课题项目
点击量:6510 更新时间:2011/3/16 22:18:49 字号:[ ]

序号

名称

立项单位

立项时间

1

小冲杆试验法在船舶在役部件力学性能评价中的应用

国家质检总局

2010

2

清洁型多主元阴极保护材料的制备及其在船舶防腐蚀工程中的应用

浙江省科技厅

2010

3

热喷涂纳米结构涂层在船舶修造业中的应用研究

省经济和信息化委员会

2010

4

LNF-C 分析仪在油液颗粒污染物检测中的应用

舟山市科技局

2010

1、小冲杆试验法在船舶在役部件力学性能评价中的应用

船舶动力推进系统的汽轮机、曲轴、连杆、气缸和活塞以及石油、化工、能源加工工业中存在大量高温及腐蚀环境下工作的结构件。这种恶劣的工作环境下会使结构件的材质发生劣化导致性能下降。一方面,这些结构件在使用一定时间后极可能出现材质劣化甚至失效,及时的评估、维修和更换可以避免重大损失;另一方面,当大量的结构件和关键设备进入设计寿命末期或超过设计寿命,简单地淘汰结构件和老设备的做法是不经济的。而这些结构件的破坏往往导致灾难性的后果和重大经济损失,在经济性和安全性原则的要求下,为保证这些结构件能够长期安全的工作,需要定期对在役结构件材料劣化程度进行评估,并预测结构件的剩余寿命。

如何评价和预测这些特殊结构件的当前性能和剩余寿命一直是国内外研究的热点问题。传统的无损检测大多只能探测出当前使用材料的微观缺陷和宏观材料形貌,而在评价材料性能(基本力学性能、韧脆转变温度、材料断裂性能和蠕变性能)等方面存在着不足。其他传统的材料性能评价实验方法大多基于破坏性取样或破坏性实验,对在役设备的取样往往具有一定的损伤和破坏,从而限制了对在役设备的评定。例如燃汽轮机的叶片厚度仅有几个毫米, 无法制备标准试件,又如焊缝不同的热影响区(粗晶区、细晶区)材料特性各有不同,利用传统检测方法区分不同区域的材料性质一直是个难题。针对这种情况,需要一种可以通过从在役设备中取得微小尺寸试样来获取材料的各种性能参数,且对设备本身无损的微试样测试方法。

小冲杆试验便是适应这种需要发展起来的一种试验方法,其具有一下独特的试验方法和优势:(1)小冲杆试验采用微型试样, 近乎于“无损取样”,可以在不影响现役设备正常运行的条件下做到无损检测、微损检测、在线实时检测; (2)小冲杆试验和传统的试验方法一样, 能够综合地反映出材料的力学性能,所测得的结果与标准的力学测试方法得到的数据有着直接的类比和转换关系, 通过该试验方法可以测试出材料的多种力学性能;(3)所需样品较小,可对难以按标准要求取样的非标准样品进行分析;(4)可提供不同力学性能(如强度、断裂韧性、弹性模量、屈服应力)和传统方法不易得到的材料性能(如脆韧转变温度、高温变形能和蠕变性能。

2、清洁型多主元阴极保护材料的制备及其在船舶防腐蚀工程中的应用

腐蚀与防护一直是工业领域备受关注的课题。据统计,全球每年腐蚀经济损失约7000亿美元,占国民生产总值GNP2-4%。中国工程院2002年咨询项目“中国工业与自然环境腐蚀问题调查与对策”指出:目前我国的年腐蚀损失(直接和间接)约为4979亿元。 金属腐蚀是金属设备和构件破坏的重要形式之一,腐蚀问题遍及国民经济和国防建设的各个领域,由腐蚀造成的直接经济损失和间接损失是巨大的,腐蚀对环境和生态平衡所产生的影响也是十分重大的。因此,有关金属腐蚀与防护的问题受到广泛重视,成为材料学科的一个重要研究领域。

2009年我省700多家船舶修造企业完成产值785.6亿元,为我省海洋经济的崛起做出了巨大贡献。随着船舶修造业在我省迅猛发展,对船舶用阴极保护材料的需求也越来越大。传统的阴极保护材料具有以下缺点:(1)表面金属颗粒还未溶解就脱落下来,降低了电流效率;(2) 腐蚀后形成的化合物经常成絮状包裹在阳极附近,提高了阳极的电位,导致对材料保护的失效;(3)为了提高阴极保护材料的工作效率,添加少量有毒害物质,不断造成了对环境的污染,也违反了国际海事组织的环境保护的禁令。传统的阴极保护材料已经难以满足实际应用的需要,因此开发新型阴极保护材料成为科研工作中的热点。本项目拟消化吸收国内外先进的材料制备合成工艺,通过试验研究和理论分析,制备出成本低、性能高的阴极保护材料,增强对保护船舶外壳及其它易腐蚀不见的防护性能,提高产品附加值,产生可观的经济效益和社会效益,具有广阔的应用前景。

