亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        復(fù)合材料在深海管道中的應(yīng)用

        2021-12-23 06:28:38白冰張曉健王磊姚鑫海洋石油工程股份有限公司天津300461
        化工管理 2021年33期
        關(guān)鍵詞:碳纖維復(fù)合材料

        白冰,張曉健,王磊,姚鑫(海洋石油工程股份有限公司,天津 300461)

        0 引言

        隨著世界能源以及環(huán)境等問題變得更加嚴(yán)重,石油企業(yè)逐漸加大對海洋開發(fā)力度,并且向深海擴展,對深海的開發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)下世界海洋科技、工程發(fā)展的重要場地。深海蘊藏著比較豐富的礦產(chǎn)以及海洋資源,開發(fā)以及使用會給人類帶來可持續(xù)發(fā)展的空間。深海也會成為世界海洋科技強國爭取的重要領(lǐng)域。

        1 油氣資源在深海的發(fā)展情況

        按照國際能源署對世界海洋油氣資源可以開采數(shù)量的統(tǒng)計數(shù)據(jù),現(xiàn)在國家對油氣資源的需求在持續(xù)上升,油氣資源在很長一段時間內(nèi)還是承擔(dān)著重要的能源角色,但是油氣勘查在經(jīng)歷過上百年的發(fā)展之后,在陸地開采石油的高峰期已經(jīng)過去,逐漸向海洋區(qū)域進展,深海油氣產(chǎn)量也在逐漸增加[1]。因為對深海腐蝕有很大影響的因素有水流的速度、海洋中的微生物。但是當(dāng)前使用的油氣運輸管道基本上都是鋼制材料的管道,鋼制材料管道的防腐層都是瀝青以及3 PE。鋼制管道的防腐層,在運輸油氣的時候、安裝儀器設(shè)備時、檢查維修期間,都會因為摩擦、磕碰因素出現(xiàn)問題。傳統(tǒng)的金屬材料已經(jīng)不能承受在海洋高壓負(fù)荷或者是安裝管道運輸成本的增加,所以需要材質(zhì)比較輕的材料代替。

        隨著石油的開采進度,海洋會成為重要的能源場所,根據(jù)中國對海洋石油的測量數(shù)據(jù)(246億噸),已經(jīng)占據(jù)全國石油資源的五分之一,且海洋還處于開發(fā)的初期,未來的產(chǎn)量是不可預(yù)估的。為了發(fā)展我國的油氣能源產(chǎn)業(yè),國家發(fā)布了有關(guān)的規(guī)定,主要是提升海洋資源的開發(fā)力度,海上工作的儀器設(shè)備和技術(shù)也會得到一定程度的提升,但是在海洋開采石油基本上是在水下400米左右的區(qū)域,和其他在水下3公里水深的國家比較。中國有關(guān)企業(yè)對海洋資源的開發(fā)還稍顯不足,因為中國開采海洋石油起步較晚、在起步的時候還缺乏專業(yè)的儀器設(shè)備以及有關(guān)的知識,所以中國在深海領(lǐng)域開采石油作業(yè)還處于摸索前進的狀態(tài)。

        2 深海管道技術(shù)以及復(fù)合材料應(yīng)用的前景

        在開發(fā)海洋油氣資源的工程中,連接水下生產(chǎn)系統(tǒng)以及水上浮式平臺的是輸流管,需要重視輸流管的重要性,同時輸流管在開采系統(tǒng)中有重要的作用。根據(jù)其功能,輸流管道主要可以分成兩種類型,其一是給水下的生產(chǎn)系統(tǒng)提供工作中需要的化學(xué)劑以及液壓動力,同時還能將控制數(shù)據(jù)資料的臍帶纜傳遞出去;第二主要是輸送海洋油氣資源的海洋立管。

        相對于當(dāng)前常見的海洋管道,并且有完善平臺的系泊系統(tǒng),盡量選擇金屬材料。根據(jù)測量取得的數(shù)據(jù),需要適合在水深1 500米的海上平臺,加入只是考慮使用金屬立管,這個立管的重量需要超過六千噸的重量,這樣會給平臺增加一定的重量,另外重量比較中的立管在復(fù)雜的海洋情況中,更是比較容易出現(xiàn)功能失效以及破壞。伴隨著海洋儀器設(shè)備、技術(shù)的改革以及創(chuàng)新,海洋中的油氣資源逐漸向深?;蛘呤歉畹乃邪l(fā)展,但是需要隨之增加的有輸液管道的質(zhì)量,會導(dǎo)致立管以及平臺連接出頂張力變大,這樣對平臺的生產(chǎn)能力也是一種約束,更是影響向深海區(qū)域發(fā)展的速度[2]。另外,在海水長期浸泡中金屬材料的管道也容易被腐蝕,然后影響使用管道的時間,甚至?xí)茐牧⒐?,?dǎo)致原油發(fā)生泄漏?;旧箱撝撇牧系牧⒐苁褂脮r間在10年左右,但是每隔兩三年還是需要有大規(guī)模的維修工作,這樣的保養(yǎng)周期就需要大量的維修費用甚至需要很長的維修時間,這樣無形中就會影響企業(yè)的生產(chǎn)效率以及利益。和傳統(tǒng)的海洋管道作比較,這些特點在深海領(lǐng)域有非常明顯的優(yōu)點復(fù)合材料管道擁有更強的力學(xué)性能,并且還擁有著質(zhì)量輕、抗疲勞效果好、耐腐蝕性強以及柔韌性好等特征。在本文中使用的主要是由基體和纖維材料復(fù)合形成的纖維增強材料,因為基體比較柔軟且擁有較強的可塑性,但是纖維材料的就是硬度比較大。

