含分层缺陷玻璃纤维增强复合管爆破性能研究
发布时间：2021-12-17 03:02
玻璃纤维增强复合管因其具有耐腐蚀和高强度等优点,目前已成为油气长输运管道的新选择。随着玻璃纤维增强管被应用于石油天然气长距离运输和海洋工程等关键领域,因此其安全性越来越受到工业界的重视。玻璃纤维增强复合管属于典型的层合结构,容易在制作和服役过程中产生分层缺陷,给管道的运行带来安全隐患。由于玻璃纤维增强复合管的管体力学模型十分复杂,制作缺陷管材成本高,目前较少有针对分层缺陷进行整管研究的报道,因此针对分层缺陷,研究其对管道爆破压力的影响很有必要。本文在中国石油管道局工程有限公司合作项目“纤维增强热塑性塑料管（RTP）管材寿命预测模型开发及典型缺陷管材极限承载能力评估”、“D450mm RTP管耐压测试及分析”等项目的持续资助下,对含分层缺陷玻璃纤维增强复合管的爆破性能展开了相关研究,主要完成的工作如下:（1）引入了渐进损伤分析方法及cohesive界面模型作为有限元建模的理论基础,并使用FORTRAN语言编写用户定义材料（UMAT）子程序建立了玻璃纤维增强材料的本构关系,并通过试验和文献得到了相关材料的力学性能参数。（2）采用双层壳模型研究了层合结构的层间剪应力的分布规律。利用该分布规律...
【文章来源】： 倪振磊 浙江大学
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
管道腐蚀
浙江大学硕士学位论文4图1-2纤维增强复合管典型结构[28]相较传统钢管，FRP管在提供高强度性能的同时，还具备了塑料管耐腐蚀和柔性好的特点[30]。因此FRP管为高压力、抗腐蚀的大口径油气长输管道发展提供了很好的方向。总的来说，FRP管有如下优势[26,27,31-34]：（1）耐腐蚀，由于内外层均采用热塑性塑料，FRP管内外层都具有较好的耐腐蚀特性，可用来运输腐蚀性介质；（2）节能环保，FRP管具有内壁光滑和耐磨损的特点，因此流动阻力小，可降低管线的运营成本；（3）柔韧性好，FRP管柔性极好，因此抵抗土壤沉降和地震等能力强。小口径FRP管可以长盘卷供应，能减少接头数量，安装时可通过采用特殊的布局方式进行自补偿从而减少使用热补偿装置，节约建设成本；（4）服役寿命长，FRP管一般按照20年的服役寿命进行设计制造，最高甚至可达50年；（5）性价比高，针对目前油气长输管道项目中应用较多的的小口径FRP管道，如果从寿命管理的角度考虑，采用FRP管道可节约的建设和运营成本能够达到25%以上。因为以上FRP管的这些优点，它在以下几个方面已经得到了广泛应用[32,35-38]：（1）小直径高压FRP管道，直径50～150mm，压力5～25MPa，可用于油田注水等。FRP管目前正在替代传统的钢管和玻璃钢管用于油田注水等，因为FRP
绪论5管抗腐蚀效果更好，还可以用盘卷形式供货，方便铺设管道；（2）小直径中压FRP管道，直径100～200mm，压力1.6～5MPa，可用于矿山和油气田输水、输气、市政抢险或者临时铺设工程管道。市政抢险救援活动和工程中都经常需要使用管道，因为FRP管道有质量轻、接头少和铺设时间短等优点，在各类救灾活动中都将做出巨大贡献；（3）大中口径的低压FRP管道，直径100mm～1600mm，压力低于1.6MPa，可用于民用输水管道。目前市场上用于城乡输水的管道主要是PE和PVC管道，开发FRP管道可以减少塑料材料的消耗。我国自主研发的钢丝缠绕增强塑料复合管[39]多用于这个领域[40]。图1-3FRP管的发展方向图1-4FRP管海上油气运输管线和陆地输水管线
本文编号：3539290
【文章来源】： 倪振磊 浙江大学
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
管道腐蚀
浙江大学硕士学位论文4图1-2纤维增强复合管典型结构[28]相较传统钢管，FRP管在提供高强度性能的同时，还具备了塑料管耐腐蚀和柔性好的特点[30]。因此FRP管为高压力、抗腐蚀的大口径油气长输管道发展提供了很好的方向。总的来说，FRP管有如下优势[26,27,31-34]：（1）耐腐蚀，由于内外层均采用热塑性塑料，FRP管内外层都具有较好的耐腐蚀特性，可用来运输腐蚀性介质；（2）节能环保，FRP管具有内壁光滑和耐磨损的特点，因此流动阻力小，可降低管线的运营成本；（3）柔韧性好，FRP管柔性极好，因此抵抗土壤沉降和地震等能力强。小口径FRP管可以长盘卷供应，能减少接头数量，安装时可通过采用特殊的布局方式进行自补偿从而减少使用热补偿装置，节约建设成本；（4）服役寿命长，FRP管一般按照20年的服役寿命进行设计制造，最高甚至可达50年；（5）性价比高，针对目前油气长输管道项目中应用较多的的小口径FRP管道，如果从寿命管理的角度考虑，采用FRP管道可节约的建设和运营成本能够达到25%以上。因为以上FRP管的这些优点，它在以下几个方面已经得到了广泛应用[32,35-38]：（1）小直径高压FRP管道，直径50～150mm，压力5～25MPa，可用于油田注水等。FRP管目前正在替代传统的钢管和玻璃钢管用于油田注水等，因为FRP
绪论5管抗腐蚀效果更好，还可以用盘卷形式供货，方便铺设管道；（2）小直径中压FRP管道，直径100～200mm，压力1.6～5MPa，可用于矿山和油气田输水、输气、市政抢险或者临时铺设工程管道。市政抢险救援活动和工程中都经常需要使用管道，因为FRP管道有质量轻、接头少和铺设时间短等优点，在各类救灾活动中都将做出巨大贡献；（3）大中口径的低压FRP管道，直径100mm～1600mm，压力低于1.6MPa，可用于民用输水管道。目前市场上用于城乡输水的管道主要是PE和PVC管道，开发FRP管道可以减少塑料材料的消耗。我国自主研发的钢丝缠绕增强塑料复合管[39]多用于这个领域[40]。图1-3FRP管的发展方向图1-4FRP管海上油气运输管线和陆地输水管线
本文编号：3539290
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