锕锕锕锕锕锕锕www在线播放,chinese篮球体育生自慰,在线看片免费不卡人成视频,俺来也俺去啦最新在线

?☆?艾邦復(fù)合材料網(wǎng)已上線：www.aibangfrp.com/

?

碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用

1.?前言
碳纖維是一種性能優(yōu)異的纖維材料，使用碳纖維作為原材料生產(chǎn)的制品，質(zhì)量輕，耐酸堿等腐蝕性物質(zhì)，阻燃性能好，即使在火中也能保持穩(wěn)定。在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用范圍非常廣泛，目前主要涉及汽車制造、航空航天、醫(yī)療器械、工業(yè)機(jī)器等領(lǐng)域。隨著世界工業(yè)化的進(jìn)行，對(duì)于高端材料的需求量也越來(lái)越多，有著“黑色黃金”之稱的碳纖維材料首當(dāng)其沖。
?
對(duì)于石油和天然氣行業(yè)，常見的石油運(yùn)輸方式主要為水運(yùn)與管道運(yùn)輸。水運(yùn)雖然價(jià)格相對(duì)較低，但是周期長(zhǎng)，需要在海上長(zhǎng)時(shí)間的漂泊。管道運(yùn)輸可以保證源源不斷的輸送，不分白晝與黑夜。傳統(tǒng)的管道運(yùn)輸使用的材質(zhì)為金屬材質(zhì)，隨著長(zhǎng)時(shí)間的使用，會(huì)發(fā)現(xiàn)金屬管道會(huì)被石油腐蝕，外表面則被外界腐蝕，使用的壽命短暫。對(duì)于現(xiàn)在石油項(xiàng)目來(lái)說，管道的壽命難以符合石油項(xiàng)目的需求。碳纖維復(fù)合材料用于石油管道可以避免以上情況，并且碳纖維材料質(zhì)量輕，使用碳纖維制作的管道搭建石油運(yùn)輸路線降低了施工的難度。石油項(xiàng)目持續(xù)的時(shí)間短則幾十年，長(zhǎng)則需要百年，碳纖維材料的性質(zhì)使其具備優(yōu)異的耐久性。
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用
圖1?CFRTP輸油管道
2.碳纖維復(fù)合材料管道的優(yōu)勢(shì)
?
傳統(tǒng)的石油管道為金屬材質(zhì)，金屬材質(zhì)的管道需要經(jīng)常性的保養(yǎng)，并且在管道表面需要涂層來(lái)防止管道被腐蝕。碳纖維熱塑預(yù)浸帶通過纏繞工藝制成的石油管道有著質(zhì)量輕、耐腐蝕的特性。較輕的質(zhì)量方便了施工運(yùn)輸，耐腐蝕的特性節(jié)省了大量的涂層費(fèi)用以及后期的維護(hù)費(fèi)用。
碳纖維?(CF) 固有的熱機(jī)械性能，以及其高比強(qiáng)度和高耐化學(xué)性，使其成為需要輕量化、低熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)電性和化學(xué)惰性等特性行業(yè)的理想選擇。使在環(huán)境惡劣的地區(qū)碳纖維管道依舊可以穩(wěn)定工作，不會(huì)因?yàn)闇夭畲蠖a(chǎn)生形變。在惡劣和具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中的卓越性能不斷推動(dòng)著復(fù)合材料在許多領(lǐng)域的創(chuàng)新，包括在石油和天然氣領(lǐng)域的應(yīng)用。
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用
圖2?CFRP輸油管線
3.碳纖維復(fù)合材料管道的特點(diǎn)
管道在油氣田資源的開采和儲(chǔ)運(yùn)過程中發(fā)揮著重要的作用，例如注水、注醇、注汽、污水輸送、油氣集輸、電纜護(hù)套等。國(guó)內(nèi)的油氣開采領(lǐng)域中，90%的管道系統(tǒng)仍然是金屬材質(zhì)。金屬管道具有耐高溫、耐高壓、抗刮擦等優(yōu)點(diǎn)，但存在笨重、不易彎曲、管壁粗糙、易生銹、易腐蝕等缺點(diǎn)。為了克服金屬管道本身的缺陷，研究人員開發(fā)了非金屬管道，但仍存在強(qiáng)度低、抗刮擦性能差、耐熱性不足等問題。可以同時(shí)克服金屬管道和塑料管道各自缺點(diǎn)的復(fù)合管道應(yīng)運(yùn)而生，碳纖維復(fù)合材料因其優(yōu)異的力學(xué)性能而被應(yīng)用。碳纖維復(fù)合材料管道耐腐蝕、耐高壓、質(zhì)輕、運(yùn)輸安裝便捷等優(yōu)點(diǎn)明顯，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。例如，美國(guó)Fiberspar公司研制的碳纖維復(fù)合材料智能管、荷蘭Airborne公司推出的連續(xù)管、Magma Global公司推出的“M管”即碳纖維柔性立管等。在國(guó)外，該研究起步較早，現(xiàn)已在陸地和海洋的油氣田領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用圖3?CFRTP輸油管線的材料（碳纖維+PEEK）
?
CFRTP管線由兩種優(yōu)質(zhì)原料碳纖維和PEEK制成。PEEK（?聚醚醚酮）是一種具有耐高溫、自潤(rùn)滑、易加工和高機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)異性能的特種工程塑料。由于其耐熱性、常用于油田化工品。
