天堂网www,免费追剧大全在线观看电视剧,97久久精品无码一区二区欧美人 ,日本丰满少妇高潮呻吟

一、導讀

玻璃纖維增強復合管具有良好的經濟性，主要體現為較長的使用壽命和足夠輕量化可降低安裝成本，兼具良好的結構特性和耐腐蝕能力。因而在油田上的應用愈發廣泛，同時也顯示出良好的應用前景和商業價值。在油氣行業的應用環境下，玻璃鋼管主要被用于油田采出水的輸送，因此評價玻璃鋼管在各種介質條件的耐久性對進一步推廣玻璃纖維增強復合管在油氣田環境的應用是非常必要且有價值的。

近日，四川大學王均教授團隊對油氣田環境下的玻璃纖維增強塑料（GFRP）復合管的長期力學行為進行了研究，分析了該管道在復雜油氣環境下老化失效特征和內部缺陷的擴展機制，并以環向拉伸強度為指標采用阿倫尼烏斯模型對GFRP管道進行了壽命預測。文章發表于國際知名期刊《Composite Structures》，論文標題為“Study on the effect of multi-factor compound action on long-term tensile performance of GFRP composite pipe and life prediction analysis”。

二、內容簡介

該研究針對應用于油氣田環境的GFRP復合管開展了循環空氣，模擬采出水以及模擬標準油三種環境下的加速熱老化實驗。采用掃描電鏡對三種條件下GFRP管老化后的微觀形貌進行了觀察，并使用顯微CT技術對老化管材的組織演化特征進行了分析。采用分離圓盤法探究了老化后GFRP管材環向抗拉強度的衰減規律，同時以環向強度為壽命指標基于阿倫尼烏斯理論進行了服役壽命預測。

圖 1. 玻璃纖維增強塑料管材老化試驗流程示意圖;（a）循環空氣中的熱氧老化，（b）模擬采出水熱老化，（c）模擬石油熱老化，（d）分離圓盤法的環向強度測試。

研究發現由于基質和纖維之間的導熱性差異，在油介質中觀察到玻璃纖維界面的顯著損傷，而GFRP材料在采出水介質中的耐久性最差。經過3500h的水熱老化后發現玻璃纖維有明顯腐蝕殼層和溶解損傷，這與氫氧根離子和氯離子的作用導致玻璃纖維中SiO2網絡的逐漸溶解和破壞以及硅烷鍵的斷裂有關。

圖 2. 不同狀態下熱老化后試樣的內表面形態：（a）原始狀態；（b）3500小時的熱氧化老化；（c）3500小時水熱老化；（d）3500小時模擬油老化。

初始樣品中的孔隙缺陷體積為0.106%，而在熱氧和水熱環境中老化5000小時后分別達到0.637%和0.959%。在油熱環境中老化4000小時后，最大孔隙率為1.50%，表明孔隙缺陷對油熱環境的敏感性最高。缺陷分析結果表明裂紋在樹脂和纖維界面引發，通過纖維/樹脂界面脫膠以及樹脂的塑性變形向樹脂內部傳播，隨后孔隙在裂紋尖端形成，在老化過程中與擴展的裂紋合并成大體積缺陷。

圖 3. 不同狀態下樣品的真實形態與計算機斷層掃描的3D圖像的對比:（a）原始狀態;（b）3500小時的熱氧化老化;（c）3500小時水熱老化;（d）3500小時模擬油老化。

圖 4. 不同條件下老化樣品的計算機斷層掃描孔提取結果對比。

圖 5. 顯微CT掃描孔隙率結果統計分析：（a）孔隙率統計結果；（b）缺陷直徑分布；（c）缺陷體積分布。

斷口分析結果表明初始狀態玻璃纖維和環氧樹脂基體之間有很強的結合，因為在纖維周圍可以看到大量的樹脂包覆，纖維斷口幾乎在同一平面。但在后續的老化樣品中情況則有所不同，它們的斷口愈發雜亂和交錯，這些斷裂模式包括纖維斷裂、基體開裂和纖維基體脫膠。斷裂的玻纖大多以單獨的狀態出現，表面并沒有包裹樹脂層，樹脂與玻纖形成相互獨立的體系兩者的粘接強度顯著減弱。尤其在水熱和油老化環境下，基體樹脂開裂明顯，玻纖在較大的長度范圍內被拔出，這對提升纖維復合材料的抗載性能是明顯不利的。

圖 6. 三種老化環境的典型應力-應變曲線：（a）（b）（c）熱氧環境，（d）（e）（f）水熱環境，（g）（h）（i）模擬石油環境。

以環向拉伸強度作為評價指標，基于阿倫尼烏斯模型進行老化壽命預測，結果表明水熱條件具有最大的反應活化能Ea，水熱環境下GFRP管環向強度衰減最為顯著。將75%強度保留率作為壽命終止指標，預測在循環熱氧，模擬采出水和模擬油三種環境中在20℃條件下的服役時間分別為23.5年，23.1年和28.5年；在40℃條件下的服役時間分別依次為12.2年，4.9年和10.3年。

三、小結

這項研究工作評估了三種油田介質的老化環境對GFRP管道宏觀性能和老化行為的影響。側重分析了老化過程的微觀結構和管道內缺陷演變的特征，重點關注玻璃纖維增強塑料管臨界破壞特征和宏觀性能參數的變化，并最終基于Arrhenius方法預測和評估了管道使用壽命，并在后期進行了現場服役管道老化數據的驗證，具有較高的準確率，這對油田復雜環境中非金屬管道的安全運行和維護具有一定指導意義。

原始文獻：

Liao D, Gu T, Yan J, et al. Study on the effect of multi-factor compound action on long-term tensile performance of GFRP composite pipe and life prediction analysis[J]. Composite Structures, 2024,348:118478.

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2024.118478