沥青室内模拟老化性能研究

介绍了沥青的老化过程,针对道路沥青的特点,分别用热氧老化试验、光氧老化试验室内模拟沥青的“短期老化”和“长期老化”;采用热氧老化、光氧老化的试验方法．对重交通沥青AH-70和AH-90在热氧老化和光氧老化过程中各项指标的变化规律进行了对比分析。结果表明：随着老化时间的增加,AH-70和AH-90沥青的针入度降低,延度减小,软化点升高,粘度增大;在相同条件下,AH-70号沥青的抗热氧老化和抗光氧老化的能力要强于AH-90号沥青;紫外光也会使沥青产生老化现象,但温度是沥青老化的主要因素。     

基于Arrhenius方程封隔器胶筒的寿命预测研究

为预测封隔器胶筒的使用寿命，文章将封隔器胶筒的橡胶材料的拉伸强度作为评判封隔器胶筒密封失效的依据，采用加速老化试验方法对封隔器胶筒橡胶材料寿命进行预测研究，并根据现场应用效果统计验证预测结果。首先将与封隔器胶筒同批次的四丙氟橡胶材料制成标准试样，分别在200、230、260和280℃下进行热空气加速老化试验，分析其拉伸强度与老化温度和老化时间的关系。基于Arrhenius方程原理，结合有限元分析结果和地面性能试验数据，拟合后得到退化轨迹方程，进行封隔器寿命的预测研究。研究表明：封隔器胶筒寿命与温度呈线性相关关系；应用Arrhenius方程预测封隔器胶筒寿命，其结论对现场具有较好的参考意义。     

聚丙烯SP179耐热氧老化性能的研究

利用差示扫描量热法(DSC)、烘箱老化试验、以及重复加工等3种方法评价不同加量的抗氧剂1010、抗氧剂168对聚丙烯SP179耐热氧老化性能的影响。结果显示：聚丙烯SP179的氧化诱导时间随着抗氧剂总加量的增加而逐渐增大。在烘箱老化试验中,聚丙烯SP179黄色指数变化明显,抗氧剂加量少于3 000 mg/kg时,黄色指数随抗氧剂量的增加而减小,随老化时间的延长而逐渐增大;抗氧剂添加量大于3 000 mg/kg时,黄色指数随着抗氧剂量的增加而增大,随着热氧老化时间的延长先出现小幅下降之后再逐渐增大。当抗氧剂足够时,重复加工对聚丙烯SP179的黄色指数、熔体质量流动速率(MFR)影响不明显。此外,在SP179滚塑成型中,抗氧剂1010为1 000 mg/kg、抗氧剂168为2 000 mg/kg的配方最优。     

受阻酚类抗氧剂对聚乙烯抗热氧老化性能的影响

以4种受阻酚类抗氧剂作为聚乙烯的防老化剂,通过测定聚乙烯的氧化诱导期和熔体流动速率对其抗热氧老化性能进行评价,同时对高温有氧水体系下加速老化后的聚乙烯进行氧化诱导期、力学性能以及羰基指数的测定,研究其长期抗热氧老化性能.结果表明,受阻酚类抗氧剂的抗热氧老化性能的顺序为抗氧剂1330>抗氧剂1010>抗氧剂3114>抗氧剂1024;在加速老化试验中,抗氧剂1330的长期老化性能最好,老化70 h后氧化诱导期仍为32.45 min,羰基指数仅上升至0.32;抗氧剂1010的性能最差,在老化56 h后氧化诱导期降低至0.45 min,羰基指数上升至0.87,聚乙烯材料脆化,丧失力学性能.     