3、热喷涂纳米结构涂层在船舶修造业中的应用研究

热喷涂技术是制备表面涂层的主要技术之一,它是在保持零件母体材料原有性能的基础上,通过在其表面制备一层具有优越性能的覆盖强化层,可实现对报废零件的修复或对未使用的新零件表面的强化,以延长零件的使用寿命。其最大特点是通过合理选择喷涂材料、喷涂方法和喷涂工艺参数,在零部件表面形成得满足使用性能要求的膜状组织。进入21世纪以来,纳米技术成为热喷涂领域的一个研究热点,为改善涂层的性能开拓了新途径。

由于热喷涂可提供各种性能的涂层,所以这一工艺获得了工业界的广泛重视。目前,对热喷涂应用领域方面研究最多的是汽车工业,主要是汽车的同步环、活塞环以及发动机部件的热障涂层。近年来,随着造船业在中国的兴起,热喷涂技术在船舶领域的应用也越来越突出。船用动力系统的排气阀、活塞环、缸套等部件开始采用类似汽车工业的要求进行热喷涂处理强化外,典型的应用是热喷涂镍钛合金制备螺旋桨抗腐蚀涂层,使用寿命比铝青铜提高了4倍。在修复机械零件方面,热喷涂技术也有广泛的应用。

此项技术的研究还处于试验阶段,从已有的研究结果来看,热喷涂制备的纳米结构涂层比传统涂层性能优异,具有良好的应用前景,但从制备工艺和生产成本上计算,纳米涂层相对于传统涂层成本还很高,还限制着它的广泛应用。但是,随着纳米产业的发展和热喷涂工艺的进步,这种新型热喷涂涂层具有很好的产业化前景。

结合我省船舶产业升级政策,修造船业逐步在我省壮大的实际情况,推广热喷涂技术在我省各船厂的应用,能够显著提高船厂的竞争力。根据走访几家大型船厂所掌握的情况,我们了解到有些船舶的各种阀门、缸套、活塞、活塞销、轴、轴承等机件,往往由于关键部位磨损超差而不能使用。当这些零件发生磨损、表面损伤和腐蚀时,通常根据损伤程度采用不同的修复方法,甚至报废。针对部件材质、损害形式和使用条件,采取适当涂层进行修复,经济效益十分可观,解决了生产急需,节省了大量成本和时间。该研究形成自主知识产权,为提升我省船舶产业质量层次,促进船舶产业升级具有重大意义。

4LNF-C 分析仪在油液颗粒污染物检测中的应用

由于工业生产水平的提高,大型机械设备包括大型的交通运输工具、生产设备等,其功能越来越强,自动化程度越来越高,结构也更为复杂。这些设备在国民经济中的应用日益广泛,带来了巨大的效益,但随之而来的运行中出现的故障也越来越多,造成的经济和社会影响也越来越大。

船舶各种机械装置中的运转部件由于其运动相互接触表面的摩擦作用, 必然会造成机件的磨损并且随着运行时间的增长磨损会不同程度的加剧如果不能准确了解并监控机件的磨损状态就很可能造成轴承破损、传动轴断裂等严重缺陷导致转子卡滞、传动失效等严重故障的发生甚至引发恶性事故。

油液检测与分析技术已成为机械设备最为理想的状态监测与故障诊断技术之一。由于磨损发生在机械的内部直接监视判断其状态比较困难但对于一般的机械来说都采用了滑油对运转部件进行润滑和降温尤其象航空发动机、内燃机车、船用大型发动机等大功率、高载荷、高速运转的动力装置都配置了功能完备的润滑系统。当运转机件磨损时产生的磨粒进入滑油中。滑油中所携带的磨粒是监控运转机件磨损状态的重要信息来源是揭示损伤机理、诊断磨损过程和磨损类型的重要依据。对滑油本身及其所携带的磨损颗粒的监测分析可有效的监控机械的磨损状态预防磨损故障的发生提高机械工作的安全可靠性并且可以对机械的磨损故障进行诊断确定磨损的严重程度和故障部位从而指导制定最有效、最经济的维修方案。