柔性复合管内衬层在介质中的性能变化规律研究

全娇娇

（西安石油大学 材料科学与工程学院，陕西西安710065）

1 柔性复合管内衬层

柔性复合管属于增强热塑性塑料复合管，是一种压力管道。管壁一般由三层组成，外层采用聚烯烃材料作为功能保护层，如，抗刮擦，耐候等；中间层为双层或多层的增强材料层[1-2]；内层可以是具有耐腐蚀性、耐磨损、阻燃、抗静电等功能的聚乙烯、聚丙烯、耐热聚乙烯、尼龙等热塑性塑料。柔性复合管的主要特点是能承受较高工作压力，还保持了塑料管道质轻、耐腐蚀及韧性足够好的优点。柔性复合管有专用的焊接转换接头与输出管线连接，复合管与复合管之间以螺纹连接最为常用[3]。连接前应将接头密封面擦拭干净，涂抹专用的润滑脂，放入专用的密封垫。

由于柔性复合管具有强度高，耐高压，不易腐蚀，表面光滑，摩阻系数小，传热系数低，柔性好，使用时间长，绝热性能好，不用防腐处理和增加保温层，操作方便，便于运输，抗低温冲击性能好等优点，柔性复合管在石油行业的运用越来越广泛，所以对柔性复合管的评价变的尤为重要。而对柔性复合管进行评价时，内衬层评价是其中必不可少的部分。熟练掌握内衬层材料在介质中的性能变化规律是柔性复合管管应用的基础。

2 内衬层在介质中的性能变化规律研究

2.1 尺寸质量变化

对比高温高压釜浸泡试验前后材料的质量尺寸变化，分别测量原始态与浸泡后试样的尺寸质量，经分析，原始态试样与高温高压釜浸泡后的试样在尺寸质量上的变化不是特别明显，轻微的增大可以看作是试样内渗入少量介质变得肿胀。从而可以得出：柔性复合管内衬层材料在介质中尺寸以及质量不会发生较大的变化。

2.2 密度变化

对比高温高压釜浸泡实验前后材料的密度变化，分别测量原始态与浸泡后试样的密度，建立材料密度变化规律，得到图1曲线。

经分析，试样浸泡前后密度发生明显变化，随着浸泡时间的增长，试样密度不断降低，且高温高压釜温度越高，密度越低。

图1 浸泡前后的密度变化图

2.3 维卡软化温度变化

对比高温高压釜浸泡实验前后材料的维卡软化温度变化，分别测量原始态与浸泡后试样的维卡软化温度，建立材料维卡软化温度变化规律，得到图2曲线。

图2 浸泡前后的维卡软化温度变化图

经分析，试样浸泡前后维卡软化温度发生明显变化，随着浸泡时间的增长，试样维卡软化温度不断降低，且高温高压釜温度越高，维卡软化温度越低。

2.4 拉伸强度变化

将高温高压釜浸泡后的试样分别沿纵向主轴恒速拉伸，直至断裂，测量在这一过程中试样承受的负荷及其伸长。建立试样应力-应变曲线图，如图3～图5所示。比较拉伸强度的变化，得出拉伸强度的变化规律。

图3 600C应力-应变曲线图

图4 750C应力-应变曲线图

图5 900C应力-应变曲线图

经应力-应变图3～图5分析，试样的拉伸屈服强度与在高温高压釜中的浸泡时间以及温度均有关。通过应力-应变曲线图对比可以得知：同一温度下，浸泡的时间越长，拉伸屈服强度越小；而浸泡时间相同是时，温度越大，拉伸屈服强度越小。

3 结论

柔性复合管内衬层材料在高温高压釜模拟介质中，随着温度和浸泡时间的不同，材料的性能也发生相应的变化，通过研究不同温度，不同浸泡时间下的材料各个性能，可以得到以下性能变化规律：

1）柔性复合管内衬层材料在介质中随着浸泡时间和温度的不同，尺寸和质量不会发生较大的变化，轻微的变化率可以看作是试样内渗入少量介质溶液而造成质量略微增大。

2）柔性复合管内衬层材料在介质中密度会发生明显变化，随着浸泡时间增加，试样密度不断降低，且液相温度越高，密度越低。

3）柔性复合管内衬层材料在介质中的维卡软化温度会随着浸泡时间和温度的不同发生比较明显的变化。相同液相温度下，浸泡时间越长，维卡软化温度越低。且液相温度越高，维卡软化温度越低。

4）柔性复合管内衬层材料的拉伸屈服强度会随着浸泡时间和液相温度的不同而发生相应的变化。同一温度下，浸泡的时间越长，拉伸屈服强度越小；而浸泡时间相同时，温度越大，拉伸屈服强度越小。