海洋工程典型装备智能化研究进展

摘要:为了推动海洋工程装备智能化发展、加快智慧海洋工程装备建设,综述了海洋油气资源开发中关键装备的实践创新,包括海洋柔性立管及脐带缆、海洋浮体结构以及海洋结构监测技术3个研究领域。首先,通过对现阶段的海洋柔性立管及脐带缆发展现状进行系统阐述,总结了智能算法在结构分析与设计中的探索尝试;其次,介绍了海洋浮体结构的理论模型、数值模拟和模型实验在智能化方向的发展历程,指出了现阶段分析技术的局限性及未来的重点研究方向;最后,梳理了海洋装备结构智能化监测技术的应用研究,强调了监测技术作为智能感知的重要途径,在未来的发展中将逐渐标准化与智能化。随着信息技术高速发展,传统自动化手段难以解决海洋装备运维过程中面临的新挑战。全面感知、实时互联、分析决策、自主学习、动态预测以及协同控制等多种智能化技术综合应用于海洋工程装备,已经是未来发展的必然趋势。

海上风电制氢关键技术及突围路径

摘要:海洋可再生能源非常丰富,但能量难以储存。利用海上可再生能源发电制备绿氢,可为绿色能源的储存提供全新的思路。本文主要分析了海上风电制氢关键技术,详细论述了海上水电解制氢技术、海上氢能储运技术、海上制储氢装备设计以及海上制储氢方案4个方面,并对国内海上风电制氢关键技术进行了对比与总结。在此基础上提出了相关对策和建议,为我国海上风电制氢技术与装备的创新发展提供参考。

跨海桥梁超大规模钢桥面铺装关键技术研究

摘要::港珠澳大桥钢桥面铺装面积达50 万m2,是世界最大规模的钢桥面铺装工程,采用科学合理的技术方案对保障铺装的优良使用性能意义重大。通过对典型钢桥面铺装方案进行比选分析,并根据项目建设条件和临近区域工程应用经验,提出采用GMA 浇注式沥青混合料钢桥面铺装方案。采用高温性能试验和疲劳性能试验研究,揭示沥青混合料高温性能的影响因素,明确冲击韧性与疲劳寿命的关系; 采用全仿真足尺模型加速加载试验,证明GMA 浇注式沥青混合料具有可靠的高温稳定性和优良的疲劳耐久性; 开展拉拔试验及水稳定性试验,验证铺装体系具有良好的黏结性能及防水性能。基于研究结果,提出GMA 沥青混合料关键技术指标,并采用动稳定度和冲击韧性分别作为高温性能和疲劳性能的重要评价指标; 采用关键技术指标指导工程实践,实际生产的GMA 沥青混合料性能指标检测结果满足要求且具有优良的高温性能及抗疲劳性能。项目研究成果对地理位置处于高温多雨的地区、工作条件复杂的钢桥面铺装工程将具有良好的借鉴意义。

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。

铅基反应堆海洋核动力发展研究

摘要:铅基反应堆(铅基堆)核动力具有固有安全、小型轻量、长寿高效等突出优点,在先进海洋装备、无人潜航器、深海空间站的能源动力上应用前景广阔;在加快建设海洋强国的背景下,保障海洋能源供给成为重要的基础条件,开展铅基堆海洋核动力发展研究是推动我国海洋装备能源动力技术革新的关键内容。本文总结了海洋核动力的应用场景与发展需求,从技术特征、代表性应用、研制现状等方面系统梳理了铅基堆核动力的发展概况,凝练和剖析了包括核燃料与包壳材料、一回路关键设备、冷却剂工艺与氧测控、先进发电技术在内的铅基堆海洋核动力关键技术。立足国情研判了铅基堆海洋核动力面临的发展挑战,提出了低温铅基堆海洋核动力、高温高效铅基堆海洋核动力、一体化全自然循环铅基堆海洋核动力等可行技术路线。研究建议,强化前瞻性配套专项技术研发、加快部署装备示范工程,将铅基堆纳入重大能源战略、加快建设标准体系,设置国家级联合研发机构、构建科技创新和产业发展新模式,更好服务国家海洋战略并推动海洋核动力跨越式发展。

