拟投入的研究开发及试验基础条件
1)工程研究中心的研发场所研发设备
工程研究中心研发及试验主场地位于中国石油大学(华东)唐岛湾校区工科实验楼E座、综合实验楼C座和古镇口校区山能新能源大厦,建筑面积10058.73平方米。另外,工程研究中心与中海油工程建设公司、中石油、中石化、国家管网、兰石多家企业建有多个联合研究中心和中试研究基地。
工程实验室拥有大型仪器设备296台套,设备总值7281.6万元。为工程技术研发和“产、学、研、用”结合提供了有力的保障。工程研究中心建有完善的焊接、表面工程、腐蚀与防护、先进材料合成、性能测试和特性表征平台。
工程研究中心还拥有SYSWELD(法国)大型焊接及热处理数值模拟软件及ANSYS、COMSOL、FLUENT等大型模拟与计算软件,多种三维图形数据分析软件,电化学阻抗解析软件,数据解析软件,数据采集软件,LabVIEW8.2图形编程平台等多种软件系统,具备工程化项目所需的解析复杂焊接、表面、腐蚀数据的能力。
未来三年,工程研究中心将继续加大研发设备方面的投入,拟购置的设备如表11所示。
表11 工程研究中心未来三年拟购置的设备
序号 | 设备名称 | 设备功能 | 关键配置参数 | 价格 (万元) | 所属 方向 |
1 | 低温综合力学测试系统 | 低温拉伸、压缩、弯曲、剪切、断裂韧性、动态力学疲劳 | 温度范围:-260℃~50℃;轴向载荷:5N~100kN;力示值精度:±1.0%;试验频率:0.01~30Hz。 | 300 | 高效高精度焊接技术 |
2 | 纳米压痕测试仪 | 微纳尺度材料的弹性模量、纳米硬度、断裂韧性、蠕变等性能测试 | 最大载荷:≥500mN; 载荷分辨率:≤20nN; 最大压入深度:≥200um; 压入分辨率:≤0.01nm; | 180 | |
3 | 超低温全自动冲击试验机 | 液氢超低温冲击试验 | 冲击速度:2~6m/s; 温度范围:-260℃~50℃; 角度分辨率:0.01°; 温度波动:±0.5℃ | 100 | |
4 | 原位拉伸试验台 | 原位拉伸—剪切、压缩—剪切、单轴拉伸/压缩、纯剪切及疲劳力学测试等多重测试 | 标准加载力:5KN; 选配高温模块:空气800℃,真空1200℃; 制冷模块:-50℃~-100℃ | 140 | |
5 | 加氢站小管径输氢管焊机 | 氢装备中厚壁小管径输氢管的焊接 | 管径:15-40 mm; 壁厚:3-10 mm | 50 | |
6 | 小冲杆力学性能试验机 | 局部力学性能梯度分析、冲击韧性测量 | 最大负荷10kN,力值准确度±1%,测量工件最大高度200mm,最大位移量(变形量)5mm;位移分辨力(mm)0.002;丝杠升降速度0~55mm/min;丝杠行程100mm。 | 22 | |
7 | 内耗动态力学分析仪
| 氢在不同的材料、温度下扩散系数、固溶含量等的动态测试;材料中的氢陷阱(点缺陷、线缺陷、晶界等)的密度测试。 | 温度范围:-100~700℃ 内耗测量范围:10-5~10-1 内耗测量精度:10-5 频率范围: 20~10000 Hz 应变振幅范围:10-6~10 | 120 | |
8 | 脉冲等离子渗氮渗硫设备 | 氢压机关键装备表面耐磨减摩涂层制备 | 有效工作容积:炉体1:Ø600×800 mm;炉体2:Ø600×800 mm;最大装炉量:300kg;最大加工表面积:4m2;极限真空:≤6.67Pa;压升率:≤7.8Pa/h;最高使用温度: 650℃。 | 42 | 关键零部件表面改性技术 |
9 | 激光高速丝粉混合加工系统 | 高压氢装备表面高性能涂层制备 | 激光器:YLS-6000-KC-Y19;进口IPG品牌激光,芯径600um,波长1068~1080nm,红外激光功率≦0.5mW。机器人负载 20Kg,臂展2100mm;光纤耦合系统:20米传输长度,QBH通用接口。多路水冷系统,丝粉一体高速激光熔覆头。含光学准直系统、内置水冷循环系统、及光学聚焦系统。环形送粉,光斑直径1.5~3.0mm 可调节,QBH接口设计。 | 310 | |
10 | 环境摩擦磨损试验机 | 临氢环境下气缸-管件密封件耐磨性 | 载荷范围:1mN~2000N 温度控制:-30℃~1000℃ 往复频率:0.1Hz~60Hz | 210 | |
11 | 超音速电弧喷涂设备 | 关键零部件的超音速喷涂表面处理 | 功率:1800W;喷射宽度:20mm;最佳喷射距离:150 mm;空气消耗量:2-3 m3/min;动力形式:电动式有气喷涂 | 35 | |