管道防腐蚀新技术——热喷涂玻璃釉

提高管道防腐蚀技术,延长管道使用寿命是科学技术与工程设计广泛关注的课题。目前,世界各国普遍应用的金属管道防腐蚀材料都是有机高分子化合物,如煤焦油涂料、沥青、环氧涂层、3层PE 涂层。由于这些防腐蚀材料存在老化变质问题,使涂盖传统有机涂料的管道在不同程度上寿命缩短,     

4种商用聚丁烯材料的结构与性能对比

选取4种商用聚丁烯(PB)材料,采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振仪(13C NMR)、X线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)以及凝胶渗透色谱仪(GPC)对其微观结构进行表征,同时对其密度、熔体流动速率(MFR)、灰分、氧化诱导期(OIT)、力学性能以及静液压进行测定,对其结构和性能进行对比分析.结果表明:4种聚丁烯材料均为稳定的晶型Ⅰ,熔点均在115℃左右,其中丁烯-乙烯共聚物的最大结晶度为70.96%,最高结晶温度为92℃;4种聚丁烯材料的密度和熔体流动速率差别不大,PB-1的氧化诱导期最长(138.42 min),表现出最好的耐热氧老化性能.均聚聚丁烯-1材料(PB-1、PB-2、PB-3)具有更好的力学性能,管道材料的静液压均满足使用要求,其中PB-1的力学性能和耐内压性能最好;丁烯-乙烯共聚物材料(PB-4)具有更好的韧性.     

温度和氧压对沥青吸氧老化性能的影响

本文在0.12～0.30MPa(O_2)、25～80℃条件下,详细考察了温度和氧压对欢三联直馏沥青和欢喜蛉氧化沥青吸氧老化性能的影响,提出了包含氧压、温度、时间和吸氧量在内的完整吸氧动力学模型,并着重分析了温度和氧庄与总包速度常数或总包最大吸氧量间的关系,揭示了两种不同类型沥青吸氧老化的本质和区别。     

低温环境用改性空心玻璃微珠填充PE复合材料的研制

以改性空心玻璃微珠对聚乙烯(PE)材料进行填充,研究了不同处理方法和填充比例对管道防腐用聚乙烯材料性能的影响。结果表明,改性空心玻璃微珠加入后,可以提高PE材料的拉伸强度和硬度,但是会降低其断裂伸长率。经过对配方进行优化,可以实现在保证PE材料力学性能的同时,显著降低其收缩率,保证PE材料在寒冷地区施工中的尺寸稳定性。     

管道防腐蚀新技术——热喷涂玻璃釉

提高管道防腐蚀技术，延长管道使用寿命是科学技术与工程设计广泛关注的课题。目前，世界各国普遍应用的金属管道防腐蚀材料都是有机高分子化合物，如煤焦油涂料、沥青、环氧涂层、3层PE涂层。由于这些防腐蚀材料存在老化变质问题，使涂盖传统有机涂料的管道在不同程度上寿命缩短，常常导致灾难性的管道事故（如泄漏、火灾、爆炸及环境污染）。     

玻璃钢集输管道的失效分析

采用宏观观察、扫描电镜分析、差热分析（DSC）、红外光谱分析及挂片试验方法对某油田玻璃钢管失效进行分析研究认为主要原因是玻璃钢材料的化学老化。输送介质中原油、CO2和伴生水等成分对玻璃钢中高分子树脂材料的化学交互作用、温度作用以及管道受到的应力作用最终导致有机高分子复合材料的破坏。文章还讨论了玻璃钢管道在腐蚀性环境下使用应注意的问题，评述了在特定工作条件下不同品种玻璃钢管道的性能差异，提出含CO2酸性油气田选择玻璃钢管道产品的一般指导原则。     

非金属防腐管道的中试应用及性能评价

非金属管道因具有优良的耐腐蚀性,在油田得到广泛应用,但其物理机械性能较金属管道差,又限制了在油田的推广,因此有必要对非金属管道的性能进行综合评价,以达到合理选用非金属管道、充分发挥其防腐性能的目的。文章对玻璃钢管、钢骨架复合管、PE内衬管、玻璃釉内衬管和尼龙复合管进行了一年的中试应用及解剖试验评价,认为钢骨架复合管、尼龙复合管的防腐性能及整体性能较好,作为油田集输系统比较适宜的内防腐技术有较好的应用前景;玻璃钢管不适宜在较大压力下应用;PE内衬管防腐性能较好,但内衬与管道的结合力差,玻璃釉内衬管的防腐性能差,二者均不适宜在油田推广应用。     

