本发明涉及石油、天然气行业管材失效分析
技术领域：
，具体涉及一种纤维增强热塑性塑料复合管失效分析方法。
背景技术：
：纤维增强热塑性塑料复合管具有柔性好、质量轻、耐腐蚀、抗结垢、输送流体阻力小，施工快捷、简便，且连续动态复合而成，可满足工程的长度需要，以盘绕形式供货，运输方便，中间无接头等优点，已经运用在国内各个油田集输管线、注醇管线、污水回注管线等，长度超过数万公里，并且仍在数量仍然在不断增长。随着纤维增强热塑性塑料复合管的大规模和广泛运用，在使用的过程中出现与钢管使用时不同的现象和问题，由于纤维增强热塑性塑料复合管属于新型的输送管道，现场使用时间比传统钢管短，技术新等特点，油田和厂家迫切需要及时分析原因，尽快解决问题。准确地进行失效原因分析，对于消除事故发生隐患、制订有效的预防措施、尽快恢复生产都具有重要的理论意义和工程实际价值。关于失效原因的分析无法按照金属管材失效分析进行照搬，面对快速增长的增强热塑性塑料复合管使用公里数，没有快速准确判断该类新型复合管失效方式的方法。技术实现要素：针对现有技术不足，本发明通过模拟实际生产、运输、安装施工以及服役等过程可能出现的失效原因，提供一种纤维增强热塑性塑料复合管失效分析方法，解决现有对该类非金属复合管失效分析盲目、不系统的问题。本发明通过以下技术方案来实现：一种纤维增强热塑性塑料复合管失效分析方法，将复合管在不同程度的损伤下进行短时水压失效试验的失效形貌及相关爆破数据以及模拟非金属复合管在服役环境条件下的耐油气田工况性能，来判断该类复合管失效原因。进一步，具体步骤如下：步骤一：选取试验所需管材随机选取同批次中的多根复合管管材，分成多组并进行编号；步骤二：模拟失效方式分别对各组管材进行人为预制缺陷：分为划伤保护层、少量纤维断裂、大量纤维断裂三种失效模式；步骤三：短时水压失效试验对人为损伤的三种复合管材以及未进行预制缺陷的管材进行爆破试验，观察各类失效模式下复合管的爆破形貌以及未预制缺陷管材的爆破形貌，并纪录其爆破的数据；步骤四：与油气田现场爆破形貌进行比照分别将各种预制缺陷管材的爆破形貌与油气田现场服役事故现场管材爆破形貌进行比照，根据结果进行反推判断油气田现场服役事故管材损伤的方式；步骤五：与油气田现场试样爆破强度进行比照分别将各种预制缺陷管材的短时水压爆破强度与油气田现场试样短时水压爆破强度进行比照，根据对照结果进一步确认失效方式。进一步，对于有高低温服役工况的非金属复合管，首先进行模拟温度的测试，选择未预制缺陷复合管进行多温度点爆破试验，纪录爆破的数据，描绘出复合管耐温度的曲线，判断温度是否是失效的主要影响因素，若无法判断，则继续进行步骤一至步骤五。进一步，进行未预制缺陷复合管进行多温度点爆破试验，各温度点分布包括极端温度点和服役温度。进一步，随机选取与现场服役同批次中的纤维增强热塑性塑料复合管管材4根，每组为1根共分为4组并进行编号。进一步，按照标准gb/t15560-1995对预制失效方式的管材与未预制失效方式管材进行爆破试验，测试其短时水压失效强度，取得该数值。进一步，复合管位聚酯纤维增强聚乙烯复合管。本发明的有益效果是：1.相比现有的纤维增强热塑性塑料复合管失效分析方法，本发明通过预制缺陷进行模拟失效形貌、有效结合现场温度与工况的分析形式，方法简单，便于实施，能快速准确地判断出纤维增强热塑性塑料复合管的失效原因；2.本发明中涉及的试验方法涉及合理，试验过程只涉及水压爆破设备与温控设备，试验操作依照国家标准进行操作，易于执行；3.本发明中涉及的数学方法为线性曲线，易于参考使用；4.本方法支持多点测量，对预测结果具有验证及修正功能。附图说明图1预制缺陷的纤维增强热塑性塑料复合管短时水压强度图。图2聚酯纤维增强复合管短时水压爆破强度与环境温度关系图。具体实施方式为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。本发明的纤维增强热塑性塑料复合管失效分析方法包括以下步骤：步骤一：选取试验所需管材及准备工作。