一种柔性复合管服役寿命试验预测方法技术

本发明专利技术提供了一种柔性复合管服役寿命试验预测方法，是一种通过在模拟管道输送介质中对柔性复合管进行高温加速试验数据预测柔性复合管预期寿命的方法。采用提高温度加速试验的方法，将试验温度(较高温度)、试验时间(较短时间)并在含有模拟管道输送介质中柔性复合管发生失效内压强度试验数据，基于时间

【技术实现步骤摘要】
一种柔性复合管服役寿命试验预测方法


[0001]本专利技术涉及石油天然气行业管道
，特别涉及一种柔性复合管服役寿命试验预测方法。

技术介绍

[0002]随着石油天然工业的快速发展，石油和天燃气开采、油气集输及注入、污水处理等领域需要大量的压力管道。油气井开采流体普遍具有一定的腐蚀性，使碳钢管道经常遭受到剧烈的腐蚀。柔性复合管是近十年发展的油气集输用非金属管材，已广泛应用于腐蚀性严重的原油、天然气、污水等流体输送领域。
[0003]柔性复合管通常有三层结构。最内层由热塑性塑料管(譬如高密度聚乙烯、聚丙烯、尼龙等)构成，最内层热塑性塑料管与管道输送流体直接接触；中间层由增强纤维(譬如涤纶纤维、芳纶纤维或碳纤维等)构成，增强纤维承担管道内压和轴向载荷；最外层为保护层，通常由聚乙烯构成。
[0004]柔性复合管虽然具有良好的耐腐蚀性能，但在含有水、H2S、CO2、Cl
‑
等腐蚀性介质的油气田集输环境中，仍出现了较多的失效案例。柔性复合管的服役寿命主要由管材特性、输送介质类型、环境参数、应力状态决定。准确地进行柔性复合管的服役寿命预测，对于消除压力管道事故隐患、制订有效的检修计划和充分利用管材的有效强度都具有重要的理论意义和工程实际价值。
[0005]GB/T 18252
‑
2000提出了采用外推法对热塑性塑料管材长期静液压强度的测定，该方法需要1年时间用来做测定。专利技术专利ZL201410721347.5公开了一种基于线性回归采用静水压剩余强度法来预测柔性复合管寿命的方法。
[0006]但上述测定方法中，采用的试验介质都为清水，清水环境对柔性复合管造成的腐蚀和结构损伤非常有限，柔性复合管在清水环境中往往具有更长的服役寿命。但是，石油、天然气流体普遍具有一定的腐蚀性，腐蚀性介质会造成热塑性塑料管材老化、化学结构和性能发生变化从而降低或丧失使用性能。现有方法采用试验介质不符合石油天然气领域的实际工况环境，而且，现有方法通常采用短期试验数据拟合的曲线进行外推而计算管材长期性能，采用现有方法预测的管材寿命将偏于危险。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种柔性复合管服役寿命试验预测方法，以解决现有技术中短期试验数据与管材长期预期性能之间无法建立对应数量关系、以及未考虑管道输送介质的腐蚀性对管材寿命的影响问题。
[0008]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0009]一种柔性复合管服役寿命试验预测方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1，由复合管的运行温度和提高温度确定试验温度，所述提高温度由管材设计寿命和试验时间确定；
[0011]步骤2，将填充有试验介质的复合管试样放置在恒温水槽或环境试验箱中，放置至复合管试样的温度和所处环境温度相同，得到调整状态后的复合管试样；
[0012]步骤3，将调整状态后的复合管试样进行爆破试验，确定单次爆破失效时间的平均值，以及单次爆破强度值的平均值；
[0013]步骤4，将调整状态后的复合管试样在环境试验箱中进行静液压失效试验，确定复合管试样在各个试验压力下的失效时间；
[0014]步骤5，通过时间温度转换原理，将单次爆破失效时间的平均值转换为基准预测时间，将各个压力下的失效时间转换为失效预测时间；
[0015]步骤6，以单次爆破强度值的平均值和试验压力，以及基准预测时间和失效预测时间，获得失效时间和失效压力的拟合公式；
[0016]步骤7，通过步骤6获得的拟合公式预测柔性复合管服役寿命。
[0017]本专利技术的进一步改进在于：
[0018]优选的，步骤1中，所述试验温度的计算公式为：
[0019]T
test
＝T
life
+
△
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0020]式(1)中，T
life
为柔性复合管的设计运行温度，单位为℃；T
test
为试验温度，单位为℃，
△
T为提高温度，单位为℃；
[0021]所述提高温度
△
T的计算公式为：
[0022][0023]式(2)中，α：时温转换系数，取α＝0.05～0.2；
[0024]t
life
：管材设计寿命；
