【摘要】：耐腐蝕性能優(yōu)異的聚烯烴內(nèi)襯管材廣泛應(yīng)用于新疆油田的集輸現(xiàn)場。特別是造價低廉、性能優(yōu)異、加工成型性好的聚乙烯材料,更容易獲得油田用戶的青睞。聚乙烯管材在油氣田集輸現(xiàn)場的應(yīng)用過程中,受到輸送介質(zhì)溫度、管道內(nèi)部壓力、輸送介質(zhì)種類以及成分等因素的協(xié)同影響,內(nèi)襯材料會出現(xiàn)老化現(xiàn)象,降低管線運(yùn)行的可靠性,縮短了管材使用壽命。國內(nèi)外學(xué)者早已圍繞聚烯烴材料和與之接觸的油氣介質(zhì)的相容性展開了研究,現(xiàn)有的研究成果主要針對單一液相下管材的性能退化機(jī)理來展開,并沒有涉及到在油田集輸現(xiàn)場中常見的多種液相混合狀態(tài)下的相容性問題。因為集輸現(xiàn)場管道的運(yùn)行條件非常復(fù)雜,聚乙烯材料的相容性數(shù)據(jù)積累不足,不利于開展相應(yīng)條件下的相容性評價。因此,本文通過將高密度聚乙烯啞鈴拉伸試樣與含有多種液相和氣相的模擬油氣田集輸環(huán)境介質(zhì)進(jìn)行相容性實驗,利用多種評價手段,建立聚烯烴內(nèi)襯材料相容性評價模型,評估在該實驗條件下試樣各種理化性能退化規(guī)律情況,為油田現(xiàn)場選材提供技術(shù)支持。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:將四種高密度聚乙烯試樣分別在60和70℃兩種實驗溫度下進(jìn)行高溫高壓釜模擬實驗,實驗介質(zhì)中液相包括0#柴油和3.5%氯化鈉溶液,氣相總壓為10MPa,包括模擬酸性環(huán)境的CO_2和調(diào)節(jié)總壓力的N_2。實驗時間分別是240h、480h、720h,每個實驗時間段結(jié)束后分別對試樣進(jìn)行質(zhì)量和體積變化率、力學(xué)性能(拉伸性能和邵氏硬度)、熱學(xué)性能(維卡軟化溫度、動態(tài)OIT、結(jié)晶度和熔體流動速率)、拉伸斷口SEM、紅外光譜等實驗分析。實驗結(jié)果表明:在兩種實驗溫度下整個實驗周期內(nèi),四種試樣的質(zhì)量變化率、體積變化率、長度變化率均呈現(xiàn)上升趨勢,70℃實驗溫度下的變化率均大于60℃實驗溫度的變化率。第一周內(nèi)變化幅度占整個實驗周期內(nèi)變化率的90%左右,后兩個周期內(nèi)增長幅度較小,整個過程中還伴隨著對試樣內(nèi)部添加劑的萃取作用。60℃實驗后試樣的力學(xué)性能大部分比70℃實驗結(jié)果表現(xiàn)優(yōu)異。試樣屈服強(qiáng)度的大小受到溫度影響較大,彈性模量在結(jié)晶相減少與分子量減小的雙重作用下在第一實驗周期內(nèi)大幅度下降,斷裂伸長率并沒有太大變化。試樣的結(jié)晶度測試表明,油氣介質(zhì)會對分子鏈運(yùn)動產(chǎn)生影響,擠占自由體積,阻礙分子鏈自由端活動。溫度條件會加劇鏈端運(yùn)動,致使結(jié)晶相分解加速。維卡軟化溫度實驗結(jié)果受到結(jié)晶度減少的影響,在第一實驗周期內(nèi)大幅度減小。氧化誘導(dǎo)溫度測定實驗表明,試樣內(nèi)部的抗氧劑被萃取后抗氧化能力大大減弱。熔體質(zhì)量流動速率的增大代表試樣分子量減小,暴露給氧分子更多的端基,更易發(fā)生氧化反應(yīng)。紅外光譜分析表明,分子鏈內(nèi)部發(fā)生著加成反應(yīng)和消除反應(yīng)兩種高分子聚合物常見的反應(yīng)形式。介質(zhì)對試樣侵蝕方式隨溫度和時間發(fā)生變化。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE935

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2665517