国家自然科学基金(51304236)
- 作品数：11 被引量：64H指数：6
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- 油气集输用热塑性塑料气体渗透性研究现状被引量：5
- 2016年
- 耐腐蚀性能优良的热塑性塑料内衬复合管在含H_2S/CO_2油气集输领域的应用受到广泛关注。但在使用过程中,气体组分在热塑性塑料中的渗透导致部分内衬起泡失效,或逸出外界环境,给管线运行和生态环境带来安全隐患。系统分析了热塑性塑料渗透性的国内外研究现状,发现当前对油气集输环境下油气耦合介质在热塑性塑料中的渗透过程及规律等科学问题的解释还未见报道,而更未涉及对油气集输条件下热塑性塑料渗透机理的研究。建议应在充分考虑油气介质耦合作用、材料结构形态、外界物理场作用的基础上,全面、系统地研究油气多相介质在热塑性塑料中的渗透规律,建立材料在实际应用工况条件下的渗透率计算公式。同时,结合软件计算模拟,揭示油气耦合介质在热塑性塑料中的渗透机理。该研究不仅能为现有常用热塑性塑料的耐介质渗透性提供判定依据,还可为高阻隔热塑性内衬材料的研发提供借鉴。
- 李厚补张学敏毛学强戚东涛李振禄王明冲
- 关键词：热塑性塑料集输酸性气体起泡
- 柔性管内衬高密度聚乙烯的气体渗透行为研究被引量：16
- 2017年
- 柔性管内衬材料的气体渗透行为对管材的气体输送效率及管材的使用寿命等都具有非常重要的影响,为此,针对目前国内广泛使用的柔性管内衬材料——高密度乙烯(HDPE),使用压差法对其气体渗透行为进行了研究。试验使用的渗透测试气体分别为CO_2及CH_4,测试温度为30~80℃,对不同测试条件下所获得的渗透系数、溶解度系数及扩散系数进行了分析,并使用煤油模拟油气耦合环境,研究了不同环境下HDPE的气体渗透行为。结果表明:(1)不同温度下CO_2和CH_4在HDPE中的气体渗透系数满足阿伦尼乌斯方程,两种气体透过HDPE的表观活化能分别为32.61 kJ/mol及43.84 kJ/mol;(2)随着温度的升高,CO_2的扩散系数变化不明显,溶解度系数逐渐增加;(3)随着温度的升高,CH_4的扩散系数逐渐增加,溶解度系数变化不明显;(4)在模拟油气耦合介质的测试中,煤油起到了溶胀及增塑作用,CH_4在煤油浸泡HDPE中的扩散系数及渗透系数增加。
- 张冬娜李厚补戚东涛丁楠邵晓东魏斌蔡雪华
- 关键词：柔性管内衬材料气体渗透高密度聚乙烯
- CH_(4)在PVDF中渗透行为及机理的分子模拟研究被引量：2
- 2021年
- 采用巨正则蒙特卡洛法(GCMC)和分子动力学法(MD)相结合的方法模拟研究了典型气体CH_(4)在聚偏氟乙烯(PVDF)中的吸附扩散行为,探讨了温度及压力对气体吸附扩散能力的影响,分析了CH_(4)在PVDF中的吸附位点及扩散轨迹。模拟结果表明,CH_(4)在PVDF中的溶解系数、渗透系数随温度的升高先增大后减小,随压力的升高而增大;扩散系数和自由体积分数均随温度和压力的升高而增大;吸附过程中,CH_(4)在PVDF内呈现有选择性地聚集吸附,且多吸附于模拟晶胞中的低势能区;随后,PVDF内的CH_(4)分子在以空穴形式存在的自由体积之间进行扩散,温度越高、压力越大,扩散能力越强。
- 张学敏王品李厚补周腾肖春红冯金茂钟明强
- 关键词：聚偏氟乙烯扩散分子模拟
- 油气田用热塑性塑料管材环境应力开裂研究进展被引量：7
- 2018年
- 为应对油气田日益苛刻的腐蚀环境,尤其是CO2和H2S等腐蚀气体含量增加,耐腐蚀性能优良的热塑性塑料在油气集输领域的应用受到广泛关注。但在使用过程中,由于环境应力开裂(ESC)导致管材失效事故时有发生,给管线运行和生态环境带来巨大隐患。文中首先通过对ESC评价方法研究、不同聚合物/溶剂体系的相互作用、环境因素对ESC行为的影响及材料改性对ESCR性能影响等方面调研,分析了国内外关于油气田用热塑性塑料管材ESC的研究现状。其次,从增塑理论、表面能的影响和分子链断裂分析了ESC机理。再次,指出了目前研究存在的不足之处:(1)油气田用热塑性塑料管材ESC行为快速分析方法尚未建立;(2)热塑性塑料结构形态对ESC的影响未予充分考虑;(3)尚无多场耦合下酸性油气混输用热塑性塑料管材的ESC机理研究。最后,对今后关于ESC研究的方向给出了建议。通过油气田热塑性塑料管材ESC研究现状调研,促进热塑性塑料管材在油气田中的安全应用。
- 齐国权戚东涛颜红侠魏斌李厚补
- 关键词：环境应力开裂热塑性塑料油气田集输
- 集油用塑料合金复合管接头脱落失效分析
- 塑料合金复合管金属接头脱落导致了严重的管材失效事故。为了探讨复合管粘接接头的脱落原因,本文系统研究了复合管及其塑料合金内衬层、玻璃钢结构层和粘接接头用树脂的各项理化性能。结果表明,室温下粘接用树脂的粘接强度最高,随温度升...
