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。     

海底油气输送管道材料开发和应用现状

阐述了国内外海底油气输送管道的发展现状,分析了海底油气管道材料的发展趋势和技术需求。针对海底油气管道的特点,指出抗大变形、高疲劳性能、大径厚比是未来海底管道低碳合金钢材料的主要发展方向;在海底油气管道的腐蚀方面,以耐蚀合金为衬里的双金属复合管及非金属柔性管是耐H₂S/CO₂气田集输管线材料的主要发展方向;未来冶金复合管和机械复合管的优选,需要根据两种产品的研究发展情况来确定;应提高柔性管的自主开发和制造能力,加强对柔性管设计和生产装备的研究。     

地面集输用柔性复合管开裂失效原因分析

近年来,柔性复合管由于其优异的耐腐蚀性和可盘卷性能,在国内油田被大规模推广应用。随着应用范围的进一步扩大,出现了部分失效事故。通过对国内某油田集输管道用柔性复合管现场截取的泄漏管段开展的外观尺寸、化学成分及物理性能检测等,分析引起其开裂失效的原因。结果表明该柔性复合管失效原因主要有两个方面:1)内衬层材料的维卡软化温度远低于实际使用温度和设计温度,在运行中将导致内衬层发生软化而使其强度明显下降;2)增强层纤维缠绕间隙较大且不均匀,由此导致该柔性复合管承载能力不足而发生了断裂失效。     

双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法

目的建立双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法,为双金属复合管在高酸性气田现场应用提供依据。 方法针对双金属复合管环焊缝在高酸性环境中的主要腐蚀类型,参考标准Q/SY 06018-2016中冶金复合管直焊缝和堆焊层腐蚀评价内容,确定以晶间腐蚀、抗SCC/SSC性能、点腐蚀、模拟工况腐蚀为评价指标,并通过整管段试验验证评价结果的双金属复合管环焊缝耐蚀性能评价方法,同时以国产L360/825冶金复合管环焊缝为例对建立的评价方法进行验证。 结果通过使用建立的方法对L360/825双金属复合管环焊缝耐蚀性能进行评价,验证了评价方法有效可靠,评价结果显示L360/825双金属复合管环焊缝具有良好的耐蚀性能。 结论建立的评价方法可以直接应用于高酸性气田用双金属复合管的环焊缝耐蚀性能评价,为双金属复合管的现场应用提供依据。      

井下柔性复合管注水技术及应用

目前长庆油田采出水腐蚀结垢严重，导致钢制防腐油管使用寿命较短。通过力学计算及结构材料优选，研发了不同管径的井下柔性复合管并进行了相关的管柱强度校核、有限元分析及室内性能评价，形成了适用于采出水回注井的井下柔性复合管注水工艺管柱系列。现场试验32口井，试验成功率100%，截至2016年5月试验井的最长注水时间已达4年。开展了12井次的取样性能检测，表明井下柔性复合管具有良好的防腐性能，可有效提高注水管柱使用寿命，预计使用寿命达10年以上，是钢制防腐油管使用寿命的2倍以上，同时该工艺可有效降低作业强度和生产成本，具有广阔的推广应用前景。     

地面集输用柔性复合管爆管失效原因分析

为查明国内某油田集输管道用柔性复合管爆管失效原因,对现场失效及未失效位置管道进行取样并评价.通过失效管段的外观形貌、化学成分及物理性能检测等,分析引起其开裂失效的原因.对未失效管段进行静水压及爆破试验评价,分析其常规状态下承内压性能.为验证由于扭曲导致整管承压性能降低,在三种角度下(30°、60°和90°)开展扭转试验...     

集输油用非金属柔性复合管研制与性能评价

针对油气田地面集输管线腐蚀泄露、结蜡堵塞问题，研究开发了一种高性能油气介质相容性好、内压强度高的非金属柔性复合管，并对制备的非金属柔性复合管内衬层进行油品介质相容性试验以及相关力学性能评价。结果表明，在温度70℃、压力10 MPa、0号柴油介质下浸泡1 080 h后，内衬管氧化诱导时间（OIT）衰减率为14.3%，远小于普通PE100管材的衰减率（56.9%）；拉伸强度衰减率为8.01%，低于普通PE100管材（18.05%），具有较好的耐介质相容性。对制备的DN50 mm非金属柔性复合管进行评价，爆破压力可达37.2 MPa，在最小弯曲半径600 mm下，全周期循环弯曲10次未出现开裂，循环后爆破强度为31.2 MPa。通过长期静液压试验预测寿命表明，在40～50℃和使用压力为9.6 MPa工况下，该管材可正常服役50年。产品各项性能完全满足GB/T38725.2—2020和SY/T 6662.2—2020相关要求，为油气田地面集输道提供了新的选择。     