        2.1 臍帶纜技術(shù)

        臍帶纜是由管道、填充物以及電纜旋轉(zhuǎn)纏繞組成的,在臍帶纜中的單元基本上可以分成兩種,功能單元以及加強單元,其中加強單元有聚合物護套、螺旋鎧裝層面以及填充物;功能單元包含有電纜單元以及光纜單元。使用臍帶纜技術(shù)的時候面臨的環(huán)境更加復(fù)雜,臍帶纜容易受到海浪、狂風(fēng)、水流等因素影響。臍帶纜想要使用時間更長,應(yīng)該擁有很好的耐腐蝕以及抗疲勞的性能。

        自從開采石油向深海區(qū)域發(fā)展,就開始從軟管臍帶纜向金屬鎧裝臍帶纜轉(zhuǎn)變,有效提升了質(zhì)量[3]。因為鎧裝鋼絲除了要承擔(dān)自身的重量,還會降低抗拉的輕度,所以將主要的承載結(jié)構(gòu)換成鋼管材料。但是需要向海洋區(qū)域發(fā)展,鋼管材料不能提供足夠的抗拉能力,因此想要保證結(jié)構(gòu)強度還需要更高性能的復(fù)合材料。碳纖維可以增加臍帶纜,和含有鋼制材料的臍帶纜比較,碳纖維擁有:量輕、抗疲勞效果好、耐腐蝕性強以及柔韌性好等特點,對環(huán)境的變化不敏感,可以在達到和鋼管臍帶纜同樣的時候減少自身重量的4/5。當(dāng)前關(guān)于碳纖維增強臍帶纜的報道不多,其分析理論部分還是比較薄弱,基礎(chǔ)的就是碳纖維螺旋增強技術(shù)[4]。將碳纖維桿束設(shè)置在臍帶纜的結(jié)構(gòu)中被稱為碳纖維螺旋增強技術(shù),就是將能量守恒以及有限元融合在一起,將研究出來的方法和螺旋增強桿數(shù)值模型做比較。ABAQUS軟件可以詳細(xì)分析碳纖維增強臍帶纜的力學(xué)性能,甚至是借助OrcaFlex軟件對臍帶纜的整體性能進行分析。但是在這個模型中,模型含有的功能都已經(jīng)變成圓柱體模型,這樣就不能計算纏繞的影響,所以碳纖維臍帶纜的結(jié)構(gòu)性質(zhì)不能體現(xiàn)出來,并且存在著缺陷。

        2.2 復(fù)合材料在海洋立管技術(shù)中的應(yīng)用

        海洋立管作為深海油田開發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的重要因素,海洋立管技術(shù)用新的形式取得社會各界人士的關(guān)注,淺水立管形式不能應(yīng)用于深水區(qū)域,使立管技術(shù)更有挑戰(zhàn)性,海洋立管是連接水上浮式和水下生產(chǎn)系統(tǒng)的唯一關(guān)鍵系統(tǒng),所以在深海中也更有挑戰(zhàn)性[5]。在海洋立管中最有特色的就是柔性立管,其按照工藝可以分成粘結(jié)柔性管和非粘結(jié)柔性管。但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的就是非粘結(jié)柔性管,國外有很多公司制造非粘結(jié)柔性管。

        非粘結(jié)柔性管的截面結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,如圖1所示,從骨架層到內(nèi)襯層到抗壓層到耐磨層到抗拉層、外部保護層,經(jīng)過鋼帶根據(jù)不同的設(shè)計角度纏繞成的就是骨架層、抗拉層以及抗壓層,其都擁有著比較強的抗拉性能以及很強的抗壓性能。在具體使用的時候,因為容易受外部海洋負(fù)荷的影響,海洋立管需要一直保持工作的狀態(tài),所以就會影響非粘結(jié)柔性管的結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)移動的情況,所以會出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損,嚴(yán)重的會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)層之間脫離以及功能結(jié)構(gòu)失效的情況,減少立管使用的時間。

