[發明專利]一種柔性復合管服役壽命試驗預測方法

在審

• 申請號: 202110554142.2
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN114624096A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 魏斌
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/18;G01N3/307;G01N3/36
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發明提供了一種柔性復合管服役壽命試驗預測方法，是一種通過在模擬管道輸送介質中對柔性復合管進行高溫加速試驗數據預測柔性復合管預期壽命的方法。采用提高溫度加速試驗的方法，將試驗溫度(較高溫度)、試驗時間(較短時間)并在含有模擬管道輸送介質中柔性復合管發生失效內壓強度試驗數據，基于時間?溫度轉換原理，轉換為管道設計溫度(較低溫度)、預期壽命(較長時間)和輸送介質中柔性復合管發生失效的內壓強度預測數據，通過數據擬合得到柔性復合管內壓強度失效值與失效時間的擬合方程，設定不同管材失效強度閾值，計算得到管材預期壽命。

【技術領域】

本發明涉及石油天然氣行業管道技術領域，特別涉及一種柔性復合管服役壽命試驗預測方法。

【背景技術】

隨著石油天然工業的快速發展，石油和天燃氣開采、油氣集輸及注入、污水處理等領域需要大量的壓力管道。油氣井開采流體普遍具有一定的腐蝕性，使碳鋼管道經常遭受到劇烈的腐蝕。柔性復合管是近十年發展的油氣集輸用非金屬管材，已廣泛應用于腐蝕性嚴重的原油、天然氣、污水等流體輸送領域。

柔性復合管通常有三層結構。最內層由熱塑性塑料管(譬如高密度聚乙烯、聚丙烯、尼龍等)構成，最內層熱塑性塑料管與管道輸送流體直接接觸；中間層由增強纖維(譬如滌綸纖維、芳綸纖維或碳纖維等)構成，增強纖維承擔管道內壓和軸向載荷；最外層為保護層，通常由聚乙烯構成。

柔性復合管雖然具有良好的耐腐蝕性能，但在含有水、H₂S、CO₂、Cl^-等腐蝕性介質的油氣田集輸環境中，仍出現了較多的失效案例。柔性復合管的服役壽命主要由管材特性、輸送介質類型、環境參數、應力狀態決定。準確地進行柔性復合管的服役壽命預測，對于消除壓力管道事故隱患、制訂有效的檢修計劃和充分利用管材的有效強度都具有重要的理論意義和工程實際價值。

GB/T 18252-2000提出了采用外推法對熱塑性塑料管材長期靜液壓強度的測定，該方法需要1年時間用來做測定。發明專利ZL201410721347.5公開了一種基于線性回歸采用靜水壓剩余強度法來預測柔性復合管壽命的方法。

但上述測定方法中，采用的試驗介質都為清水，清水環境對柔性復合管造成的腐蝕和結構損傷非常有限，柔性復合管在清水環境中往往具有更長的服役壽命。但是，石油、天然氣流體普遍具有一定的腐蝕性，腐蝕性介質會造成熱塑性塑料管材老化、化學結構和性能發生變化從而降低或喪失使用性能。現有方法采用試驗介質不符合石油天然氣領域的實際工況環境，而且，現有方法通常采用短期試驗數據擬合的曲線進行外推而計算管材長期性能，采用現有方法預測的管材壽命將偏于危險。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種柔性復合管服役壽命試驗預測方法，以解決現有技術中短期試驗數據與管材長期預期性能之間無法建立對應數量關系、以及未考慮管道輸送介質的腐蝕性對管材壽命的影響問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種柔性復合管服役壽命試驗預測方法，包括以下步驟：

步驟1，由復合管的運行溫度和提高溫度確定試驗溫度，所述提高溫度由管材設計壽命和試驗時間確定；

步驟2，將填充有試驗介質的復合管試樣放置在恒溫水槽或環境試驗箱中，放置至復合管試樣的溫度和所處環境溫度相同，得到調整狀態后的復合管試樣；

步驟3，將調整狀態后的復合管試樣進行爆破試驗，確定單次爆破失效時間的平均值，以及單次爆破強度值的平均值；

步驟4，將調整狀態后的復合管試樣在環境試驗箱中進行靜液壓失效試驗，確定復合管試樣在各個試驗壓力下的失效時間；

步驟5，通過時間溫度轉換原理，將單次爆破失效時間的平均值轉換為基準預測時間，將各個壓力下的失效時間轉換為失效預測時間；