Page 70 - 理化检验-物理分册2025年第一期

任永苍，等：某注水井高压柔性复合管线开裂原因

维卡软化温度和拉伸性能测试、红外光谱分析等方
法分析了管道开裂的原因，提出该高压柔性复合管
的使用建议，为高压柔性复合管的生产和注水管线
的设计选材提供了重要的指导作用。

1 理化检验
1.1 宏观观察
现场取得开裂管段试样长度约为24 cm，外保护
层有3处破裂，内衬层内壁有泥沙，试样宏观形貌如
图 3 内衬管破裂口局部管壁宏观形貌
图1所示。由图1可知：开裂管试样具有柔性复合管
典型的3层结构，即外保护层、增强层和内衬层；试
样外保护层有3处破裂，最大的破裂口破裂方向与
轴向（即纤维缠绕方向）呈54.7°， 破裂处有裸露的增
强层纤维，未破裂处有鼓包变形现象；内衬层裂口沿
管体轴向呈“S”形，裂口长度约为15 cm，起裂于接
头端。

图 4 内衬管破裂最宽处断口边缘宏观形貌
该处可能成为内衬管管体的应力集中点，从而诱发
管体破裂。
1.2 壁厚、 内外径、密度和硬度测试
按照GB/T 8806—2008《塑料管道系统 塑料
部件 尺寸的测定》的要求，利用游标卡尺对柔性复

图 1 开裂管段宏观形貌 合管进行尺寸测量，再取平均值，结果如表1所示。
打开试样保护层，柔性复合管增强层纤维宏观 由表1可知： 结果均符合SY/T 6662.2—2012《石油
天然气工业用非金属复合管 第2部分：柔性复合高
形貌如图2所示。由图2可知：保护层与该柔性复合
压输送管》的要求。
管增强层由6层纤维缠绕而成，由内向外的第1，3，

5层缠绕方向相同，第2，4，6层的缠绕方向相同；相 表1 柔性复合管尺寸测量结果 mm
邻两层纤维缠绕方向夹角约为54.7°， 各层纤维有不 项目 实测值 平均值 标准值
同程度的颜色变化。 21.51，20.92，21.55，22.51，
总壁厚 21.48 ≥20
20.93
126.70，126.50，124.95，125.10，
外径 125.99 ≥120
126.70
83.68，84.66，81.85，80.08，
内径 83.02 ≥80
84.84
内衬壁厚 7.46，7.65，7.42，7.48，7.35 7.45 —
采用ET-120SL型电子密度计和D型邵氏硬度
计分别测试内衬管的密度和内外壁的硬度，测试结

图 2 柔性复合管增强层纤维宏观形貌 果如表2所示。由表2可知：该管材内衬层材料的平
3
内衬管破裂口局部管壁宏观形貌如图3所示。 均密度为 0.949 5 g/cm ，满足SY/T 6662.2—2012
由图3可知：在放大分层撕裂处呈韧性撕裂形貌，应 对聚乙烯树脂密度的要求；材料内、外壁的平均硬度
为拉伸断裂导致。同时，在内衬管破裂最宽处断口 分别为60.4，62.5 HD，表明内衬管试样内、外壁硬度
边缘附近发现外伤痕迹（见图4），管道承受高压时， 基本一致，均值为61.5 HD。
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