Page 72 - 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

核算公式只规定了4层以内纤维缠绕层数的修正系
数，未规定6层及以上纤维缠绕层数的修正系数，故
采用现行SY/T 6662.2—2020标准中附录E推荐的
复合管耐内压强度核算公式，对同规格6层纤维增强
全新柔性复合管进行耐压强度核算，推测现场开裂
柔性复合管的初始耐压性能。

（1）

式中： P B 为复合管的耐压强度； N i 为增强层上纤维
丝的总根数； K B 为纤维丝的单根强度； D 计为增强
图 5 内衬层内外壁红外光谱图
绕层平均直径； ε 为增强丝的断后伸长率； C 3 为缠
绕或编织层数影响缠绕或编织不均性的修正系数，

2层时修正系数为0.9，4层时修正系数为0.8，6层时
修正系数为0.75，8层时修正系数为0.7； C 4 为纤维丝
强力不均，修正系数取较小值时， C 4 ≈1； n为不同缠
绕角度的计算系数。

2sin α
2
n ＝ （2）
π cosα
式中： α 为缠绕角度。
根据厂家提供的涤纶工业长丝产品质量测试报
告中的纤维力学性能测试数据，可对柔性复合管进
图 6 增强层纤维红外光谱图 行耐内压强度核算。首先对实测的纤维丝强度进行
换算，得到K B 为0.070 01 kg/根；其次，6层纤维增
运行温度为 51~56 ℃，运行压力为 23 MPa。依据
SY/T 6662.2—2012标准，管线运行温度下的温度修 强层的纤维总根数N i 约为 1 976 832 根，测量得到
正系数为0.95（Ⅱ型），计算得到修正后的公称压力为 D 计 为10.01 cm，增强丝的ε 为12%，缠绕或编织层数
23.75 MPa，略大于运行压力，满足现场使用需求。 影响缠绕或编织不均性的修正系数C 3 为0.75，纤维
通过红外分析，得到内衬层材料为聚乙烯，平 丝强力不均修正系数较小值时C 4 ≈1，缠绕角约为
3
均密度为 0.949 5 g/cm ，满 足SY/T 6662.2—2012 54.7°时， n=0.735，代入式（1）得到P B 为60.7 MPa，
的要求；平均维卡软化温度为75.18 ℃；平均屈服强 为柔性复合管的公称压力25 MPa的2.43倍，不符合
度为23.77 MPa；平均交联度为 75.7%，满足SY/T SY/T 6662.2—2020中爆破压力不低于3倍公称压
6662.2—2012对Ⅱ型复合管的要求。结果表明，该 力的要求。
柔性复合管内衬层材料为交联聚乙烯，其各项性能 目前，厂家生产的同规格柔性复合管增强层通
符合标准或技术要求。 常采用8层纤维缠绕，依据标准SY/T 6662.2—2020
增强层材料形貌和红外分析结果表明：该柔性 附录E，8层纤维缠绕时，修正系数为0.7，统计的增
复合管爆裂区域的部分增强层纤维由白色变为黄褐 强层内纤维总根数约为2 635 776根，代入式（1），可
色，这是由管线运行过程中，介质从接头处渗入并与 得到8层纤维缠绕时柔性复合管的P 为75.5 MPa，
B
增强层纤维相互作用导致的。黄褐色区域纤维的力 略大于3倍公称压力（75 MPa），符合标准要求。由
学性能较其他区域有一定下降，导致柔性复合管承 此可知，采用6层增强纤维缠绕的失效管线耐压强度
压能力降低 [9-10] 。 偏低，采用8层纤维缠绕更为合适。
因送检试样太短，无法对管材实物进行水压爆 综上所述，该柔性复合高压管耐内压强度不符
破试验，但可以采用标准推荐的复合管内压强度核 合标准要求，同时在较高的运行温度下，增强层纤维
算公式推测现场开裂柔性复合管的初始耐压性能。 长期与渗漏的介质相互作用，导致承压能力降低，在
由于SY/T 6662.2—2012附录C中的管道内压强度 内衬层接头附近存在机械损伤的情况下，管线在服
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