張 兆，劉 鵬，徐 超，王大鵬，王慶昭

(山東科技大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，山東 青島 266590)

0 前言

隨著管道行業(yè)的發(fā)展，對管道的要求也越來越高，尤其是既耐高壓又耐腐蝕的管道。從古代陶制管道到現(xiàn)代混凝土管道，鋼管、塑料管再到增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合管等，管道從材料到加工技術(shù)不斷發(fā)展，以滿足生產(chǎn)生活需求。管道種類不同，性能和用途也不同，混凝土管道具有價格便宜、處理后耐腐蝕性較好等優(yōu)點，但質(zhì)量大、施工困難、配件易損壞；鋼管承壓高但易腐蝕；塑料管耐腐蝕但承壓低；增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合管既承壓高又耐腐蝕，滿足了管道行業(yè)發(fā)展的需求。

目前，油氣產(chǎn)業(yè)仍以鋼管為主；鋼管道在承壓、生產(chǎn)安裝技術(shù)、可使用性和可靠性等方面具有突出的優(yōu)勢。但是，鋼管道也有其局限性。這些局限性最大的問題是腐蝕，也可以說是鋼管道最致命的缺點。因為腐蝕問題還會造成包括輸送流體泄露和環(huán)境污染等其他問題。美國運輸部在2001年進(jìn)行的一項研究估計在美國的石油和天然氣產(chǎn)業(yè)中，地面管道和設(shè)備的腐蝕費用每年5.89億美元，輸送管道產(chǎn)業(yè)的腐蝕費用每年70億美元[1]。由于鋼管道質(zhì)量大和管段長度有限，造成鋼管道在搬運、連接和檢驗需要的費用高。市政水利方面目前小口徑管以塑料實壁管為主，大口徑630以上是以球墨鑄鐵管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)為主，塑料管具有耐腐蝕、生產(chǎn)工藝成熟、安裝方便快捷等優(yōu)點。但是，塑料管只能在低壓領(lǐng)域應(yīng)用，不能承受高壓，限制了塑料管的應(yīng)用；球墨鑄鐵管強(qiáng)度高、耐腐蝕但質(zhì)量大、接口易滲漏；PCCP價格低但質(zhì)量大，施工困難。因此，發(fā)展一種既耐腐蝕又耐高壓的管道十分有必要， GFT-RTP便符合這一特征。

小口徑(可盤卷)GFT-RTP的應(yīng)用，解決了鋼管腐蝕以及塑料管承壓低的問題。例如，從2003年到2006年，En Cana公司在加拿大Alberta的Brooks/Suffield地區(qū)鋪設(shè)了78 km的GFT-RTP。在使用2～3年后，管道還沒有發(fā)生破裂。省去了相關(guān)的修復(fù)和環(huán)境恢復(fù)費用。在Brooks/Suffield地區(qū)，鋼管道每次破裂清理修復(fù)的費用通常在10萬～100萬美元。En Cana公司在Brooks/Suffield地區(qū)鋪設(shè)的GFT-RTP應(yīng)用試驗達(dá)到了可靠使用和節(jié)省費用的效果[2]。小口徑GFT-RTP在性能評價以及施工規(guī)范也建立了一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。例如，技術(shù)規(guī)范ISO/TS 18226[3]提供了燃?xì)庥肦TP的長、短期靜液壓、爆破壓力、軸向負(fù)載等測試方法，本技術(shù)規(guī)范的范圍為最大工作壓力達(dá)到和包括4 MPa以及使用溫度在-50～120 ℃下輸送燃?xì)庥玫腞TP；德國給水和燃?xì)鈪f(xié)會科技協(xié)會技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)VP642/June 2004[4]提供了耐內(nèi)壓性能，爆破測試中外層的黏合強(qiáng)度，環(huán)向變形中各層的黏合強(qiáng)度等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用領(lǐng)域為壓力超過1.6 MPa輸送燃?xì)獾模粐鴥?nèi)柔性復(fù)合管的標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6662.2—2012[5]1對管材的評定提供了爆破試驗、靜液壓試驗、受壓開裂穩(wěn)定性、縱向回縮率等試驗標(biāo)準(zhǔn)。但由于GFT-RTP在不斷發(fā)展，現(xiàn)有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范滿足不了GFT-RTP的需求，需要對標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及時更新或重新制定。

大口徑(不可盤卷)GFT-RTP已經(jīng)問世，目前為止還沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，阻礙了其進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，應(yīng)該分析其在使用過程中的失效機(jī)理，確定相關(guān)的性能檢測方法，制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，確保大口徑GFT-RTP的快速發(fā)展。

