匙孔效应对激光熔覆层横截面几何形貌的影响研究

目的 研究匙孔效应在不同激光功率、扫描速度和送粉速率工艺参数下,对熔覆层横截面形貌的影响规律,并揭示匙孔对基体的作用机制。方法 利用光束模式为高斯光束分布的YLS-3000光纤激光器进行熔覆镍基高温合金Ni35实验。利用光学显微镜（OM）采集熔覆层横截面宏观形貌,并用金相分析软件以及计算机辅助绘图软件对熔覆横截面参数进行测量。结果 随激光功率的增加,匙孔深度增加;随送粉速率和激光扫描速度的增加,匙孔深度减小。随送粉速率的增加和激光功率的减小,熔覆层横截面左右垂直段高度值（H2和H4）减小;随扫描速度的增加,H2和H4先增加再减小。在激光熔覆过程中,当基体没有形成匙孔时,H2和H4的值为零,熔覆层与基体混合区域的横截面形貌为月牙形;当在基体中形成匙孔时,H2和H4的值大于零,熔覆层与基体混合区域的横截面形貌为蘑菇形。结论 在激光熔覆过程中,不同激光功率、扫描速度和送粉速率工艺参数对匙孔的影响机制不同。匙孔效应的强弱显著影响熔覆层横截面参数H2和H4的大小,进而影响熔覆层形貌。     

扫描速度对激光熔覆Ni35微观组织与力学特性的影响

采用YLS-3000光纤激光器进行激光熔覆镍基高温合金Ni35实验,研究了激光扫描速度对熔覆层表面形貌、横截面宏观形貌、微观组织和力学特性的影响。结果表明:当扫描速度小于等于3 mm/s,熔覆层表面平滑光洁;当扫描速度大于等于5 mm/s,熔覆层形貌由光滑向鱼鳞状转变,表面平整度降低;扫描速度的变化不改变组织形态,改变晶粒的大小;熔覆层从底部到顶部,组织形态由平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴树枝晶组成;当扫描速度为7、9 mm/s时,熔覆层表面和横截面均产生纵向的裂纹,横截面组织中裂纹具有典型的裂纹沿晶、裂纹偏转、裂纹分叉和裂纹止裂现象;不同扫描速度下熔覆层的显微硬度均高于基体的。     

蜡沉积速率的逐步回归模型

含蜡原油在管道输送过程中经常会有蜡析出,并有一部分蜡沉积到管道内壁上形成结蜡层。结蜡层对管道经济运行有一定的影响,它使管道的输送能力下降,严重时甚至会造成凝管事故,给管道运输造成很大的安全隐患。为了解决上述问题,必须研究含蜡原油管道的蜡沉积规律。针对影响蜡沉积速率的主要因素有管壁处的剪切应力,管壁处温度梯度,管壁处蜡分子浓度梯度和原油的动力粘度,在小型环道上对大庆原油进行管道蜡沉积试验,采用逐步回归的方法对实验数据作回归处理,从而建立了大庆原油蜡沉积速率模型,为进一步研究原油管道蜡沉积规律和管道优化运行奠定了基础。     

长吉输油管道优化运行研究

原油长距离运输的主要方式是通过热油管道来运输，在运行过程中，热油管道的运行能耗主要是电能消耗和燃料油消耗。电能消耗增加，则相应的燃料油消耗减小，电能消耗减小，则相应的燃料油消耗增加。因此加热原油管道优化运行对节能降耗和降低长输热油管道运行成本具有重要意义。在对长吉输油管道系统分析的基础上，建立了长吉输油管道优化运行的数学模型，将这个数学模型看作二维资源分配问题，即把全线总压头和全线总热负荷在各站间进行最优分配，运用动态规划的方法求解。在考虑长吉线的现有设备基础上，提出在3个加热站各安装一台进口泵，并进行优化计算。计算结果表明，该模型具有实际应用价值。     

管道低点处杂质流动规律的研究

输油管线内常含有铁锈、油泥、细沙等固体杂质。在管线运行过程中,固体杂质易在管道低点处堆积,干扰油品流动、损伤设备、腐蚀管道,对管线的安全运行和油品质量产生不利影响,因此对管道低点处固体颗粒杂质运动规律的研究势在必行。在分析多相流模型的基础上,选用欧拉模型和Realizable k-ε模型建立数值模型,用CFD软件对管道低点处泥砂颗粒的运动规律进行研究。结果表明:颗粒推移速度与油流流速成正相关,与颗粒粒径成负相关;当油流流速较小时,颗粒易在弯管低点处沉积;一定范围内,管道上倾角越大,颗粒的推移速度越小。     

输油管道泄漏监测的自适应数据采集系统

管道泄漏监测与控制技术已经成为管道安全运行的关键问题,目前人为破坏导致的管道泄漏已占相当的比例;管道在运行过程中有正常的运行噪声和环境因素产生的噪声,也有管道泄漏和在管道上从事破坏活动所产生的噪声;如何实现对不同噪声信号的精确采集,是对管道泄漏点进行准确定位、确保管道安全运行的关键问题;运用现场可编程门阵列(FPGA)所具有的巨大的I/O带宽和高速的运算能力,实现了对噪声监测的自适应数据采集系统设计;系统以FPGA为核心,将数据采集、数据存储处理及数据通信等功能模块集成在一块芯片上,提高了系统的集成度;经过测试证明了系统工作稳定可靠,为利用噪声监测管道泄漏提供了基础.     

水力瞬变仿真中混油界面位置的确定

在顺序输油管道中,混油界面的位置不断发生变化,水击波速等油品物性参数值在管道沿线的分布也随之变化。为了准确地确定瞬态流动时混油界面的位置,及时改变界面上游油品的物性,更真实地仿真水力瞬变过程,提出基于水击特征线法的混油界面位置阶梯推进法。结合x-t网格图,介绍了阶梯推进法的原理。归纳出混油界面网格跨越的6种组合类型,并给出了基于特征线法的阶梯推进法的计算流程。通过计算实例分析,认为对于仿真时间较短,时步较长,混油界面附近的稳态和瞬态平均流速以及两种介质水击波速的差异不是很大时,如果不关心混油界面的真实位置,可以根据稳态流速确定混油界面位置;当仿真中混油界面可能经过对界面位置较为敏感的边界时,必须用瞬态流速计算混油界面的位置。