我国海洋深水关键钻采设备国产化现状的几点思考

摘要:本文针对国家有关部委15年来支持的科研项目,以一些国内海洋深水钻采工程装备和水下设备的研发制造现状为对象,阐述了项目目前的工作进展概况。本文从陈述水下设备系统的构成及研究重要性出发,指出了在水下防喷器组系统、钻井隔水管系统、平台钻机系统研制中,系统性工作的考虑不足和相关改进意见;提出了对水下采油树应用深化及与智能完井技术相结合的建议,以及对深远海钻井船配备和深海控压钻井设备国产化的需求。最后,本文对深水钻采设备国产化“最后一公里”的海试问题提出了思考方案。

海洋工程高强度结构钢管制管工艺优化及应用

摘要:针对以往海洋工程用高强度结构钢管制管工艺影响产品精度问题,从材料的力学性能出发,建立卷管中压头与钢板相互作用力学模型, 确定各规格压头模具尺寸;分析板材压头过程中的延展变化;并基于有限元模拟方法确定巻制及焊接过程对制管成型的影响, 综合生产中各类影响参数确定钢板实际下料尺寸算法。经生产验证,优化后海洋工程高强度结构钢管制管工艺满足了工程项目精度要求,钢管成型精度较好,对结构钢管预制具有一定的工程指导和借鉴意义。

碳钢和耐候钢在南沙海洋大气环境中的初期腐蚀行为

摘要:采用腐蚀失重法、宏观形貌观察法、SEM、XRD、白光干涉及拉伸实验等分析手段对碳钢Q235和耐候钢Q450NQR1 在南沙大气环境下的初期腐蚀行为进行了研究。结果表明,Q235 和Q450NQR1 在南沙大气环境中的初期腐蚀比万宁及西沙等海洋大气环境中的腐蚀严重,2 种钢的朝天面都比朝地面腐蚀严重,朝地面的锈层更容易脱落。暴晒2 个月时,Q235 和Q450NQR1的腐蚀失厚相近。暴晒5 个月时,Q235 的腐蚀失厚明显高于Q450NQR1的腐蚀失厚。2 种钢在暴晒2 个月时,朝天面和朝地面的腐蚀产物都主要为γ-FeOOH、α-FeOOH和Fe3O4;而暴晒5 个月时,朝天面产物中出现了β-FeOOH,而朝地面β-FeOOH极少。朝天面的产物中Fe3O4相对含量少于朝地面,γ-FeOOH的相对含量多于朝地面。

低碳含Cu海洋工程用钢的研究及发展

摘要:在钢中加入Cu元素可以显著提高钢的强度、耐蚀性能和抗疲劳裂纹扩展能力,并保持其优良的低温韧性和焊接性能。我国对低碳含Cu海洋工程用钢的研发比较滞后,需从其成分设计入手,研究Cu与其他元素相互作用对钢综合力学性能的影响。对目前低碳含Cu海洋工程用钢的有关研究进行了归纳和分析。概述了低碳含铜海洋工程用钢的发展历程,介绍了Cu析出相的晶体结构演变,Cu对钢力学性能、焊接性能和耐腐蚀性能的影响以及富Cu团簇析出的成分演变,最后指出了未来低碳含Cu海洋工程用钢的研究方向。

沿海环境中保温层下不锈钢管的开裂原因

摘要:沿海炼厂中保温层下的不锈钢管道表面出现裂纹,通过化学成分分析、断口形貌观察、硬度测试等,并结合其服役环境对裂纹产生的原因进行了分析。结果表明:管道裂纹起源于外表面,穿晶裂纹呈树枝状由外向内扩展;保温层下氯离子聚集引起了奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂,并提出了相应的预防措施。