本文在深入研究GFT-RTP在使用過程中導(dǎo)致失效的各種因素(受力、介質(zhì)、時間等)的基礎(chǔ)上，依據(jù)使用要求，提出了相應(yīng)的檢測項目和評價方法，對GFT-RTP的材料、管材、管件和管道系統(tǒng)進(jìn)行性能評價，為制定相應(yīng)GFT-RTP產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范提供了依據(jù)，保證GFT-RTP這一新產(chǎn)品的健康發(fā)展。

1 GFT-RTP的簡介

如圖1所示GFT-RTP一般由3層結(jié)構(gòu)組成[6-7]，內(nèi)層為聚合物內(nèi)襯層，像高密度聚乙烯(PE-HD)、聚偏氟乙烯(PVDF)等，可根據(jù)使用要求設(shè)計相應(yīng)的功能材料作為內(nèi)襯層；中間層為增強(qiáng)層，增強(qiáng)層種類很多，常用的有鋼絲、鋼帶、玻璃纖維、芳綸纖維、玻璃纖維帶等；外層常用的材料一般是聚乙烯，主要功能是保護(hù)增強(qiáng)部分不受損傷。損傷一般有卷起和展開時的磨損、運輸過程中刮傷以及光氧化造成的環(huán)境侵蝕、埋地時的一些外部損傷等。

1—聚合物內(nèi)襯層 2—連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)層 3—外保護(hù)層 (a)結(jié)構(gòu)示意圖 (b)連續(xù)玻璃纖維帶 (c)實物圖圖1 GFT-RTP的示意圖Fig.1 Schematic diagram of GFT-RTP pipe layer structure

2 GFT-RTP的使用要求

GFT-RTP主要應(yīng)用在地面油氣集輸系統(tǒng)、礦山領(lǐng)域、水利、市政給水領(lǐng)域等4個方面。在油氣輸送管道中，從油井到計量站的單井管線管徑一般為50～110 mm，從計量站到混合站混輸管線直徑一般為160～400 mm，再到聯(lián)合站管線直徑可到600 mm，具有從油井輸送到聯(lián)合站輸量大；輸送介質(zhì)一般為原油、距離較長，經(jīng)過地區(qū)較復(fù)雜；運營可靠性高等幾個特點。因此，GFT-RTP需要滿足高安全度、抗載荷能力強(qiáng)、連接可靠；使用壽命長，設(shè)計壽命30～50年，抗老化；耐油氣介質(zhì)，內(nèi)外層具有優(yōu)良的耐腐蝕性和低滲透性。在礦山領(lǐng)域輸送管道中，一般用于礦漿、礦粉以及尾礦輸送，輸送距離長、輸量大，安裝使用區(qū)域一般為礦山區(qū)域，地勢復(fù)雜。因此，GFT-RTP需滿足內(nèi)層材料具有良好的耐磨性、抗沖擊性、耐防腐性、運行阻力?。桓邏毫?、大口徑，礦山領(lǐng)域最大壓力為25 MPa，一般常用為5～6 MPa，管徑為90～800 mm；質(zhì)量輕，施工方便。在水利、市政給水領(lǐng)域輸送管道中，GFT-RTP主要應(yīng)滿足不同口徑的壓力要求、達(dá)到安全衛(wèi)生、使用壽命長等要求。

3 GFT-RTP的失效方式與影響因素

3.1 受力

在GFT-RTP中，受力部分主要為連續(xù)玻璃纖維帶增強(qiáng)層，由于連續(xù)玻璃纖維是彈性材料，并且斷裂伸長率很低(4 %左右)，至少2層的連續(xù)玻璃纖維復(fù)合帶按照鋪展角疊合形成增強(qiáng)層，因此，增強(qiáng)層近似于剛性體，當(dāng)形變大于4 %時即失效；外層PE-HD是不承受內(nèi)壓的；內(nèi)層的PE-HD是承受內(nèi)壓的，但由于增強(qiáng)層的限制，內(nèi)層PE-HD的應(yīng)變不大于4 %，在PE-HD彈性形變范圍內(nèi)，承受的內(nèi)壓力相當(dāng)于應(yīng)變對應(yīng)的拉伸應(yīng)力，是一個比較小的值，小于PE-HD的設(shè)計應(yīng)力，另外，內(nèi)層的PE-HD承受壓應(yīng)力，但遠(yuǎn)低于PE-HD的壓縮強(qiáng)度，也就是在使用過程中，內(nèi)層PE-HD不會產(chǎn)生壓縮形變。即如果連續(xù)玻璃纖維帶承受的應(yīng)力小于斷裂時承受的力，那么復(fù)合管就能在此載荷下長期工作而不破壞或不改變形狀，僅在容許的應(yīng)力范圍內(nèi)產(chǎn)生彈性變形。因此，導(dǎo)致復(fù)合管失效的原因之一是工作壓力超過連續(xù)玻璃纖維帶的斷裂力，使增強(qiáng)層失效從而導(dǎo)致復(fù)合管整體失效。

