玻璃钢管道的性能特点及其在油气田中的应用.pdf
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1、塑料助剂2023 年第 2 期(总第 158 期)54玻璃钢管道的性能特点及其在油气田中的应用丁琦1,2(1.浙江华友钴业股份有限公司,嘉兴 314500;2.广西华友管理有限公司,玉林 537000)摘要:玻璃钢管道在性能上优于金属管道,其内壁光滑,不易与运输介质发生反应,较小的导热系数降低了输送中的热量损失,质量轻强度高,安装施工较为便利。玻璃钢管道在酸性油气田环境中的安全运输、安全生产年限达几十年。但通过实际测量发现,玻璃钢管道在运行中存在老化问题,可通过严控管材质量、完善生产标准、严格监管施工等方式改善。应更加关注玻璃钢管道的安全运行和管输能力,不断优化玻璃钢管道品质和性能,为油气田高
2、效稳定生产提供保障。关键词:玻璃钢管道;性能;油气田;应用 doi:10.3969/j.issn.1671-6294.2023.02.00013Performance Characteristics of Glass Fiber Pipes and Their Application in Oil and Gas FieldsDing Qi1,2(1.Huayou Cobalt Co.,Ltd.,Jiaxing 314500,China;2.Guangxi Huayou Management Co.,Ltd.,Yulin 537000,China)Abstract:Compared with
3、metal pipes,glass fiber pipes have more advantages,especially their inner wall is smooth and not easy to react with the conveyed medium.In addition,the smaller thermal conductivity reduces the heat loss during transportation,and the light weight and high strength make them more convenient for instal
4、lation and construction.Such excellent performance makes it safe to transport in sour oil and gas field environment even for over decades.However,through actual measurement,it is found that the aging problem during operation of glass fiber pipes can be improved by strictly controlling the pipe quali
5、ty,completing production standards,rigorously supervising construction,etc.In the future,more attention should be paid to the safe operation and transportation capacity of glass fiber pipe lines,and the quality and performance of glass fiber pipes should be continuously optimized to ensure efficient
6、 and stable production of oil and gas fields.Keywords:glass fiber pipe;property;oil and gas field;application收稿日期:2022-11-02天然气和石油是重要的工业能源,其性质的特殊使得管道运输成为运输的重要方式。长期以来,人们使用金属管道进行油气运输,但其在使用中存在耐腐蚀性差、寿命有限、后期运维成本高等问题,一旦油、气因管道受损发生泄漏,不仅会造成资源的浪费,更会引发爆炸、火灾等事故,甚至造成严重的生态污染。世界各国都在积极寻找性能优异的替代管材,非金属管道逐渐成为研究重心,其中玻璃
7、钢管道以出色的耐腐蚀性能成为良好的替代品。中国自 20 世纪 80 年代起,55开始引入玻璃钢管道设备,在油气田安全运输保障中发挥了重要作用。玻璃钢管道不仅解决了金属管道易腐蚀的问题,还能在腐蚀环境中保持稳定的性能,保障使用过程相对安全。但玻璃钢管道并非完美无瑕,产品的参数、接头处理、施工等问题依然直接影响管道的运输效益。玻璃钢管道生产及施工企业仍需加强环节把控,严格落实管道质量问题,大力推动非金属管材的长远发展。1玻璃钢管道1.1玻璃钢管道的组成玻璃钢管道最初是为解决金属管道腐蚀问题而研制的,随着研究的深入,玻璃钢材质不仅延长了管道使用寿命,也提升了管道运输能力,成为油气田管道运输的新型复合
8、材料。玻璃钢由玻璃纤维和合成树脂复合而成,根据树脂材料的不同,可分为聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、玻璃钢夹砂、酚醛玻璃钢等1。其中,玻璃纤维在结构中起支架作用,是玻璃钢的主要力学性能承受者,保障了整体材质的抗冲击性和耐热性能;合成树脂将玻璃纤维黏附成整体,提升了玻璃钢的耐腐蚀性、绝缘性及加工性能2。复合材料将两种原材料的特性最大化,并相互取长补短,产生 1+1 2 的效果。1.2玻璃钢管道的性能特点1.2.1优良的耐腐蚀性能普通金属管道在运输腐蚀性油气时,通常采用多种防腐蚀措施,如化学药剂、外涂保护剂、阴极保护等,但此类防护有一定的局限性。而玻璃钢管道自身含有的树脂基体具有较好的稳定性,能从根本上解
9、决腐蚀问题,减少管道穿孔带来的经济损失。玻璃钢管道优秀的耐腐蚀性,大大延长了其在实际应用中的寿命,平均在 30 年以上。对得克萨斯州石油公司 1962 年安装的油气玻璃钢管道进行连续监测发现,在连续使用25年后,此管道的内表面光滑无腐蚀迹象,爆破压力、循环压力及拉伸强度等保留率均在正常使用范围,截至 2011 年该管道已正常运行 48 年,且仍可继续工作3。1.2.2质轻、比强度高玻璃钢管道属于自重轻、强度高的复合材料,其密度约为 1.62.0 g/cm3,仅为钢的 1/41/5、铝合金的 4/75/7。玻璃钢因含有连续的玻璃纤维,具有较高的比强度,为 A3 钢材的 35 倍。此外,玻璃钢材质
10、的抗性较强,使管道在不同环向与轴向具备一定的强度。如表 1 所示。表1不同材质管道的密度、比强度及拉伸强度比较Tab.1Comparison of density,specific strength and tensile strength of pipes made from different materials材质密度/(gcm-3)拉伸强度/Pa比强度合金钢8.01 280160A3钢7.8540050铝合金2.8420160铸铁7.424032聚酯玻璃钢1.8290160环氧玻璃钢1.73500280酚醛玻璃钢1.82901601.2.3良好的耐热和抗老化性能玻璃钢管道可在-4080
11、 环境下长期使用,胺类玻璃钢管道最高耐受温度为 135,使用温度可达到 93.3。当前,中国已具备生产耐热温度达 230 的玻璃钢管道的能力,通过添加高温树脂,能将玻璃钢管道的使用温度提升至160170 4。对于长期暴露使用的管道,可通过外层添加紫外线吸收剂的方式,延缓紫外线辐射引发的管道老化问题。1.2.4优异的水力学性能玻璃钢管道表面光滑,粗糙度远低于其他金属材质,是钢管的2.65%5.3%、铸铁管的1.77%(表2)。金属管道因内壁较为粗糙,摩阻系数较大,容易沉积污染物,进一步加快了腐蚀。而玻璃钢管相对光滑,水力摩阻较小,既不利于运输介质中菌类、污垢、蜡等杂质沉积,也减少了运输中的能量消
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