[0025]t
test
：试验时间，t
test
与t
life
的单位应相同。
[0026]优选的，步骤2中，步骤2中，所述试验介质为油和盐水的混合物。
[0027]优选的，步骤3中，所述爆破试验的具体过程为：将复合管试样与加压设备连接，使得复合管试验在30秒～60秒之间发生爆破失效，记录单次爆破的强度值和单次爆破的时间。
[0028]优选的，所述单次爆破试验次数大于等于3次。
[0029]优选的，步骤4中，所述静液压失效试验的具体过程为，将步骤2中的复合管试样与加压设备连接，将复合管试样放置于恒温水箱或环境试验箱中，加压设备施加试验压力至设定压力P
n
，同时开始计时，至复合管试样发生失效，为所述压力P
n
下的失效时间。
[0030]优选的，试验过程中，加压设备加压至设定压力P
n
的时间范围为5
‑
30min。
[0031]优选的，步骤4中，所述复合管试样在静液压失效试验中，破坏时间小于100h的试验至少有1个，破坏时间大于600h的试验至少有1个，破坏时间为100h～600h之间试验至少有 2个。
[0032]优选的，步骤5中，所述单次爆破失效时间的平均值转换为基准预测时间的公式为：
[0033][0034]其中，为基准预测时间；为试验失效时间；
△
T为提高温度；α为时温转换
系数；
[0035]所述各个压力下的失效时间转换为失效预测时间的公式为：
[0036][0037]其中，为失效预测时间，为试验失效时间；
△
T为提高温度；α为时温转换系数。
[0038]优选的，步骤7，管材爆破强度阈值P
threshold
按照下式计算：
[0039]P
threshold
＝F
p
×
F
f
×
MOP
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0040]式(7)中：
[0041]P
threshold
—管材失效强度阈值，Mpa；
[0042]MOP—管材最大操作压力，Mpa；
[0043]F
p
—管道压力安全系数，一般取1.5～2.0；
[0044]F
f
—本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性复合管服役寿命试验预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，由复合管的运行温度和提高温度确定试验温度，所述提高温度由管材设计寿命和试验时间确定；步骤2，将填充有试验介质的复合管试样放置在恒温水槽或环境试验箱中，放置至复合管试样的温度和所处环境温度相同，得到调整状态后的复合管试样；步骤3，将调整状态后的复合管试样进行爆破试验，确定单次爆破失效时间的平均值，以及单次爆破强度值的平均值；步骤4，将调整状态后的复合管试样在环境试验箱中进行静液压失效试验，确定复合管试样在各个试验压力下的失效时间；步骤5，通过时间温度转换原理，将单次爆破失效时间的平均值转换为基准预测时间，将各个压力下的失效时间转换为失效预测时间；步骤6，以单次爆破强度值的平均值和试验压力，以及基准预测时间和失效预测时间，获得失效时间和失效压力的拟合公式；步骤7，通过步骤6获得的拟合公式预测柔性复合管服役寿命。2.根据权利要求1所述的一种柔性复合管服役寿命试验预测方法，其特征在于，步骤1中，所述试验温度的计算公式为：T
test
＝T
life
+
△
T
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式(1)中，T
life
为柔性复合管的设计运行温度，单位为℃；T
test
为试验温度，单位为℃，
△
T为提高温度，单位为℃；所述提高温度
△
T的计算公式为：式(2)中，α：时温转换系数，取α＝0.05～0.2；t
life
：管材设计寿命；t
test
：试验时间，t
test
与t
life
的单位应相同。3.根据权利要求1所述的一种柔性复合管服役寿命试验预测方法，其特征在于，步骤2中，步骤2中，所述试验介质为油和盐水的混合物。4.根据权利要求1所述的一种柔性复合管服役寿命试验预测方法，其特征在于，步骤3中，所述爆破试验的具体过程为：将复合管试样与加压设备连接，使得复合管试验在30秒～60秒之间发生爆破失效，记录单次爆破的强度值和单次爆破的时间。5.根据权利要求1所述的一种柔性复合管服役寿命试验预测方法，其特征在于，所述单次爆破试验次数大于等于3次。6.根据权利要求1所述的一种柔性复合管服役寿命试验预测方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏斌，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：