3.2 介質(zhì)

在GFT-RTP輸送介質(zhì)的過程中，不同的介質(zhì)可能對復(fù)合管內(nèi)層產(chǎn)生不同程度的溶解、磨損、滲透等。尤其在高溫下(相比于塑料管較高的溫度，一般不超過80 ℃)。像在石油和天然氣的輸送過程中，內(nèi)層會接觸低相對分子質(zhì)量的烷烴和芳香烴等，這些低相對分子質(zhì)量的烴類會對復(fù)合管內(nèi)層產(chǎn)生一定的溶脹作用，這些低相對分子質(zhì)量的烴類首先滲入聚合物的非結(jié)晶區(qū)，產(chǎn)生溶脹。如果聚合物的結(jié)晶度不高，則聚合物的溶脹會破壞結(jié)晶，促使結(jié)晶區(qū)逐漸向非結(jié)晶區(qū)轉(zhuǎn)化，而后溶解，從而影響內(nèi)層材料的密閉性和屈服強(qiáng)度等。若溶脹作用較明顯，會導(dǎo)致流體滲透、管材泄露。另外，溶脹作用也可能會對管材的連接產(chǎn)生一定的影響。因而，導(dǎo)致復(fù)合管失效的又一個原因是介質(zhì)對內(nèi)層材料的侵蝕。在GFT-RTP輸送的過程中，介質(zhì)對管材內(nèi)部的磨損會影響內(nèi)層材料的損失，尤其是在輸送固 - 液兩相流的過程中，固體顆粒對管材內(nèi)部造成沖擊和摩擦，導(dǎo)致管材內(nèi)層材料的流失和脫落等，導(dǎo)致管道發(fā)生破損。還有，滲透作用也會導(dǎo)致管材的失效，在GFT-RTP輸送氣體的過程中，隨著壓力的升高，小分子物質(zhì)會通過內(nèi)層滲透到增強(qiáng)層或外層，當(dāng)氣體滲透到增強(qiáng)層在內(nèi)壓的作用下并保留在增強(qiáng)層中時，一旦輸送壓力降低，增強(qiáng)層中的氣體可能會將內(nèi)管擠扁，造成內(nèi)管坍塌，導(dǎo)致管材失效。

3.3 時間

在時間方面光氧化、慢速裂紋增長(SCG)和環(huán)境應(yīng)力這3個因素影響管材的失效。聚烯烴在陽光照射下發(fā)生氧化，生成羰基而引起主鏈斷裂導(dǎo)致管材失效。雖然GFT-RTP通常是埋地使用的，但隨著時間的推移，還是會產(chǎn)生一定的影響。GFT-RTP在使用過程中，會受到長時間、小負(fù)荷的作用，在這種作用之下，GFT-RTP會發(fā)生脆性破壞。脆性緩慢開裂行為則是在持續(xù)的低應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的，在該過程中，開始的行為與韌性形變比較相似，但是，由于材料在低應(yīng)力狀態(tài)下，分子鏈開始解纏和松弛，隨著時間的推移，剩下為數(shù)不多的分子鏈承受載荷作用，這時造成應(yīng)力集中，在應(yīng)力集中點形成銀紋區(qū)，應(yīng)力集中點處于材料中存在的不規(guī)整處，或在裂紋或缺口尖端。銀紋和裂紋不同。所謂裂紋就是小的裂縫，而銀紋是由聚合物大分子連接起來的空洞所構(gòu)成的，如圖2所示。銀紋區(qū)的發(fā)展，導(dǎo)致局部屈服和聚合物的拉伸。裂紋尖端前的材料首先發(fā)展成小的空洞，逐漸成為大的空洞。這些空洞間的聚合物材料被高度拉伸，形成微纖。銀紋中的聚合物細(xì)絲全部斷裂，形成裂紋。在新的開裂尖端，又形成新的銀紋，該過程可重復(fù)發(fā)生。于是材料就發(fā)生脆性破壞。GFT-RTP在使用過程中，難免會遇到壓力波動的情況。在壓力波動時，復(fù)合管會發(fā)生輕微變形 - 恢復(fù) - 再變形的情況，這時玻璃纖維帶層與層、玻璃纖維與PE之間會產(chǎn)生摩擦，隨著時間的推移，在這種摩擦中玻璃纖維可能會斷裂。因而，GFT-RTP的使用壽命超過玻璃纖維摩擦斷裂的時間就會導(dǎo)致GFT-RTP失效。

