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P110 级管材在含氢储气库环境中的腐蚀行为

P110 级管材在含氢储气库环境中的腐蚀行为

摘要：随着氢能的快速发展，掺氢天然气输送正在加大推广，储气库作为“天然气银行”，其安全平稳运行至关重要。为了揭示储气库井管材在含氢天然气环境中的氢应力腐蚀机制，通过慢应变速率拉伸（SSRT）与氢渗透试验，研究对比了2种P110级油套管钢在模拟含氢环境下的应力腐蚀行为，并结合试样的晶体结构与显微组织分析了2种试样钢应力腐蚀行为差异的来源。研究结果表明：①在含氢储气介质条件下，P110级油套管钢的应力腐蚀断裂（SCC）为氢致弱键（HEDE）和氢促进局部塑性变形（HELP）的混合氢脆机制；②具有相近的化学成分和常规力学性能的2 种试验钢由于具有不同的组织、氢陷阱密度和晶体学特征，SCC敏感性显著不同；③表现出更优异SCC抗力的试验钢具有更细的回火马氏体组织，这增加了钢中氢陷阱密度和抑制缺陷处局部氢富集，抑制了SCC裂纹形成，其具有更低的Σ3界面比例、更低的平均泰勒因子，以及更高的小角度晶界分布（LAGB），增加了SCC裂纹扩展阻力。结论认为，含氢环境下P110级管材的腐蚀行为研究，为含氢天然气储气库和储氢库的井管柱选材和延寿提供了指导，该认识将有助于储气库建设、运维等工程技术方面的持续优化和完善。
石化 2024年02月29日
模块化同步自主变径输气管道机器人的研究设计

模块化同步自主变径输气管道机器人的研究设计

摘要：为了对长时间服役的输气管道进行精准、快速的检测，设计了一种能够实现模块化、同步自主变径、便于搭载检测元件的内检测管道机器人。该机器人搭载ＣＭＯＳ图像传感器及红外反射传感器，可对管内破裂、腐蚀及错口等多种缺陷进行检测，并记录缺陷的具体位置。该管道机器人采用拖揽式的能源供给方式， 驱动模块由电动机带动驱动轮转动，在输气管道内独立运行。通过ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ三维建模，ＡＮＳＹＳ分析以及ＭＡＴＬＡＢ求解得到该机器人的各项参数：额定爬行速度１６ｃｍ／ｓ，最小过弯半径６６０ｍｍ，牵引力不小于４００Ｎ；变径预紧机构采用对称的同步变径式结构， 变径范围可达到３００～４００ｍｍ；机器人尾部设有万向节，可将相同结构串联以实现模块化，同时增加自重，增大牵引力。对管道机器人虚拟样机进行动力学仿真分析，其直管、弯管及竖直管道的速度仿真曲线误差均不超过１０ｍｍ／ｓ，验证了该机器人在直管、弯管及竖直管道都具有良好的通过性。该设计可以为长输气管道的内部缺陷检测提供良好的硬件支持。
石化 2024年02月29日
智能钻机与传统钻机系统组成差异与发展分析

智能钻机与传统钻机系统组成差异与发展分析

摘要： 智能钻井相比传统钻机在系统组成上具有显著进步，但整体水平仍有待提升。通过传统钻机系统组成介绍及智能钻机研发进展分析，对比智能钻机与传统钻机在八大系统组成中的具体改进之处，阐明了智能钻机不同系统及整体的发展方向。分析结果表明：起升系统、旋转系统（尤其是井下部分）、控制系统、井控系统、传动系统是钻机智能化、信息化改造的重点，钻机信息化、作业标准化、系统集成创新、运转高效化等方面需继续推进研发；基于功能裁剪方法，提出了侧重基础功能与结构简化的未来连续管智能钻机方案。分析结论可为智能钻机集成化发展与提高钻井效率提供创新思路。
石化 2024年02月29日
中国煤层气高效开发井型与钻完井技术进展

