效,[方法]通过系统梳理吸力桩基础从海洋油气工程和海上新能源工程中的发展历程以及典型应用案例,分析总结吸力桩基础的安装流程及核心装备体系,对比吸力桩基础在传统管汇领域的设计方法和在海上风电领域的设计方法。[结果]结果表明,目前海上风电领域吸力桩设计和施工技术在破坏机理、设计方法和施工风险方面都有特殊方面,指出了目前吸力桩在大型海洋风机基础领域应用的设计和施工方面的问题及挑战。[结论]研究结果为后续吸力桩技术的发展和应用提供参考。

沿海滩涂大型光伏电站施工关键技术

摘要:[目的]为解决沿海滩涂光伏电站建设受海水涨落潮影响明显,浅水与露滩环境交替,加上海底表层被深厚淤泥层覆盖,给光伏电站建设带来的诸多困难:物料输送困难,可用窗口期短;滩涂打桩施工可用工器具受限;光伏支架及组件安装人员无落脚点,效率低下,人员安全无法保障;海陆施工模式均不可用。[方法]针对以上问题,研发出了适用于这种滩涂环境的物料运输模式,小型浮船打桩与水挖机打桩相结合的打桩模式,利用悬吊平台进行光伏支架及组件的安装模式。[结果]现场应用结果表明,通过应用这一套施工模式,安全高效,有效保证了电站建设的顺利进行。[结论]这种沿海滩涂大型光伏电站施工技术取得了良好效果,值得推广。

海上风电混凝土塔筒抗弯性能试验

摘要:[目的]为了研究钢筋的配置对海上风电混凝土塔筒抗弯承载力的影响,[方法]设计2 个带有横缝的混凝土塔筒试件,分别为不配置钢筋的试件N-B-1 和配置钢筋的试件N-B-2,并在纯弯工况下进行了静力加载试验。通过观察和分析试件的破坏模式、荷载-位移循环曲线、刚度退化曲线及荷载-位移骨架曲线,探讨钢筋配置对混凝土塔筒抗弯性能的影响。[结果]试验结果表明,配置钢筋的塔筒(试件N-B-2)在抗弯承载力、延性方面优于不配置钢筋的塔筒(试件N-B-1),钢筋的配置有效约束了混凝土,减少了裂缝的产生,并提高了混凝土抗拉强度。[结论]研究成果表明,钢筋的配置对海上风电混凝土塔筒的抗弯性能具有重要的提升作用,建议在塔筒设计中合理配置钢筋,以提高塔筒的安全性和使用寿命。