随机选取与现场服役同批次中的纤维增强热塑性塑料复合管管材4根(这里规定4根是测试下限，如果进行模拟温度测试，还需增加管材根数至少3根)，每组为1根共分为4组并进行编号。并准备其他相关工作。步骤二：模拟失效方式。分别采用工具对管材进行人为划伤保护层、少量纤维断裂、大量纤维断裂等三种失效模式的预制。步骤三：短时水压失效试验。按照标准gb/t15560-1995对预制失效方式的管材与未预制失效方式管材进行爆破试验，测试其短时水压失效强度，取得该数值。步骤四：与油气田现场爆破形貌进行比照。分别将各种预制缺陷管材的爆破形貌与油气田现场服役事故现场爆破形貌进行比照。根据结果进行反推判断损伤的方式。步骤五：与油气田现场试样爆破强度进行比照。分别将各种预制缺陷管材的短时水压爆破强度与油气田现场试样短时水压爆破强度进行比照。根据结果进一步确认失效方式。步骤六：模拟温度进行测试。在对于有高低温服役工况的非金属复合管，首先进行模拟温度的测试。选择未预制缺陷复合管进行多温度点进行爆破试验。各温度点分布包括极端温度点和服役温度。纪录爆破的数据，描绘出复合管耐温度的曲线。判断温度是否是失效的主要影响因素。若无法判断，则继续进行步骤一至步骤五。本方法涉及的设备有瞬时爆破设备、温控装置等。短时水压失效试验方法按gb/t15560-1995《流体输送用塑料管材液压瞬时爆破和耐压试验方法》执行。以下通过具体实施例进一步说明本方法：实例1：判断某常温服役油田服役聚酯纤维增强聚乙烯复合管的失效原因(1)选取试验所需管材及准备工作。选取与现场服役同批次的管子中任意挑选4根，1根为1组，分别编号为1#、2#、3#、4#。(2)模拟失效方式。分别采用工具对管材2#、3#、4#进行人为划伤保护层、少量纤维断裂、大量纤维断裂等三种失效模式的预制。(3)短时水压失效试验。按照标准gb/t15560-1995对预制失效方式的管材2#、3#、4#与未预制失效方式管材1#进行爆破试验，测试其短时水压失效强度，取得该数值，1#、2#、3#、4#复合管短时水压失效强度数值分别为30mpa、30mpa、12.5mpa和1.5mpa。(4)与油气田现场爆破形貌进行比照。分别将各种预制缺陷管材的爆破形貌与油气田现场服役事故现场爆破形貌进行比照。现场失效的管材表现的形貌与实验室内模拟进行的大量纤维断裂失效方式短时失效水压试验的爆破形貌吻合，判断出该失效方式为现场施工造成复合管的管体机械损伤。预制缺陷的纤维增强热塑性塑料复合管短时水压强度见图1。模拟聚酯纤维增强聚乙烯复合管划伤类型与水压爆破强度关系结果见表1。表1模拟聚酯纤维增强聚乙烯复合管划伤类型与水压爆破强度关系实例2：判断某油田高温环境(45℃)服役聚酯纤维增强聚乙烯复合管的失效原因(1)选取试验所需管材及准备工作。选取与现场服役同批次的管子中任意挑选4根，1根为1组，分别编号为1#、2#、3#、4#。(2)进行模拟温度的测试。选择0℃、25℃、45℃及65℃温度点进行保温。温度点分布包括极端温度点0℃、65℃和服役温度45℃。(3)短时水压失效试验。按照标准gb/t15560-1995对预制失效方式的管材1#、2#、3#、4#进行爆破试验，测试其短时水压失效强度，取得该数值，1#、2#、3#、4#复合管短时水压失效强度数值分别为29mpa、26mpa、21mpa和17mpa。(4)绘制温度与短时水压失效强度值的曲线。根据曲线分析温度对现场服役复合管性能的影响。该批复合管随着温度的升高，强度性能呈现明显下降趋势，因此判断出失效原因为现场服役条件(45℃)下性能的大量下降造成了失效。聚酯纤维增强复合管短时水压爆破强度与环境温度关系见图2。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。编号1#2#3#4#模拟失效方式未预制失效方式人为划伤保护层少量纤维断裂大量纤维断裂水压爆破强度30mpa30mpa12.5mpa1.5mpa本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12