12 | 等离子喷涂系统 | 关键零部件的等离子喷涂表面处理 | 功率:8000W;喷嘴直径:10-20 mm;喷射宽度:8-10 mm;最佳喷射距离:150-200 mm;空气消耗量:0.03 m3/min; | 90 | |
13 | 超高温腐蚀测试系统 | 超高温、高压环境下腐蚀及腐蚀疲劳试验 | 石英反应釜,压力范围:≤2MPa;温度范围:-40℃~1100℃;电控加载,载荷:50kN;疲劳载荷频率≤1Hz;应力比≥0。 | 200 | 油气装备的腐蚀及防护 |
14 | 超高压环境慢拉伸测试系统 | 极高氢气压力下力学性能测试、低频疲劳试验、裂纹扩展速率及断裂韧性测试 | 最高压力140MPa;温度≤80ºC;最大载荷:100kN;应变速率:1×10-4 ~1×10-8 /s;疲劳试验频率:0.01~2Hz;应力比R≥1 | 360 | |
15 | 超高压疲劳性能测试系统 | 极高氢气压力下疲劳试验及裂纹扩展速率以及断裂韧性测试 | 最高压力140MPa;温度≤80ºC;液压式加载,最大载荷:100kN;疲劳试验频率:0.01-30Hz;应力比R:-1~1 | 360 | |
16 | 高温高压断裂韧性测试系统 | 高温、高压氢环境下断裂韧性及蠕变、疲劳试验 | 最高温度650℃;最高压力40MPa;液压式加载,最大载荷:100kN;疲劳试验频率:0.01-30Hz;应力比R:-1~1 | 360 | |
17 | 氢含量分布测试系统 | 检测材料中环境导致的氢侵入量,评价材料的阻氢能力 | 质量分析范围:1~100 amu;真空度:低于10-8 mbar 分析精度:± 0.05 ppm 灵敏度:0.001ppm | 360 | |
14 | 燃料电池材料力学性能测试系统 | 测试燃料电池电极材料、电池片以及密封件等毫微尺度材料的弹性模量、屈服强度、蠕变、疲劳等高温力学性能 | 加载能力:5kN; 试验力测量误差:≤±0.5%; 试验力控制稳定性:≤±0.5% 频率:0.01~0.3Hz 变形测量误差:±0.002mm 试验温度:300℃-1300℃ | 260 | 跨尺度材料表面功能化及应用 |
合计 | 3499 |
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2)检验检测设备
中心主要的检验检测设备有:Regulus8100扫透型高分辨扫描电子显微镜、JEOL-7200F热场发射扫描电子显微镜、JEM 2100-UHR透射电子显微镜、莱卡共聚焦三维显微系统、SuperNova E 微焦斑单晶衍射仪、HR Evolution高分辨显微拉曼光谱系统、Park NX10 扫描探针显微镜、XTDIC 高温应变与温度场高速测量系统、RC-1130型高温蠕变及持久强度试验机、MG-2000摩擦磨损试验机、高温冲蚀实验机、WDML-5慢速率拉伸试验机、STINGER Ⅲ三维激光扫描仪、X射线光电子能谱仪、Nexus傅里叶红外光谱分析仪、Frontier傅里叶变换红外光谱仪、VARIO EL Ⅲ元素分析仪、TG/DTA6300热重/差热分析仪、DSC-100差示扫描量热仪、LS230激光粒度仪、ASAP2020-M比表面积吸附分析仪等。
工程研究中心拥有完备的腐蚀与防护实验系统:多种微区电化学测试的M370扫描电化学工作站1套,包含扫描振动电极、扫描Kelvin探针、局部交流阻抗谱等测试技术;Solartron1287+1255B腐蚀电化学测试系统1套;PARSTAT2273综合测试恒电位仪多套;长焦距显微摄像系统1套;在NI虚拟仪器PXI平台上开发的阵列电极测试系统1套;高速高精度数据控制采集设备等测试仪器1套;多相流冲刷试验装置、高温高压腐蚀试验装置多套、应力腐蚀试验机2台、疲劳实验装置1套、管道电流测绘仪1套、SCM-200B杂散电流测绘仪1套、密间隔电位检测仪1套、智能化土壤水分快速测试仪1台、快速腐蚀测定仪2台、CMS-140A多功能土壤腐蚀速度测试仪1台、接地电阻测量仪3台、IQ150土壤原位pH计1套、可程式恒温恒湿试验箱1台、JJ98DD053A变频电源1台、SS2323系列可跟踪直流稳定电源2台。
另外,共建单位烟台杰瑞石油服务集团股份有限公司计量理化检测中心、青岛兰石重型机械设备有限公司理化检测中心获得CNAS认证,拥有完备的检测资质和检验检测设备。
研究团队具备多年焊接、表面工程、防腐领域的技术、产品的研究经验和基础,研发及试验基础条件完全可满足海洋工程、石油装备制造、石化、能源、冶金、机械、电力、矿山、汽车、造船、航空等行业的工程技术研发和产学研合作的需要以及工程化项目的开展。