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隔水管材料性能评价及发展趋势

2024-02-21 15:57     来源:海洋石油装备与材料     海上油气海洋油气管线
根据APISpc16F的规定,隔水管材料须进行的性能评价包括拉伸、冲击、硬度检测及抗硫化物应力开裂(选做)。另外,隔水管的主要失效形式还有疲劳、腐蚀疲劳等,因此建议增加相应的性能评价试验。

隔水管接头拉伸试验应符合API5L的规定;夏比V形缺口试样根据DNV-OS-F10I截取焊接接头样坯;焊接接头的硬度测试根据API6A进行。

不同于常规疲劳试验,全尺寸共振疲劳试验是验证钻井隔水管系统可靠性的权威性试验。宝鸡石油机械有限责任公司于2014年在国内率先建成了海洋立管共振弯曲疲劳疲劳试验装置。该装置主要用于海洋隔水管全尺寸试样的疲劳寿命测试,加载频率15~30Hz,并配有高速动态数据采集系统(采样频600Hz)和高压系统(最大加载内压达105MPa)。

腐蚀疲劳试验可参照标准ISO11782或GB/T20120、GB/T4337。大多数腐蚀疲劳试验是在弯曲加载试样或同轴加载试样上进行的。旋转弯曲型疲劳试验机是最简单和用得最广泛的疲劳试验机之一。另一种简单的疲劳试验机是用悬臂、三点弯曲或四点弯曲加载的往复弯曲疲劳试验机。这种试验机简单、非常可靠和容易操作,在往复弯曲时可以很容易地引人不同水平的拉伸应力。赵卫民等人设计研制了切合海洋工程实际工况的多试样腐蚀疲劳试验机,其频率可在0.05~0.8Hz之间变化。利用此设备,可以很容易地引入不同水平的应力,有利于研究缺陷、焊接接头等对疲劳性能的影响,探究腐蚀疲劳寿命、裂纹源萌生及其扩展路径与弯曲应力的关系,横向比较不同材料的腐蚀疲劳行为。

在海水腐蚀疲劳试验中,多使用一些普通溶液模拟海洋环境,包括新鲜的自然海水、除去有机生物的海水、人造海水溶液(如ASTM标准的人造海水)、盐水以及氯化钠溶液。引入环境介质的办法包括将试验部分浸没在溶液中;或将它封装在一个充满气体组分受控制的容器中;或者用滴落、飞溅、喷雾或吸油绳吸入的办法把溶液引到试样表面。

随着海上油气资源开发逐步从浅海地区转向深海地区,隔水管的自然环境和力学环境发生变化,隔水管新型材料和新型接头技术不断涌现。应根据深水条件下具体材料可能发生的失效,设计相应的材料性能评价方法。

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