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。

海洋环境下钛合金主要服役性能研究

摘要:随着我国海洋装备对高性能材料的需求越来越紧迫,具有高比强度和优异耐腐蚀性能的钛合金受到越来越多的重视。然而,由于缺乏海洋环境下钛合金的相关服役性能数据,导致装备设计单位和应用单位选材困难,极大限制了钛合金在我国海洋工程装备上的应用。针对钛合金在海洋环境下服役面临的主要失效形式: 压缩蠕变、低周疲劳和应力腐蚀,研究了不同组织形貌对TC4 ELI 钛合金相关服役性能的影响,研究结果表明: TC4 ELI 钛合金网篮组织的压缩蠕变性能优于双态组织; 双态组织的低周疲劳性能优于魏氏组织; 魏氏组织的抗应力腐蚀性能优于双态组织。可见,组织形貌对钛合金的服役性能具有重要影响,应根据具体的服役工况进行选取。

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。

漂浮式海上风电技术标准化现状、挑战与发展趋势

摘要:[目的]为推动我国漂浮式海上风电的高质量发展,[方法]通过案例研究、技术标准分析及政策法规对比,对挪威、葡萄牙、美国和日本等国的典型项目经验进行总结,对国际标准化组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)和国际能源署(IEA)等国际组织的标准情况进行对比,并评估区域标准差异。[结果]研究表明:国际标准化在漂浮式海上风电领域取得显著进展,但面临环境适应性标准难统一、多学科标准协调困难和新兴技术标准化滞后等挑战。区域标准差异显著,欧盟侧重生态保护,美国强调安全冗余,日韩聚焦抗台风与国产化。我国技术快速追赶,但氢能耦合与数字孪生标准亟待完善。建议构建全生命周期标准体系,加强政策-技术-标准联动,并提升国际标准话语权,以推动漂浮式海上风电的高质量发展。[结论]研究成果可为我国漂浮式海上风电的高质量发展提供一定参考。

海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践①

摘要:海上浮式风电装备已经逐步成为深远海新能源开发的热点。但浮式风电商业化开发仍面临一系列技术难点和挑战。本文系统梳理了海上浮式风电装备设计分析关键技术,从总体性能分析、结构整体强度、系泊系统设计、疲劳强度分析、稳性校核、动态电缆设计6个方面,提出了解决思路和分析方法;结合国内浮式风电平台的实际工程案例,给出有益结论和建议。对我国浮式风电装备开发进行了很好的工程探索和实践,以期为我国漂浮式风电技术的发展壮大提供有益参考。

双碳背景下海上新型储能技术的适应性分析

摘要:本文聚焦新型储能在3种场景下的适应性分析,包括大规模可再生能源竞配时的强制配储,海上油气与新能源融合发展时为提升海上波动性新能源电力穿透率提供稳定电力的主动配储,以及深远海离网制绿氢、绿氨及绿甲醇时的主动配储。分析了各物理储能、电化学储能在海上应用的优缺点,并梳理了国内外相关工程案例,发现目前国内尚无储能设施在海上布置的工程案例,认为海上配储目前能够兼顾技术成熟、安全、可靠、紧凑、轻量、经济的储能方式仍然是磷酸铁锂。未来,考虑到钛酸锂电池安全方面的优越性,在成本下降、具备经济竞争力后,可选用钛酸锂电池。但钛酸锂电池能量密度较低,设备体积和质量较磷酸铁锂偏大,需进一步考虑海上平台的布置问题。此外,由于目前尚无一种单一储能系统能同时具备高功率、高能量密度、可靠安全以及较长生命周期等特点,无法完全满足海上应用的所有需求,考虑采用“飞轮十电化学”和“超级电容十电化学”的混合储能系统,最大限度弥补单一储能方式的不足,从而获得性能更佳的储能系统。为确保海上新型储能工程应用的安全性和可靠性,建议进一步开展海上浮式设施储能抗晃荡条件下储能的本质安全、安全监测和预警等技术的攻关和工程化应用。

深海大兆瓦级浮式海上风电结构强度分析

摘要:对深海大兆瓦级浮式海上风电结构设计分析中的关键问题进行研究。浮式风电支撑结构采用美 国国家可再生能源实验室(NREL)的OC3 Spar平台为基准模型。分别选用5.0 MW、6.7 MW和>0 MW风机,采用比例因子设计法提出对应浮式支撑结构设计方案。考虑风载荷与波浪载荷联合作用,进行操作工况和极限工况下浮式支撑结构水动力分析及强度分析,分别得到支撑结构响应幅值算子(Response Amplitude Operator, RAO)和结构关键节点应力响应随风机功率变化规律。提出大兆瓦浮式风电结构应力消减方案,经过验证,改进后结构应力显著降低。

海上浮式光伏结构及其水动力问题研究展望

摘要:淡水水体的浮式光伏发电技术弥补了传统陆基光伏的部分缺陷,在近十年的时间里得到快速发展,与此同时,将浮式光伏技术应用于海洋环境成为了各国学者面临的重要命题。海上环境不同于陆地,在同等光照条件下,海面开阔,日照时间长、辐射量高等优势使得海上光伏项目的光照利用效率更高,发电量可以得到显著提升,但是如何保证海上光伏在极端自然环境下的生存是该项目未来能否实施的最大挑战。首先概述了浮式光伏系统的发展历程,分析了各类浮式结构的形式、特点及其对海洋环境的适用性;然后针对不同结构形式和不同锚泊形式的海上浮式光伏结构,重点围绕其在遭受波浪和风荷载情况下可能遇到的水动力问题和结构强度问题,从设计可行性的角度分析了国内外学者针对相关结构的一些研究成果;最后提出海上浮式光伏系统未来可能的发展方向。

海底电缆液压剪切系统设计

摘要:在海底电缆抢修任务中,针对多层海底脐带缆的切割需求,提出一种基于水下机器人作业的水下液压剪切机构。结合海底脐带缆多层复合及金属绞线的特殊结构建立剪切失效模型,并对水下液压剪的切割机构进行设计。运用Abaqus软件分析切割过程中脐带缆的力学响应,对脐带缆逐层连续变化的力学特性进行研究,提出海底脐带缆切割需要满足的剪切力及水下液压剪机构的主要参数。