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复合软管的在位状态及性能
发布时间:2018-06-07        浏览次数:153        返回列表
 复合软管一般是以加强骨架、合成树脂茹结剂和塑料制品经过一定的成型方法制作而成的新型管道。目前,国外一些发达国家的复合软管工业已经发展得相当成熟,已经广泛应用于化工、石油、城市建设等相关领域。但是由于复合软管结构的复杂性,导致无法对复杂工作环境下的复合软管的力学行为进行精确预测,复合软管在使用过程中经常出现由于管内泄露,端部脱扣甚至发生软管爆裂等质量问题。目前的传统理论与经验方法尚无法解决此类问题。
本文提出了一种利用有限元法计算螺旋钢带弹性模量的方法,解决了用传统的实验方法难以确定此类螺旋钢带弹性模量的问题。基于上述方法计算出的螺旋钢带的弹性模量,对钢带缠绕增强塑料复合软管的单向拉伸、弯曲、扭转载荷下的力学性能进行了数值模拟分析。为了对数值模拟结果进行验证,分别对复合软管进行单向拉伸、弯曲、扭转实验。
复合软管是由多种不同材料组成的,不同材料位于不同层,所起作用也各不相同,使软管的性能得到提高,特别是应用了金属材料,极大地提高了软管的性能。
国产复合软管一般由五层构成,由内向外依次为内衬层(聚乙烯)、金属增强层(钢带层)、隔离层、金属保护层(钢带层)、非金属保护层(聚乙烯)。
复合软管在位状态主要需考虑三个问题,一是内压,二是内衬层外压压溃,三是垂向稳定性。涠洲6-1平台三口井的气举压力为7MPa,气举量为5万m³/d,根据海底管道水力计算结果,确定复合软管内径及压力。
复合软管在运行期间需要承受的最大内压为16.9MPa,此外由于输送介质为高压气体,对于复合软管还需要考虑软管爆破压力大于等于39MPa。复合软管结构复杂,无法准确模拟计算复合软管的承压能力,因此需要用试验的方法测定复合软管的承压能力。考虑可能出现的情况,需要进行如下试验,以验证复合软管能否满足本项目的压力要求。
1、静水压力试验
考虑水压测试应满足试验压力16.9MPa的要求,需要对复合软管的承压能力进行验证。对复合软管试件充水打压,进行静水压力试验,同时在打压检验过程中需要时刻检测管道的伸长变形量,保证管道的变形不对管材的承压能力造成影响。
试验判断条件:在试验压力)16.9MPa情况下,根据APISPEC17)规范的要求,稳压24h,压降≤4%,复合软管无破坏、无泄漏,接头无变形和损坏。
2、静气体压力试验
考虑到管道的输送介质是气体,需要对复合软管在气体介质条件下的承压能力进行验证。
试验方法与静水压力试验方法类似,不同的是需要把打压设备换成气体增压泵,另外气体压力试验比较危险,需要在空旷的环境下,并且与人保持一定的安全距离。
试验判断条件:试验压力≥16.9MPa,根据APISPEC17)规范的要求,稳压24h,压降≤4%,复合软管无破坏、无泄漏,接头无变形和损坏。
3、高温静水压力试验
考虑输送管道进口端的温度为55℃,需要对复合软管在高于此温度下的承压能力进行验证。
试验方法与静水压力试验方法不同的是需要把试件放入恒温水箱中,其他与静水压力试验一致。
试验判断条件:在70℃恒温水中,试验压力≥16.9MPa,根据APISPEC17j规范的要求,稳压24h,压降≤4%,复合软管无破坏、无泄漏,接头无变形和损坏。
4、弯曲静水压力试验
考虑到复合软管在平台端有弯曲段.起膨胀弯作用,需要对复合软管在最小弯曲半径条件下的承压能力进行验证。
试验方法与静水压力试验方法基本一致,不同的是需要把复合软管试件弯曲,使其达到最小弯曲半径状态。
试验判断条件:在试验压力≥16.9MPa情况下,根据APISPEC17J规范的要求,稳压24h,压降≤4%,复合软管无破坏、无泄漏,接头无变形和损坏。
5、爆破压力试验
为保障管道输送气体的安全,满足爆破压力39MPa的要求,需要对复合软管的最高承压能力进行验证。
试验方法与静水压力试验方法相同,但是需要对试件缓慢加压直到试件破坏。
试验判断条件:在试验爆破压力超过39MPa情况下,根据APIRP17B规范的要求,接头无变形和损坏。