- 李厚补戚东涛魏斌丁楠蔡雪华齐国权
- 关键词：油气集输非金属管玻璃化转变温度
- 文献传递
- 塑料合金在油田酸性盐水环境中的适用性研究被引量：2
- 2017年
- 通过对新型耐高温塑料合金材料进行红外测试和DSC测试,确认其为尼龙/聚乙烯合金(PA/PE)。进而探讨了PA/PE材料在油田工况条件下的应用可行性,采用高温高压釜设备,研究了模拟油气田高温含硫盐水介质环境下的适用性。通过对比分析老化试验前后PA/PE的结构成分、质量、体积、力学性能和耐热性能的变化规律,发现PA/PE材料的耐高温性能优异,而且化学性能稳定,但是耐溶胀性能较差,介质的溶胀作用可以导致其拉伸性能的显著变化,而且H_2S和CO_2等气体组分的影响程度大于液体组分。
- 丁楠蔡克张翔李厚补
- 关键词：塑料合金高温硫化氢
- 聚四氟乙烯在油田模拟环境下的适用性评价被引量：6
- 2014年
- 为了考察聚四氟乙烯（PTFE）在油田环境中的适用性能,采用高温高压釜设备,评价了不同温度（20～60℃）下PTFE在模拟重油环境中（煤油＋CO2）的质量、拉伸强度、形貌、结构和耐热性能变化规律.结果表明,PTFE虽然在模拟重油环境中发生溶胀增重现象,并导致其拉伸强度下降约5.6％,但增重率、拉伸强度下降率均远低于标准极限要求,且其形貌、结构和耐热性能均未发生明显变化,显示出良好的耐重油介质适用性.
- 张学敏李厚补高爽戚东涛
- 关键词：聚四氟乙烯高温高压
- H_2S在多层聚合物复合管材中的渗透规律被引量：13
- 2014年
- 为了探索实际传输过程中H2S在非金属管材中的渗透规律,以不同温度条件下H2S在多层聚合物复合管道中的渗透系数实测值为基准,建立了H2S在多层聚合物复合管道中的渗透模型,并利用渗透理论和渗透公式获得了不同温度、压力条件下H2S在非金属管道增强层中产生的气压和渗透量随时间变化的规律。结果发现:①H2S在聚偏氟乙烯(PVDF)和高密度聚乙烯(HDPE)薄膜中的渗透规律符合Arrhenius关系;②H2S在管道中的渗透气压随温度和管内压力升高而急剧升高,且很快达到平衡,而其渗透量呈一次函数持续增加;③H2S通过内衬层管材的渗透量随温度和管内压力的增大而线性增大,但前者对H2S渗透行为的影响大于后者引起的影响。
- 戚东涛任建红李厚补任鹏刚张华
- 关键词：H2S气体渗透性聚偏氟乙烯高密度聚乙烯
- 氧气在PVDF片材中扩散的分子动力学模拟被引量：2
- 2014年
- 目的研究气体在PVDF片材中的扩散。方法采用分子动力学模拟方法研究了氧气在其片材中的扩散行为,得到氧气在PVDF片材中的扩散系数,并讨论了时间、聚合度、温度及残余压力对扩散系数的影响。结果模拟时间太短对模拟结果不利,应以大于1000 fs为宜。当聚合度由400增加到800时,扩散系数由4.77×10-6cm2/s下降到1.78×10-6cm2/s;当温度从298 K提高到303 K时,扩散系数由1.06×10-6cm2/s增加到1.42×10-6cm2/s;当残余压力由60 kPa增大到100 kPa时,扩散系数由7.07×10-6cm2/s下降到3.06×10-6cm2/s。结论氧气在PVDF片层中的扩散系数随聚合度和残余压力的增大而变小,随温度的提高而变大。
- 戚东涛夏荣厚李厚补任鹏刚
- 关键词：扩散分子动力学模拟
- 芳纶纤维增强PE-RT管耐高温性能的试验研究被引量：17
- 2015年
- 柔性复合管具有超高强度、高模量、耐酸碱腐蚀、重量轻等优良性能,但其耐高温性能却较差,存在一定的安全隐患。为此,以内衬层为高温聚乙烯(PE-RT)、增强层为芳纶纤维的柔性复合管为试验样品,利用高温高压釜、差热扫描仪等设备开展了不同工况、不同温度条件下的试验研究,以及整管承压能力和1 000 h存活试验。结果表明:①在环境相容性试验中,高温对柔性复合管内衬层PE-RT的重量、维卡软化温度、力学性能及结构组成影响不大,但是对增强层芳纶纤维的拉伸性能、整管水压爆破影响较明显;②导致整管承压能力下降的原因是增强层在受内压的过程中,芳纶纤维发生形变和断裂;③随着温度上升,会导致分子热运动的解取向和结晶,非晶取向降低,结晶度、晶区取向因子逐渐升高,大分子链的解取向增加,拉伸强度下降。结论认为,该类型柔性复合管能顺利通过1 000 h存活试验,推荐在工况介质温度不大于95℃、内压不大于4 MPa下使用。
- 齐国权吴寅戚东涛魏斌李厚补丁楠蔡雪华
- 关键词：芳纶纤维耐高温水压爆破承压能力