内外压热应力影响下西气东输二线长输管道变形的有限元分析

管道在输气过程中由于热胀冷缩效应会产生热应力,造成管道伸缩挤压而产生弯曲变形。为此,根据西气东输二线的现场实际资料,建立了进出压气站管道热应力有限元模型,应用Ansys有限元分析软件,计算分析了管道在内外压及输气温度作用下的管道应力及应变的分布规律：①温度变化对管道应力影响较大,管道应力随输气压力的增加而增加,管道外壁压力对管道应力及变形影响较小;②管道内外壁温差对管道应力影响较大,管道两端有固定墩约束时,应力随温度的增加而增大,管道一端有固定墩约束时,应力随温差的增加而逐渐减小;③管道内外壁温差较小、管道两端有固定墩约束时,应力随输气温度的增加而明显增大;④管道内外壁温差较小、管道一端有固定墩约束时,应力随输气温度的增加变化不大。因此,管道进出站场时,应在适当的距离增加弯头,使热应力有效分散到弯管处,并增加固定墩保护,以保证管道及站场设备安全及正常生产。     

X80级螺旋埋弧焊接钢管应变时效研究

模拟内外防腐的温度条件,研究了不同加热温度对X80级φ1219mm×18.4mm螺旋埋弧焊接钢管拉伸性能的影响。试验结果表明,模拟内外防腐的时效试验得到的屈服强度升高,而抗拉强度基本上无明显变化。模拟试验揭示了应变时效的规律,对于防腐工艺的制定和执行有借鉴意义。     

热时效对X100直缝埋弧焊管拉伸性能的影响

为了研究钢管防腐涂覆和现场冷弯过程对X100管线钢管性能的影响,通过模拟涂覆和拉伸试验,分析了热时效对X100管线钢管拉伸性能的影响规律,并利用透射电镜(TEM)观察分析了X100管线钢管的微观组织结构。结果表明,热时效使X100管线钢管的屈服强度和抗拉强度均有不同程度的升高,纵向屈服强度比横向对热时效更敏感,这主要是由于管线钢生产和钢管的制造过程引起了材料纵、横向晶粒尺寸及位错结构发生差异造成的。     

预变形及应变时效对X100管线钢管性能的影响

通过对X100管线钢管在不同预变形量和时效温度下所做的拉伸试验和冲击韧性试验结果的分析,研究了预变形和时效温度对X100管线钢管性能的影响。试验结果表明,预变形明显提高了X100管线钢管的屈服强度、抗拉强度和屈强比,使材料的塑性和冲击韧性明显降低;应变时效对钢管纵向性能影响较为明显,纵向屈服强度、抗拉强度明显升高,而横向屈服强度、抗拉强度变化较小。     

L形高真空多层绝热低温管道热-结构耦合分析

用于输送LNG等低温介质的高真空多层绝热(HV-MLI)低温管道常处于深冷环境且要承受流体内压,在热-结构耦合作用下的受力较为复杂。为了研究HV-MLI低温管道各部件在复杂载荷作用下的响应状况,以某水平—竖直走向的L形HV-MLI低温管道为例,建立了热-结构耦合分析有限元模型,计算得出了不同工况下的管道温度场分布情况,以及管道中内管、外管、热桥、波纹管和绝热支撑上的应力及应力随各载荷的变化关系。分析结果表明:(1)绝热支撑和热桥是影响管道漏热量的主要部件,以输送LN_2为例,通过上述两个部件的漏热量分别占管道总漏热量的49.07%和49.32%;(2)内管、外管、弯头及热桥等部件应力较小且低于材料屈服极限,实际使用过程中不易发生危险;(3)波纹管应力随输送介质温度的降低和补偿内管长度的增加而增大,水平管段波纹管的应力较高,是管道中的危险部件;(4)内管所受内压是影响绝热支撑应力的主要因素,随内管内压的增大,水平管段与竖直管段中离弯头最近的绝热支撑应力大幅增加,而远离弯头的其他位置处的绝热支撑应力变化不大,因而可适当增加离弯头最近的绝热支撑厚度,同时减少远离弯头处支撑的厚度,以便在保证强度的同时减少漏热量。     

