深海科学实验装备发展研究

摘要:深海孕育了世界上最大的生态系统,对深海相关演变规律的深刻认知将支撑人类社会的可持续发展;深海极端环境条件决定了开展原位实验作业非常困难,也对深海科学实验装备提出了苛刻的要求。本文从深海科学实验研究的视角出发,按照深海试验装备及试验场、深海原位探测与实验装备、深海环境模拟实验装备的主要划分,系统梳理了国内外深海科学实验装备的发展态势和面临的问题。我国在深海科学实验装备领域已形成了一批自主研发的装备技术,推动了深海科学研究进步,部分优势方向已跻身国际先进水平;但在高精尖装备及其关键核心技术方面未能构建成熟的产业链,导致部分装备发展受限、一些技术薄弱环节凸显。需要加强顶层谋划、协调技术攻关,建立激励机制、推动创新转化,建设示范平台、形成标准体系,突破传感技术、加快国产进程,加强国际合作、提升创新能力,以深海科学实验装备高质量发展推动深海科学研究和海洋强国建设。

纳米复合海洋防污涂料研究进展

摘要:海洋生物污损带来巨大的损失是亟须解决的难题。开发含纳米填料的无机-有机杂化涂料是传统防污手段的绿色替代方案,然而目前缺乏纳米复合涂料在海洋防污领域应用的系统报道。综述无机纳米材料改性聚合物涂料的研究进展,按照防污机制的不同,重点总结低表面能纳米复合防污涂料、超疏水纳米复合防污涂料、释放型纳米复合防污涂料、催化型纳米防污涂料、多因素协同纳米防污涂料的研究现状,对其防污特性进行分析,并指出各类涂层所存在的问题。最后,提出无机纳米材料在聚合物中的稳定分散、多种防污机制协同优化、无机纳米复合涂层的长效防污性能保障是纳米防污涂料在海洋防污领域所面临的难题及未来发展方向,填补了纳米复合涂料在海洋绿色防污领域应用系统报道的空白。

我国超深水半潜平台钢悬链立管系统创新设计与应用

摘要:以超深水半潜式生产储卸油平台为载体,提出了内侧反向悬挂的钢悬链立管构型,研发了钢悬链立管系统水下超大跨距安装技术和平台舷外侧预倾回调安装技术,开发了钢悬链立管全自动焊接工艺并形成全尺寸共振疲劳试验体系,解决了我国超深水立管长期服役疲劳寿命难题、立管安装难题和焊接工艺抗疲劳性能可靠性评价难题。相关成果在“南海一号”成功应用,完成了6根钢悬链立管的设计、安装,对今后我国深水立管设计与应用具有借鉴价值。

热浸镀锌在海洋工程钢结构中的应用

摘要:通过归纳分析海上导管架平台、浮式生产储卸油船(FPSO)、半潜浮式生产设施等海洋工程钢结构件热浸镀锌防腐蚀设计相关标准,归纳总结了国际标准(ISO)、美标(ASTM、SSPC以及国家标准,针对海洋工程建造过程中各类结构件热浸镀锌设计要求、生产工艺、结构预处理、镀层质量要求、性能检测、缺陷修复和涂装等,结合工程实际进行了应用经验归纳,供从事相关工作人员参考。

高强度厚规格海洋平台用钢研究进展及应用

摘要:随着石油工业的不断发展,海底油气开发已经逐渐从浅海大陆架延伸至深海域,在降低成本的基础上,保证厚规格钢板的高强度高韧性以及抗层状撕裂性能是未来海洋平台用钢的发展方向。本文介绍了国内外高强度海洋平台用钢的研究现状,分析了此类钢板生产亟需解决的关键技术难题,阐述了东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(RAL)近年来在高强度厚规格海洋平台用钢研究领域的工作以及工程应用情况。

海洋工程用高强钢焊接技术研究现状及发展趋势

摘要:通过对国内外海洋工程领域用高强钢铁种类、性能的介绍,分析了国内海洋工程用高强钢焊接的现状及发展趋势,指出随着海洋工程向深海、极地发展,高强韧性、高抗疲劳性、高效性将是海洋平台用高强钢焊接研究的重点。

耐海洋大气腐蚀螺栓钢热处理工艺优化

摘要: 采用电子万能试验机和冲击试验机测试了耐海洋大气腐蚀螺栓钢经不同工艺淬火、回火后的拉伸、冲击等力学性能,利用扫描电镜( SEM) 分析试验钢在不同工艺下的冲击断口形貌,并采用J-MatPro 软件计算试验钢奥氏体临界转变温度点。结果表明: 试验钢经940 ℃油淬及570 ℃回火后的力学性能最佳。与580 ℃回火试样相比,试验钢在570 ℃回火时具有更高的韧性。结合冲击断口以及软件计算结果分析可知,试验钢中Ni 含量较高且存在偏析,会导致局部区域A1点降到600 ℃以下,使得试验钢在580 ℃回火时局部奥氏体化,冷却时形成硬脆的马氏体,造成冲击性能下降。

海洋工程用钛合金研究与应用现状

摘要: 钛合金因其比强度高、耐海水腐蚀、耐高温等优异性能,被广泛应用于海洋工程装备领域。简要介绍了海洋服役环境的特点,综述了钛合金在海洋工程上的应用现状,并从疲劳强度、蠕变性能、焊接性能、断裂韧性等方面分析了海洋工程用钛的选材要素。俄罗斯、美国已建立完整的海洋工程装备用钛合金体系,并成功将钛合金应用于潜艇、海底管道、深潜器耐压壳体等海洋工程装备。我国虽已初步建立不同强度级别的海洋工程用钛合金体系,但与国外相比仍存在差距,今后应加强钛合金的基础研究,逐步完善我国海洋工程用钛合金体系。

深海水下技术装备发展研究

摘要:深海水下技术装备是认知深海、开发深海资源以及保护海洋生态的关键,拓展深海新空间面临复杂多变的环境挑战,亟需高水平的深海水下技术装备作支撑。本文立足我国海洋强国建设的发展实际,分析了深海水下技术装备的体系构成和发展需求,从深海观测/探测与感知系统、水下施工作业装备、深海水下油气生产系统、深海矿产资源开发装备4 个方面出发,梳理了国外深海水下技术装备的发展现状和趋势。在此基础上,总结了我国深海水下技术装备研制的发展现状,分析了发展面临的工程挑战,剖析了相关关键技术装备体系和关键物理力学机制,概括了深海水下技术装备的典型装备代表和装备图谱,凝练了我国深海水下技术装备的共性关键技术,涵盖智能化与自动化技术、精密元器件加工制造技术、高精度定位导航、高速率通信技术、大系统力学计算与分析和跨尺度工程设计方法与技术等方面。为实现我国深海水下技术装备的高质量发展,研究建议:加强深海水下工程技术发展的顶层设计,推动构建共性关键技术协作体系;增强我国深海水下技术规范和标准的行业影响力,大力开拓国际市场;高质量推进兼容通用的平台建设;注重培养深海水下工程科技创新人才,为加速实现海洋科技产业高水平发展提供支撑。