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。     

恒安泰的匠心

正二十多年来,恒安泰用工匠精神铸造精品。2017年十一前夕,在举国上下迎接祖国诞生68周年、喜迎党的十九大之际,我国复合柔性管产业领军企业——河北恒安泰油管有限公司(以下简称恒安泰)又传来好消息——由恒安泰公司承担的国家"863"计划深海海管项目,在浙江舟山海洋产业区建成投产。这是恒安泰继全国首创柔性复合管产业及全球首创井下柔性复合管之后,第三项全国首创的科技成果。由于其开发的柔性复合管产品具有     

拉伸作用下复合材料柔性管失效预测

复合材料柔性管凭借其结构优势，逐渐成为钢制管道的主要替代品。为深入理解其拉伸性能的影响机制，基于三维弹性力学理论对纤维增强热塑性柔性管的拉伸性能进行了深入探讨。在考虑材料非线性力学行为的基础上建立了柔性管三维力学模型，并结合三维Hashin-Yeh失效准则与非线性刚度退化模型，对柔性管在拉伸荷载作用下的损伤失效进行了分析。采用拉伸试验对理论模型进行验证，并采用理论模型开展缠绕角度及径厚比等参数的影响分析。研究结果表明：模型与试验结果对比符合度较好；缠绕角度对柔性管在拉伸工况下的应力分布有较为明显的影响，且直接影响柔性管的失效荷载和失效模式发生的顺序；增强层的首层失效和最终失效载荷随着径厚比的增加而增加，但径厚比并不影响失效模式的发生顺序。研究结论可为复合柔性管的设计制造提供重要参考。     

双金属复合管防腐技术研究进展

随着油田开发的延续,油田地面管线面,临的腐蚀环境越来越恶劣,特别在一些高酸性气田,地面管线的腐蚀问题十分严重.目前应根据油气田地面管线腐蚀环境特点和防腐技术要求,立足国内双金属复合管生产现状和技术水平,借鉴国外双金属复合管的应用经验和规范要求,开展双金属复合管及其焊缝在可能的腐蚀环境中的腐蚀行为与耐蚀性能研究,从而建立双金属复合管焊缝耐蚀性能评价方法,明确油气田地面管线用双金属复合管的技术规范和焊接工艺要求.     

机械复合管基管壁厚计算方法探讨

机械复合管具备良好的抗腐蚀性能和经济性能,应用前景广阔。机械复合管现行设计规范规定其基管壁厚按照设计压力计算,不考虑耐蚀合金内衬的承压作用。为避免基管和内衬分层,机械复合管制造规范要求基管和内衬具有一定的紧密度,这将导致两种管层间产生残余接触压力。残余接触压力和内衬承压的综合影响可能导致基管承压不同于设计压力,需进一步量化上述作用压力,以评估现行计算方法的适应性。基于机械复合管紧密度要求,推算了内衬和基管的残余接触压力,分析了基管在内压下的实际受力情况,提出了另一种基管壁厚计算方法,并探讨了设计规范基管壁厚计算公式的适用性。研究表明,成管紧密度越高,则残余接触压力越大;本文提出的计算方法考虑了内衬承受内压和残余接触压力对基管壁厚计算的影响;中高压下,现行规范基管壁厚计算选取结果高于本文计算方法,说明现行规范计算结果可靠,但本文的计算结果更具经济性。本文的研究成果为集输系统用机械复合管的精细化设计提供了一定的参考与借鉴。     

轴向拉伸下非粘结柔性管抗拉铠装层力学响应

与传统管道相比,海洋非粘结柔性管具有良好的柔韧性与适用性,逐渐成为深海油气运输的核心装备。柔性管在海洋中受到巨大的拉伸载荷,其响应规律的研究对柔性管的设计及应用具有重要意义。鉴于此,采用有限元法建立了柔性管的完全三维等效模型,分析了轴向拉伸载荷下柔性管在抗拉铠装层出现损伤的条件下以及存在其他不同外载荷条件下的响应,并对不同情况下所得的拉伸刚度进行了比较。分析结果表明：抗拉铠装层的损伤会出现不同程度的应力集中现象,并且在一定程度上降低柔性管的拉伸刚度,其中抗拉铠装层的外层损伤与内层损伤对拉伸刚度的影响差别并不明显;其他外载荷也会对柔性管拉伸响应产生相应的影响,如适当大小的静水压力会增强柔性管的拉伸刚度,但过大的静水压力会使柔性管骨架层压溃和塌陷,扭矩会相对降低柔性管的拉伸刚度。研究结果可对柔性管的设计制造以及其应用中预测柔性管的刚度变化起到参考作用。     

海洋用CRA双金属复合管管端全自动堆焊工艺改进

针对海洋用CRA双金属复合管薄壁基管堆焊过程中出现显著的管端缩径,机械加工后管端尺寸超差这一问题,设计了工艺革新及改进方案。通过采用优化焊接工艺参数和调整管端机械加工工艺等措施,使得双金属复合管管端机械加工后的尺寸满足了设计要求,同时Fe的稀释率降低。堆焊后对堆焊层进行拉伸试验、冲击试验、硬度测试、金相组织观察以及晶间腐蚀试验,结果表明,堆焊层的力学性能良好,且具备较好的耐腐蚀性能。     