?
單向碳纖維和PEEK膠帶，通過激光熔接，全自動(dòng)機(jī)器人逐層熔接，形成光滑、完全粘結(jié)結(jié)構(gòu)。同時(shí)可以修改膠帶的角度，以優(yōu)化柔軟性、硬度和強(qiáng)度。實(shí)現(xiàn)相對(duì)少量的材料來(lái)滿足所需的性能。
耐防腐性
CFRTP管線有著優(yōu)越的抗腐蝕性能。對(duì)油氣田常見的硫化氫、二氧化碳、酸堿和水份的侵蝕均具有優(yōu)異的耐服飾性能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于鋼管或撓性管。
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用圖4?CFRTP管線的耐腐蝕性
柔軟性
CFRTP輸油管具有良好的柔軟性。它有一個(gè)最小的彎曲半徑，可纏繞在在標(biāo)準(zhǔn)卷筒上，便于搬運(yùn)和施工。由于其重量輕，即使較小的船只也可施工。CFRTP管線可以鋪設(shè)在海底地層周圍，具有很高的疲勞壽命，因此非常適合動(dòng)態(tài)應(yīng)用。
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用圖4?CFRTP具有良好的柔軟性，適合于海底鋪設(shè)及動(dòng)態(tài)應(yīng)用
施工便利性
?
通過選擇高性能材料，可以構(gòu)建一個(gè)更小、更輕的結(jié)構(gòu)。這為輕質(zhì)立管設(shè)計(jì)帶來(lái)了重大機(jī)遇，從而消除了對(duì)大型浮力結(jié)構(gòu)的需求。真正的節(jié)約來(lái)自于安裝的優(yōu)勢(shì)CFRTP管道重量輕，在水中的重量比鋼管輕十倍，便于運(yùn)輸和搬運(yùn)。它從小型船舶的標(biāo)準(zhǔn)卷筒上快速、方便鋪設(shè)，其成本僅為大型鋪管船的幾分之一，并可以ROV連接。
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用圖5?CFRTP管道施工作業(yè)
?
適用107m至3000m的水深，壓力額定值高達(dá)10000 psi，工作溫度-60°C~200°C。
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用圖6?CFRTP管線連接簡(jiǎn)單，大大縮短施工時(shí)間
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用圖7?CFRTP管線最大長(zhǎng)度可達(dá)6000m
?
在過去的幾年中，碳纖維熱塑性復(fù)合管（CFRTP）在行業(yè)認(rèn)可度方面已經(jīng)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。主要運(yùn)營(yíng)商一致認(rèn)為，復(fù)合立管將顯著降低深水系統(tǒng)的成本和安裝時(shí)間。TCP提供了在高壓、高腐蝕性環(huán)境中在3000米以下的水深部署柔性管道的可能性。同時(shí)在完全滿足相同的高性能的同時(shí)，CFRTP管道技術(shù)可以在各種應(yīng)用中降低成本。特別是，復(fù)合材料對(duì)于采用基礎(chǔ)設(shè)施主導(dǎo)的發(fā)展戰(zhàn)略的運(yùn)營(yíng)商來(lái)說，在成本和時(shí)間方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。那么，運(yùn)營(yíng)商在哪里可以利用這種相對(duì)較新的管道技術(shù)來(lái)發(fā)揮優(yōu)勢(shì)呢？
?
CFRTP管道是一種簡(jiǎn)單、標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，采用按需精益制造工藝，在耐腐蝕性、靈活性、重量和流速方面具有多種優(yōu)勢(shì)。在開發(fā)管線時(shí)，花了十年的時(shí)間來(lái)找到合適的材料和制造方法，以生產(chǎn)能夠滿足各種上游碳?xì)浠衔镙斔托枨蟮臉?biāo)準(zhǔn)化海底管道。在此期間，我們研究了許多不同聚合物在不同熱和化學(xué)條件下的行為。PEEK和PVDF是我們唯一可行的選擇，但進(jìn)一步的調(diào)查表明PVDF在持續(xù)高溫下的化學(xué)反應(yīng)中存在缺點(diǎn)，隨著時(shí)間的推移會(huì)降低強(qiáng)度。PEEK被認(rèn)為是最好的選擇，因?yàn)樗诔掷m(xù)高溫下不受化學(xué)物質(zhì)的影響，這確保了材料的強(qiáng)度隨著時(shí)間的推移是穩(wěn)定的，并且還得益于更高的氣體滲透阻力。
?
通過對(duì)不同纖維類型進(jìn)行了詳細(xì)分析。使用不同的纖維材料和選擇的碳纖維覆蓋玻璃纖維，因?yàn)樗峁┝俗罴训哪蜔嵝裕瑥亩岣吡朔€(wěn)定性。盡管碳纖維比玻璃纖維更昂貴，但它具有強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)，這意味著達(dá)到指定管道強(qiáng)度所需的纖維和聚合物更少。這意味著管壁更薄，制造時(shí)間更短，最終產(chǎn)品更輕。