        圖1 非粘結(jié)柔性管截面圖

        粘性柔性管結(jié)構(gòu)類似于非粘結(jié)柔性管,粘結(jié)柔性管的工藝比較復(fù)雜。在纖維增加層在熱粘度纏繞的基礎(chǔ)上借助纖維帶不同角度的纏繞形成的就是粘結(jié)性柔性管。但是粘結(jié)性柔性管中各個層面不會出現(xiàn)粘結(jié)的情況,更不會有類似粘結(jié)柔性管的移動,由此可以,非粘結(jié)柔性管有更強的抗疲勞性能,更容易適應(yīng)在較深的水域中開采石油,因此,粘結(jié)柔性管一定會成為未來深海柔性管道中的發(fā)展方向。

        在立管中經(jīng)常使用的就是復(fù)合材料,因為在深海環(huán)境中立管會存在較強的內(nèi)外壓,有關(guān)的工作人員需要認(rèn)真考慮在深海環(huán)境中會產(chǎn)生怎樣的影響。復(fù)合材料立管也容易受疲勞損傷和破壞的影響,這些可以直接決定立管使用的時間[6]。尤其是在海浪比較復(fù)雜的情況,立管是更加容易出現(xiàn)疲勞損傷。當(dāng)前,石油行業(yè)內(nèi)部都會以為柔性立管整體損傷最嚴(yán)重的區(qū)域基本上都在觸地點處。

        處于海洋比較復(fù)雜的環(huán)境中,立管還是會受到水流沖擊的影響。需要充分考慮頂部張力以及水流沖擊的作用,站在動力學(xué)的角度上,充分分析立管撓度、立管張力、彎矩分布狀況。但是經(jīng)過有關(guān)的數(shù)據(jù)顯示,處于相同的環(huán)境中,復(fù)合材料立管比傳統(tǒng)鋼制立管的安全性能更高。

        3 結(jié)語

        綜上所述,中國對深海輸液管道的研究還是比較少,尤其是復(fù)合材料作為加強構(gòu)件在臍帶纜或者是海洋立管中的力學(xué)行為還不明確,還有充分考慮纖維的螺旋纏繞構(gòu)型和接觸以及摩擦之后,其分析難度會增加。除此之外,不同的符合材料管纜結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和對比金屬鎧裝臍帶纜的輕量化效率還需要有深入的研究。

        猜你喜歡
        碳纖維復(fù)合材料
        金屬復(fù)合材料在機械制造中的應(yīng)用研究
        纖維素基多孔相變復(fù)合材料研究
        一種碳纖維加固用浸漬膠的研究
        上海建材(2019年4期)2019-05-21 03:13:02
        HP-RTM碳纖維復(fù)合材料中通道加強板研究
        中間相瀝青基碳纖維及其在飛機上的應(yīng)用
        民機復(fù)合材料的適航鑒定
        日本東麗開發(fā)出新型碳纖維
        IACMI力挺碳纖維預(yù)浸料廢料 回收項目再立項
        復(fù)合材料無損檢測探討
        電子測試(2017年11期)2017-12-15 08:57:13
        碳纖維增強PBT/ABS—g—MAH復(fù)合材料的力學(xué)性能和流變行為
        中國塑料(2016年6期)2016-06-27 06:34:16
        波多野结衣av手机在线观看| 午夜精品久久99蜜桃| 欧美日本精品一区二区三区| 九九久久精品无码专区| 成人xx免费无码| 中文字幕久久人妻av| 久久精品国产亚洲av麻豆会员 | 99re热视频这里只精品| 中文不卡视频| 97女厕偷拍一区二区三区| 成人丝袜激情一区二区| 国产午夜精品久久久久免费视 | 九色综合九色综合色鬼| 亚洲av理论在线电影网| 一区二区三区蜜桃在线视频| 91三级在线观看免费| 欧美性色黄大片手机版| 欧美日韩国产专区| 国产精品久久国产三级国| 高黄暴h日本在线观看| 真实单亲乱l仑对白视频| 亚洲无AV码一区二区三区| 成人爽a毛片在线播放| 亚洲日韩国产一区二区三区| 亚洲欧美在线播放| 久久九九av久精品日产一区免费| 中文字幕人成人乱码亚洲av| 人妻丝袜无码国产一区| 青草青草伊人精品视频| av免费观看网站大全| 亚洲综合av一区二区三区| 国产污污视频| 国产高清大片一级黄色| 国产精品186在线观看在线播放| 蜜臀av一区二区| 日韩av一区二区三区精品| 男女视频在线观看一区| 好大好深好猛好爽视频免费| 中文字幕有码在线视频| 成人av蜜桃在线观看| 国产精品自在线拍国产手机版|