柔性復合管內襯層在介質中的性能變化規律研究

全嬌嬌

（西安石油大學 材料科學與工程學院，陜西西安710065）

1 柔性復合管內襯層

柔性復合管屬于增強熱塑性塑料復合管，是一種壓力管道。管壁一般由三層組成，外層采用聚烯烴材料作為功能保護層，如，抗刮擦，耐候等；中間層為雙層或多層的增強材料層[1-2]；內層可以是具有耐腐蝕性、耐磨損、阻燃、抗靜電等功能的聚乙烯、聚丙烯、耐熱聚乙烯、尼龍等熱塑性塑料。柔性復合管的主要特點是能承受較高工作壓力，還保持了塑料管道質輕、耐腐蝕及韌性足夠好的優點。柔性復合管有專用的焊接轉換接頭與輸出管線連接，復合管與復合管之間以螺紋連接最為常用[3]。連接前應將接頭密封面擦拭干凈，涂抹專用的潤滑脂，放入專用的密封墊。

由于柔性復合管具有強度高，耐高壓，不易腐蝕，表面光滑，摩阻系數小，傳熱系數低，柔性好，使用時間長，絕熱性能好，不用防腐處理和增加保溫層，操作方便，便于運輸，抗低溫沖擊性能好等優點，柔性復合管在石油行業的運用越來越廣泛，所以對柔性復合管的評價變的尤為重要。而對柔性復合管進行評價時，內襯層評價是其中必不可少的部分。熟練掌握內襯層材料在介質中的性能變化規律是柔性復合管管應用的基礎。

2 內襯層在介質中的性能變化規律研究

2.1 尺寸質量變化

對比高溫高壓釜浸泡試驗前后材料的質量尺寸變化，分別測量原始態與浸泡后試樣的尺寸質量，經分析，原始態試樣與高溫高壓釜浸泡后的試樣在尺寸質量上的變化不是特別明顯，輕微的增大可以看作是試樣內滲入少量介質變得腫脹。從而可以得出：柔性復合管內襯層材料在介質中尺寸以及質量不會發生較大的變化。

2.2 密度變化

對比高溫高壓釜浸泡實驗前后材料的密度變化，分別測量原始態與浸泡后試樣的密度，建立材料密度變化規律，得到圖1曲線。

經分析，試樣浸泡前后密度發生明顯變化，隨著浸泡時間的增長，試樣密度不斷降低，且高溫高壓釜溫度越高，密度越低。

圖1 浸泡前后的密度變化圖

2.3 維卡軟化溫度變化

對比高溫高壓釜浸泡實驗前后材料的維卡軟化溫度變化，分別測量原始態與浸泡后試樣的維卡軟化溫度，建立材料維卡軟化溫度變化規律，得到圖2曲線。

圖2 浸泡前后的維卡軟化溫度變化圖

經分析，試樣浸泡前后維卡軟化溫度發生明顯變化，隨著浸泡時間的增長，試樣維卡軟化溫度不斷降低，且高溫高壓釜溫度越高，維卡軟化溫度越低。

2.4 拉伸強度變化

將高溫高壓釜浸泡后的試樣分別沿縱向主軸恒速拉伸，直至斷裂，測量在這一過程中試樣承受的負荷及其伸長。建立試樣應力-應變曲線圖，如圖3～圖5所示。比較拉伸強度的變化，得出拉伸強度的變化規律。

圖3 600C應力-應變曲線圖

圖4 750C應力-應變曲線圖

圖5 900C應力-應變曲線圖

經應力-應變圖3～圖5分析，試樣的拉伸屈服強度與在高溫高壓釜中的浸泡時間以及溫度均有關。通過應力-應變曲線圖對比可以得知：同一溫度下，浸泡的時間越長，拉伸屈服強度越小；而浸泡時間相同是時，溫度越大，拉伸屈服強度越小。

3 結論

柔性復合管內襯層材料在高溫高壓釜模擬介質中，隨著溫度和浸泡時間的不同，材料的性能也發生相應的變化，通過研究不同溫度，不同浸泡時間下的材料各個性能，可以得到以下性能變化規律：

1）柔性復合管內襯層材料在介質中隨著浸泡時間和溫度的不同，尺寸和質量不會發生較大的變化，輕微的變化率可以看作是試樣內滲入少量介質溶液而造成質量略微增大。

2）柔性復合管內襯層材料在介質中密度會發生明顯變化，隨著浸泡時間增加，試樣密度不斷降低，且液相溫度越高，密度越低。

3）柔性復合管內襯層材料在介質中的維卡軟化溫度會隨著浸泡時間和溫度的不同發生比較明顯的變化。相同液相溫度下，浸泡時間越長，維卡軟化溫度越低。且液相溫度越高，維卡軟化溫度越低。

4）柔性復合管內襯層材料的拉伸屈服強度會隨著浸泡時間和液相溫度的不同而發生相應的變化。同一溫度下，浸泡的時間越長，拉伸屈服強度越小；而浸泡時間相同時，溫度越大，拉伸屈服強度越小。