柔性復(fù)合管內(nèi)襯層在介質(zhì)中的性能變化規(guī)律研究

全嬌嬌

（西安石油大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065）

1 柔性復(fù)合管內(nèi)襯層

柔性復(fù)合管屬于增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)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(hù)層，如，抗刮擦，耐候等；中間層為雙層或多層的增強(qiáng)材料層[1-2]；內(nèi)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(fù)合管的主要特點(diǎn)是能承受較高工作壓力，還保持了塑料管道質(zhì)輕、耐腐蝕及韌性足夠好的優(yōu)點(diǎn)。柔性復(fù)合管有專用的焊接轉(zhuǎn)換接頭與輸出管線連接，復(fù)合管與復(fù)合管之間以螺紋連接最為常用[3]。連接前應(yīng)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(fù)合管具有強(qiáng)度高，耐高壓，不易腐蝕，表面光滑，摩阻系數(shù)小，傳熱系數(shù)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(yùn)輸，抗低溫沖擊性能好等優(yōu)點(diǎn)，柔性復(fù)合管在石油行業(yè)的運(yùn)用越來越廣泛，所以對柔性復(fù)合管的評價變的尤為重要。而對柔性復(fù)合管進(jìn)行評價時，內(nèi)襯層評價是其中必不可少的部分。熟練掌握內(nèi)襯層材料在介質(zhì)中的性能變化規(guī)律是柔性復(fù)合管管應(yīng)用的基礎(chǔ)。

2 內(nèi)襯層在介質(zhì)中的性能變化規(guī)律研究

2.1 尺寸質(zhì)量變化

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

2.2 密度變化

對比高溫高壓釜浸泡實(shí)驗(yàn)前后材料的密度變化，分別測量原始態(tài)與浸泡后試樣的密度，建立材料密度變化規(guī)律，得到圖1曲線。

經(jīng)分析，試樣浸泡前后密度發(fā)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(shí)驗(yàn)前后材料的維卡軟化溫度變化，分別測量原始態(tài)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(guī)律，得到圖2曲線。

圖2 浸泡前后的維卡軟化溫度變化圖

經(jīng)分析，試樣浸泡前后維卡軟化溫度發(fā)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(qiáng)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(fù)荷及其伸長。建立試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖，如圖3～圖5所示。比較拉伸強(qiáng)度的變化，得出拉伸強(qiáng)度的變化規(guī)律。

圖3 600C應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖

圖4 750C應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖

圖5 900C應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖

經(jīng)應(yīng)力-應(yīng)變圖3～圖5分析，試樣的拉伸屈服強(qiáng)度與在高溫高壓釜中的浸泡時間以及溫度均有關(guān)。通過應(yīng)力-應(yīng)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(qiáng)度越??；而浸泡時間相同是時，溫度越大，拉伸屈服強(qiáng)度越小。

3 結(jié)論

柔性復(fù)合管內(nèi)襯層材料在高溫高壓釜模擬介質(zhì)中，隨著溫度和浸泡時間的不同，材料的性能也發(fā)生相應(yīng)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(guī)律：

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

2）柔性復(fù)合管內(nèi)襯層材料在介質(zhì)中密度會發(fā)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(fù)合管內(nèi)襯層材料在介質(zhì)中的維卡軟化溫度會隨著浸泡時間和溫度的不同發(fā)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(fù)合管內(nèi)襯層材料的拉伸屈服強(qiáng)度會隨著浸泡時間和液相溫度的不同而發(fā)生相應(yīng)的變化。同一溫度下，浸泡的時間越長，拉伸屈服強(qiáng)度越??；而浸泡時間相同時，溫度越大，拉伸屈服強(qiáng)度越小。