中国煤层气高效开发井型与钻完井技术进展

摘要：较之于美国、澳大利亚、加拿大等国家，中国的煤层气储层具有低地层压力、低渗透率、低含气饱和度及强非均质性等基本特征，增加了储层改造的难度，制约了煤层气单井产量与采收率的提高。为了给中国煤层气水平井工程技术发展提供借鉴与支持，针对我国煤层气高效开发所面临的工程技术难题，综述了国内外煤层气水平井钻完井技术研究及应用进展，介绍了煤层气井型设计与井身结构优化、井眼轨迹控制、井壁稳定、优化完井与储层保护等一系列技术，讨论了水平井双管柱筛管完井与洗井增产、径向水平井筛管完井及磁导向钻井等新技术及其适应性，提出了地下“井工厂”绿色开发模式以及深地煤层气与煤炭一体化绿色开发之道。结论认为：①针对我国煤层地质条件与地表环境，在进一步精细化高煤阶水平井钻井与完井技术的同时，需要兼顾煤系气综合开发；②加强中—低煤阶与碎软煤层水平井钻完井技术创新研究，深入探索复杂煤层气藏高效开发模式；③针对我国深地煤矿、低品位煤矿及薄煤层等非常规煤矿绿色高效开发面临的重大技术难题，有必要积极探索地下“井工厂”与非常规能矿原位转化开发模式，力求实现深部煤层气与煤炭一体化绿色高效开发的目标；④高质量推进我国能源低碳绿色转型，既要保障国家能源安全，又要实现“碳达峰和碳中和”战略目标。
石化 2024年02月29日
基于深度学习的油气管道变形管段识别方法

基于深度学习的油气管道变形管段识别方法

摘要： 油气管道的惯性测量单元（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ， ＩＭＵ） 检测数据中隐含大量的管道变形信息， 但目前缺乏智能、高效的特征识别方法。为此， 提出了一种基于ＩＭＵ 检测数据的管道全线变形特征智能识别方法。采用ＩＭＵ 输出角速度和管道全线弯曲应变值作为模型的输入参数， 卷积神经网络（ Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ， ＣＮＮ） 和双向长短期记忆网络（ Ｂｉ⁃ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＬｏｎｇ Ｓｈｏｒｔ Ｍｅｍｏｒｙ， ＢｉＬＳＴＭ） 被用于提取输入信号的特征并建立学习输入的时序关系， 通过全连接层和Ｓｏｆｔｍａｘ 函数分类不同管段类型。应用工程实测ＩＭＵ 数据构建了１０ 种管段类型数据集， 对所提方法的可行性进行了验证， 并对比了不同输入与不同模型分类的准确率。研究结果表明， 所提方法可以有效地分类管道类型并识别变形管段， 其分类精度为９６. ９％， 高于其他对比模型。研究结果可为油气管道全线变形管段识别提供一种高效可行的方法。
石化 2024年02月29日
石化产业使用焊管替代无缝钢管的前景分析

石化产业使用焊管替代无缝钢管的前景分析

摘要：介绍了国内外无缝钢管和直缝焊管的发展趋势、石化产业钢管用量情况和直缝焊管在石化产业的成功运用, 指出直缝钢管替代无缝钢管在技术上和经济效益上是可行的。
石化 2024年02月29日
工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金研究及应用进展

工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金研究及应用进展

摘要：工业燃气轮机具有热效率高、污染低等突出优点，成为未来发电机组与大型水面舰船动力的首选设备。铸造高温合金是工业燃气轮机涡轮叶片等热端部件的关键材料，其性能和制备水平在一定程度上决定了先进燃气轮机的功率、效率、寿命等性能。本文重点综述了工业燃气轮机及其涡轮叶片用铸造高温合金材料的研究及应用现状，并对工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金及涡轮叶片制造技术的发展趋势进行了展望。未来，先进定向凝固，“材料基因工程”等技术将逐渐应用到工业燃气轮机涡轮叶片用铸造高温合金的研制中；此外，先进工业燃气轮机上定向／单晶高温合金的应用将越来越广泛。
石化 2024年02月29日
超临界CO2微通道换热器研究进展