?
另外一個(gè)令人驚喜的是生產(chǎn)過程只需要兩個(gè)人操作，每天24小時(shí)干凈安靜地運(yùn)行。在許多方面，高度自動(dòng)化的過程與最少的人為交互相結(jié)合，更像是一個(gè)高科技的汽車工廠，而不是傳統(tǒng)的石油和天然氣管道制造過程。
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用圖8 CFRTP管線纏繞（FW）生產(chǎn)線
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用圖9 CFRTP管線的生產(chǎn)及測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用圖10?CFRTP管道的重量只是鋼管的1/10
?
碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用圖11?鋪設(shè)作業(yè)
4.?結(jié)束語(yǔ)
⑴ 節(jié)能降耗是未來(lái)油氣田發(fā)展的重要目標(biāo)之一，要實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，新材料的應(yīng)用成為必然。碳纖維優(yōu)點(diǎn)很多，但各向異性，如何在新產(chǎn)品研發(fā)過程中最大程度發(fā)揮其優(yōu)越性能并規(guī)避其不足，是設(shè)計(jì)和研發(fā)人員重點(diǎn)考慮的問題。
?
⑵ 碳纖維復(fù)合材料現(xiàn)有的成型技術(shù)主要是二維成型，存在抗沖擊性能差、層間強(qiáng)度低、容易分層等缺點(diǎn)，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可設(shè)計(jì)性差。可克服現(xiàn)有成型缺陷的成型技術(shù)的開發(fā)已成為復(fù)合材料研究的新熱點(diǎn)。新的成型技術(shù)將更好推動(dòng)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用。
?
⑶ 海洋現(xiàn)已成為資源爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)。隨著海洋資源的開發(fā)，對(duì)新材料新技術(shù)的需求極具擴(kuò)大，隨著對(duì)碳纖維復(fù)合材料研究的不斷深入，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)不斷擴(kuò)展。碳纖維及其復(fù)合材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)已進(jìn)入重大創(chuàng)新期，抓住機(jī)遇，挑戰(zhàn)未來(lái)。
?
另外，碳纖維復(fù)合材料管的成型技術(shù)、管材之間的連接、連接的可靠性等對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，而管道的高效運(yùn)行不但關(guān)系著企業(yè)自身的發(fā)展，也關(guān)系著國(guó)家發(fā)展能源供應(yīng)的安全。另一方面，海底深處油氣資源的開采也逐漸由淺水區(qū)走向深藍(lán)水域，而管道是油氣集輸?shù)闹刂兄?，?duì)管道提出了更高的要求，這意味著油氣管道建設(shè)市場(chǎng)將迎來(lái)新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，因此，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)復(fù)合材料管技術(shù)的創(chuàng)新和突破，最大限度的推動(dòng)本土化，對(duì)推動(dòng)我國(guó)油氣田資源勘探和開發(fā)意義重大。
?

一 END 一

作者：方鯤1，2 ???????劉康1，2 ?????薛忠民3 ????喬治4 ???????

來(lái)源1.北京熱塑性復(fù)合材料工程技術(shù)研究所?2.北京納盛通新材料科技有限責(zé)任公司?3.中材科技股份有限責(zé)任公司?4.中化集團(tuán)塑料公司

 

//////////

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦復(fù)合材料網(wǎng)）：碳纖維復(fù)合材料（CFRP）在石油天然氣管道領(lǐng)域的應(yīng)用

作者 li, meiyong

主站蜘蛛池模板： 永宁县| 安溪县| 黎川县| 靖远县| 西吉县| 上高县| 株洲市| 宜丰县| 乐山市| 临安市| 邯郸县| 工布江达县| 威宁| 寿光市| 鄂托克前旗| 普兰店市| 岳西县| 禄丰县| 麻栗坡县| 清水河县| 吉木萨尔县| 容城县| 原阳县| 青田县| 巩留县| 策勒县| 邹平县| 兴隆县| 蓝山县| 普兰县| 濮阳县| 广昌县| 巴马| 徐水县| 阳东县| 满洲里市| 莲花县| 邵东县| 霞浦县| 东山县| 鄢陵县|