通过现场勘查数据分析、计算机数值模拟、工程热力学理论,对工程船舶装备进行改造设计,以适应沙特当地高温海水条件,为工程船舶在高温条件下顺利执行工作奠定了技术基础。

通过加速劣化试验方法研究了超高性能混凝土(UHPC)在模拟海洋侵蚀环境下的力学和耐久性能。结果表明:海水养护下UHPC的力学性能受开始浸泡时间的影响较小,长期力学性能发展比较稳定;UHPC具有良好的适应性和耐久性能,冻融循环对UHPC性能的影响相对较大,但介质类型对其性能的影响较小;随着硫酸盐干湿循环次数的增加,UHPC的相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数先增加后降低,质量损失增加;硫酸盐干湿循环会导致UHPC表面露出的钢纤维锈蚀,但内部结构无损伤,钢纤维与基体结合紧密。

为研究海洋环境下海水海砂水泥砂浆抗压强度的时变规律,以水泥种类、服役环境和水灰比为变化参数,设计和制作了210个海水海砂水泥砂浆棱柱体试件,并进行抗压强度试验。基于抗压强度结果和抗压强度-时变曲线,分析了各参数对海水海砂水泥砂浆抗压强度的影响及时变规律。结果表明:在海水浸泡环境下,复合硅酸盐海水海砂水泥砂浆的峰值抗压强度最高,约为普通硅酸盐水泥和抗硫酸硅酸盐海水海砂水泥砂浆抗压强度的2倍;在干湿循环环境下,三种不同水泥种类的砂浆试件总体上前期抗压强度发展较慢,峰值抗压强度均较优,除水灰比为0.6的普通硅酸盐海水海砂水泥砂浆后期强度下降相对较缓外,其余试件后期强度降低较快。

对不同配合比混凝土试件在不同海洋区域内进行现场暴露试验,通过硫酸根离子含量测定、SEM扫描电镜试验及X荧光试验,研究实际海洋暴露环境下混凝土内部硫酸盐侵蚀机理。试验结果表明,不同暴露环境下硫酸根作用机理不同,混凝土在不同暴露区域硫酸盐侵蚀程度为潮汐区>水下区>浪溅区;硫酸根离子由混凝土表层向内部传输,在表层范围内硫酸盐腐蚀产物主要是钙矾石,随着硫酸根离子传输深度增加以及内部游离CaO水化成Ca(OH)2,混凝土硫酸盐损伤程度加剧;混凝土表层SO42-和Ca2+含量较高,而混凝土内部Na+含量较高。

基于实际海洋环境暴露条件,研究了力学荷载作用下混凝土中的氯离子扩散性能。以Fick第二定律理论为基础,用误差函数对混凝土中随深度变化的氯离子含量分布进行了曲线拟合,从而得到氯离子表观扩散系数,并以此表征氯离子在混凝土中的传输性。分析了氯离子的扩散系数与原材料、配合比、暴露环境以及力学荷载间的关系。结果表明,力学荷载对海洋环境下混凝土中的氯离子传输性能有显著影响,在利用氯离子扩散模型预测暴露海洋环境下混凝土结构的使用寿命时,需要考虑荷载因素的影响。

浮动堆长期处于海洋环境中,其安全壳设备闸门处于海洋环境下浮动堆的随机运动状态中,同时外部的冲击事故也会对其结构造成严重破坏,由设备闸门与安全壳一起形成第三层屏蔽,包容放射性物质,是安全壳压力边界的重要组成部分,也是安全壳压力边界较薄弱的环节,因此设备闸门密封性能对于浮动堆的核安全至关重要。结合水动力学和瞬态动力学,分析事故工况下设备闸门密封面上下法兰的变形,提取最大变形处相对位移值,构建二维密封面模型模拟事故工况下密封面变形情况,并基于二参数的Mooney-Rivlin本构模型描述密封圈材料的应变能函数,分析密封圈总体变形、应力分布、接触应力分布,结合试验数据判定海洋环境下浮动堆设备闸门事故工况下密封性能分析。

随着社会经济的高速发展以及群众生活水平的不断提升,社会各界对于海洋环境的重视程度正在不断提升,海洋当中蕴含着各种各样的资源,对于人类的资源探索有着十分重要的意义,这也使得多个国家加大了对于海洋资源的探索力度。然而由于海洋自身的特殊性,其对于液压设备有着更高的要求,这也使得各种舰船类液压设备很容易产生腐蚀等严重问题,很难在海洋中完成既定工作。因此,文章首先对舰船类液压设备腐蚀危害以及防腐意义加以明确;其次对海洋环境腐蚀特殊性以及对液压设备的要求展开深入分析;在此基础上,提出海洋环境下舰船类液压设备的具体防腐技术。

本文根据海洋环境对液压元件和系统的特殊要求，提出了液压系统的防腐、密封等措施，最后介绍了液压技术在海洋环境中的一些典型应用。