超临界CO2微通道换热器研究进展

摘要：在“3060双碳目标”背景下,能源高效输运与合理利用是实现碳中和的重要路径之一,而换热器在能量输运与转换中的作用至关重要。相较于传统换热器,微通道换热器在维持同等换热能力的同时,大幅减小了体积,极大提高了传热效率,在很多重要领域均有应用。超临界CO2 (S-CO2)发电系统、跨临界热泵和制冷系统等因环境友好和效率高等优势,在“双碳目标”背景下具有重要的应用前景。S-CO2物性剧烈变化以及系统对高温高压的要求,对换热器设计、耐高温高压、高紧凑和高效率都提出巨大挑战,成为科学界和工业界研究的热点话题,且近几十年相关研究也取得了重要进展。为了全面回顾微通道换热器在S-CO2系统中的研究进展,本文从S-CO2的传热流动特性出发,分析了管内S-CO2换热的影响因素与现有微通道换热器对S-CO2系统的适用性。重点论述了印刷电路板式换热器(PCHE)不同结构形式及设计优化方法,最后讨论了PCHE的优化对整个S-CO2系统的性能提升的影响。本文对S-CO2微通道换热器进行了全面的论述,可为以CO2或其它超临界工质为媒介的能源动力系统换热器的选型、设计和优化提供重要参考。
石化 2024年02月29日
铁基非晶合金和13Cr不锈钢在超临界CO2环境的腐蚀行为

铁基非晶合金和13Cr不锈钢在超临界CO2环境的腐蚀行为

摘要：非晶合金由于其独特的结构、优异的耐磨耐蚀性能在海洋及CO2地质封存领域展现出广阔的应用前景，有望成为超临界CO2环境下钢构件的耐蚀涂层材料，但关于非晶合金在该环境下的腐蚀行为鲜有报道。利用高温高压反应釜对SAM2X5铁基非晶合金与13Cr马氏体不锈钢在温度80℃，压力10 MPa的模拟环境下进行腐蚀行为对比研究。通过XRD、DSC、CLSM、SEM、XPS以及电化学Mott-Schottky 测试等方法对两种材料的微观结构、腐蚀形貌以及表面膜成分及结构进行表征与分析。研究结果表明：在高温高压的超临界CO2环境下进行168 h腐蚀试验后，13Cr不锈钢表面发生严重的点蚀，而铁基非晶合金表面无点蚀发生；非晶合金表面膜除Fe和Cr外，富含大量的Si元素，会促进形成稳定致密的钝化膜；13Cr不锈钢表面膜为p型半导体，非晶合金表面膜为n型半导体，13Cr不锈钢钝化膜载流子密度远高于铁基非晶合金。证实了在该环境下铁基非晶合金的耐蚀性能远优于13Cr不锈钢。
石化 2024年02月29日
高钢级油气管道ECA评价技术研究现状与展望

高钢级油气管道ECA评价技术研究现状与展望

摘要：近年来，高钢级油气管道环焊缝引发的事故频发，给正常生产秩序和施工进展带来困难。因此，对高钢级油气管道环焊缝进行准确的适用性评价是保障管道安全运行的必要手段。本文通过对比分析基于“合于使用”原则发展来的5 种缺陷评定方法，以及以BS 7910 为基础的分析缺陷评定方法在管线钢中的相关应用实例，总结了工程临界评估( Engineering critical assessment，ECA) 对高钢级管道环焊缝安全使用的作用，并对ECA 技术在高钢级油气管道环焊缝评估方面的发展方向做出预测: 1) 建立高钢级管道的力学性能数据库，编制缺陷评估软件，以简化ECA 评估方法; 2) 克服过渡区域影响、强度不匹配、复杂服役环境韧性变化等问题，得到更合理、更精确的评估结果; 3) 为管道焊接缺陷AUT 检测和ＲT 检测提供验收标准和判断依据，给出不同管材适用于双百双评还是双百单评指导意见和依据，向实际工程应用靠拢。
石化 2024年01月09日