增强热塑性复合管在酸性环境下的耐蚀性能

增强塑料复合管被认为是解决酸性气田地面集输管道腐蚀问题的有效手段之一,内衬层、增强层与金属连接接头的耐蚀性能是增强热塑性复合管整体防腐性能的决定性因素。为此,采用高温高压釜、材料试验机、维卡软化温度测定仪和红外光谱仪等设备,测试了一种玻纤增强热塑性复合管内衬层、增强层与金属连接接头在模拟酸性环境（总压为10 MPa,H₂S分压为0.6 MPa,CO₂分压为0.25 MPa,温度为80 ℃）下的耐腐蚀性能。结果表明：经高温高压环境浸泡试验后,内衬层材料PVDF及玻纤增强树脂层均发生了溶胀增重（增重率小于1％）,PVDF拉伸强度下降了3.15％,维卡软化温度下降了3.4 ℃,PVDF结构成分未发生明显变化,玻纤树脂增强层拉伸强度下降了13.11％,PVDF和玻纤增强树脂适合作为酸性环境下应用的复合管机构材料;3种金属接头材质在模拟环境中腐蚀速率高低次序为：L360NS＞316L＞Alloy825,镍基合金825和316L属于轻度腐蚀,适合作为连接接头材料     

双金属复合管内衬塌陷问题与建议

双金属复合管在油气生产集输现场应用过程中较易出现内衬层塌陷问题,使得管道通球作业和管道预防性内检测无法进行,难以掌握管道运行状况;同时,内衬塌陷使得管道运输能力降低,严重影响管道正常运行。介绍了塔里木油田应用的双金属复合管所采用的三种复合制造工艺,通过对比分析不同工艺制造的复合管运行情况,得出内衬层塌陷主要原因为水下复合制造工艺的缺陷,制造过程中内衬层与基管之间存在未排尽的水蒸汽与空气,在管道受热时水蒸汽与空气膨胀引起内衬塌陷;而采取液压法与旋压法制造的复合管暂未发现内衬塌陷。提出了后续站场建设采用液压法与旋压法制造的复合管,并采用机械性能更好的双相不锈钢2205材质作为内衬的建议。     

L415/N08825复合管硫化物应力腐蚀开裂及失重腐蚀研究

为了研究复合管的耐蚀性能,对L415/N08825复合管母材及焊缝在H_2S/CO_2环境中,进行了抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验和不同压力下的高温高压失重腐蚀试验研究。720 h硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验结果显示,3个试样均未发生断裂,在10倍放大镜下观察所有试样表面均未发现裂纹;不同压力失重腐蚀试验结果显示,L415/N08825复合管复层母材和焊缝试样的平均腐蚀速率较小,试样表面均未观察到明显的腐蚀痕迹。研究结果表明,试验用L415/N08825复合管母材与焊缝耐蚀性良好。     

20钢+316L不锈钢双金属复合管的焊接技术和焊接方法

针对雅克拉凝析气田的强腐蚀性,结合目前双金属复合管的发展和现场应用试验,集输管道采用了抗腐蚀性能较好的20钢+316L双金属复合管。文章从复合管基管材料、内衬层材料及其焊接性能出发,介绍了20钢+316L双金属复合管的焊接工艺及焊接方法。     

基于四点弯曲法的机械式复合管弯曲性能研究

为了研究机械式双金属复合管的弯曲性能,采用四点弯曲法对?准 219 mm×（11+3） mm的X65+316L的机械式双金属复合管进行了整体管弯曲试验。试验表明,当弯曲半径R≥100D时,复合管的内衬管管体没有发生塌陷变形与起皱现象,该弯曲变形过程不影响复合管的使用性能。因此,试验用双金属复合管的弯曲性能完全满足海洋石油天然气管道铺设的弯曲变形要求。     

元坝气田埋地柔性钢骨架复合管非开挖检测分析

目的为评估元坝气田污水输送复合管的完整性,提出了一种针对埋地柔性钢骨架复合管的非开挖检测方法。 方法该方法依据电位梯度值判定管道的完整性,首先使用交流电位差测量仪检测管线上方电位梯度值,判断管线防护层是否存在破损并确定破损点位置;然后对破损处电位梯度值进行分级,并确定防腐层破损程度;最后利用GPS定位测量仪对破损点进行精确定位。 结果利用该技术对元坝气田污水管线进行无损检测,共检测出5处防腐层破损点,开挖验证后发现各处防腐层均有不同程度的损伤,破损情况与检测结果吻合。 结论提出的非开挖检测方法可以实现埋地柔性钢骨架复合管的无损检测,可精确定位出柔性钢骨架复合管的防腐层破损点,检测结果准确可靠。 