芳纶纤维增强PE-RT管耐高温性能的试验研究

柔性复合管具有超高强度、高模量、耐酸碱腐蚀、重量轻等优良性能,但其耐高温性能却较差,存在一定的安全隐患。为此,以内衬层为高温聚乙烯（PE-RT）、增强层为芳纶纤维的柔性复合管为试验样品,利用高温高压釜、差热扫描仪等设备开展了不同工况、不同温度条件下的试验研究,以及整管承压能力和1 000 h存活试验。结果表明：①在环境相容性试验中,高温对柔性复合管内衬层PE-RT的重量、维卡软化温度、力学性能及结构组成影响不大,但是对增强层芳纶纤维的拉伸性能、整管水压爆破影响较明显;②导致整管承压能力下降的原因是增强层在受内压的过程中,芳纶纤维发生形变和断裂;③随着温度上升,会导致分子热运动的解取向和结晶,非晶取向降低,结晶度、晶区取向因子逐渐升高,大分子链的解取向增加,拉伸强度下降。结论认为,该类型柔性复合管能顺利通过1 000 h存活试验,推荐在工况介质温度不大于95 ℃、内压不大于4 MPa下使用。     

压扁阻断对聚乙烯燃气管道力学性能的影响

压扁阻断是基于聚乙烯(PE)管道良好的韧性而设计的专用管线施工及抢险维修技术，近年来得到了广泛的应用。但是不规范的压扁阻断会引起PE管道损伤，缩短其使用寿命，严重影响燃气管网的安全运行。为了创建安全高效的压扁阻断工艺流程、保证PE燃气管道的安全运行，采用实验室试验与有限元模拟相结合的方法，探究了压扁阻断对PE管道力学性能的影响规律，重点分析了挤压速度、管壁压缩率、挤压棒尺寸、管道和挤压棒之间摩擦系数等对管道最大应力和塑性应变的影响情况。研究结果表明：①压扁阻断后的PE管道耳朵处的弹性模量和屈服应力仅为初始值的17%和72%；②管道最大载荷、最大应力和最大塑性应变随挤压速度、管壁压缩率的增大而增大；③减小挤压棒尺寸虽然会降低最大挤压载荷，但却能明显增大管道最大应力和塑性应变；④降低管道和挤压棒之间的摩擦系数有利于减小管道最大应力和塑性应变。结论认为，压扁阻断会引起PE管道力学性能的衰退，建议给压扁阻断后的PE管道尤其是耳朵处施加必要的防护措施；同时，增大挤压工具尺寸、减小管道和挤压棒之间的摩擦系数，可以减小管道应力和塑性应变，有利于PE管道的安全运行。     

纤维增强复合材料柔性管强度校核及截面设计

在海洋油气勘探中,海洋立管和海底管道采用复合材料柔性管可以弥补钢管使用中存在的耐腐蚀性差、质量大以及安装成本高等诸多不足.但在对柔性管进行安装分析前,需要明确柔性管的类型和规格,并根据安装作业和在位使用的要求对柔性管进行截面设计.为此,根据设计载荷的要求,利用ABAQUS软件建立了纤维增强复合材料柔性管的有限元模型,根...     

螺旋缝埋弧焊管的水压和稳压试验及残余应力

对外径 660mm、壁厚 7 1mm国产内胀成形X60钢级螺旋缝埋弧焊管的未水压、水压后和稳压后 3种管段样品 ,用机械切割应力释放法进行了内外表面残余应力的测试。试验结果分析表明 ,油气输送管出厂前的水压试验以及油气管道施工完毕后的稳压试验均会使螺旋缝埋弧焊管内外表面总体残余应力分布趋于均匀 ,并且明显降低内表面残余应力 ,特别是对呈残余拉应力的焊缝区域作用更大。研究分析认为 ,把我国螺旋缝埋弧焊管水压试验压力从 0 9SMYS提高到1 0SMYS ,甚至接近焊管屈服强度 ,可消除或降低螺旋缝埋弧焊管有害的残余拉应力。