圖2 銀紋與裂紋的形成Fig.2 Craze and creak formation

4 GFT-RTP檢測項目

4.1 失效模式

為滿足GFT-RTP的使用要求。針對GFT-RTP在使用過程中遇到的狀況以及可能出現(xiàn)的失效模式，必須要有相對應(yīng)的檢測手段來評價該GFT-RTP管是否能應(yīng)用。因此，GFT-RTP的性能評價顯得尤為重要。在介紹性能評價之前，首先需要確定管材的失效模式。多個標(biāo)準(zhǔn)中都提出了管材的失效模式，其中在SY/T 6794—2010[8]中給出了管材的失效模式：對于采用玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維或其他非金屬纖維增強(qiáng)的GFT-RTP產(chǎn)品，在試驗時唯一可容許的失效形式應(yīng)是增強(qiáng)部分的拉伸(環(huán)向)或混合模式(雙軸)失效，這些失效包括增強(qiáng)層失效、局部泄漏/滴漏、內(nèi)襯層和外保護(hù)層破裂等多種形式的組合，從而導(dǎo)致管結(jié)構(gòu)的整體失效。

除主要失效模式外，發(fā)生其他任何失效模式時制造商都應(yīng)仔細(xì)研究調(diào)查以找出失效原因，并采取必要措施防止再次發(fā)生，非允許的失效模式的事例包括：內(nèi)襯層的失效(導(dǎo)致流體泄露)，接頭或套筒的失效，尤其是管體從接頭或套筒中脫出[9]。

4.2 聚合物材料的檢測

對于聚合物所考慮的環(huán)境條件必須包括介質(zhì)溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、壓力、接觸介質(zhì)種類以及紫外線等。 若聚合物采用高密度聚乙烯(PE-HD)，基本性能應(yīng)符合GB 15558.1的要求，并滿足表1的要求，采用交聯(lián)聚乙烯時，基本性能應(yīng)符合ISO 14531—1的要求，采用聚偏氟乙烯(PVDF)時，基本性能應(yīng)符合ISO 10931的要求[5]10。對于增強(qiáng)層材料，連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合帶基本性能應(yīng)滿足表2的要求[10]；鋼絲應(yīng)符合GB/T 14450的要求；鋼絲繩應(yīng)符合YB/T 5179或GB/T 12753的要求；用于含酸性氣體的介質(zhì)輸送時，鋼絲或鋼絲繩應(yīng)進(jìn)行抗硫設(shè)計；玻璃纖維束應(yīng)符合JC/T 589的要求；滌綸工業(yè)長絲應(yīng)符合GB/T 16604的要求；芳綸長絲應(yīng)符合YD/T 1182.2的要求；超高相對分子質(zhì)量聚乙烯長絲應(yīng)符合FZ/T 54027的要求。

表1 PE-HD的基本性能

Tab.1 Basic properties of PE-HD

表2 玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合帶的規(guī)格及性能

Tab.2 Specifications and properties of glass fiber reinforced composite tapes

4.3 爆破試驗

管材在不同溫度下的最大壓力等級的確定需要爆破試驗。爆破試驗的要求為爆破測試中管材的破壞處應(yīng)位于管材中間或接近中間部分。塑料管材管件在壓力高到4 MPa下輸送燃?xì)獾脑鰪?qiáng)熱塑性塑料管道系統(tǒng)中，對于短期爆破測試提到：壓力的升高應(yīng)該按預(yù)定的速率(1+0.05) MPa/min。這對于壓力在4 MPa以下的GFT-RTP管是適用的，但像高壓GFT-RTP，爆破壓力在幾十MPa，應(yīng)按爆破時間為60～70 s進(jìn)行加壓試驗，試驗時，應(yīng)連續(xù)均勻地、快速地對試樣施加壓力使測試管材爆破。SY/T 6662.2—2012規(guī)定爆破壓力應(yīng)大于等于公稱壓力的3.0倍。對于爆破管材的長度可參照GB/T 15560的規(guī)定進(jìn)行，當(dāng)公稱外徑D<160 mm時，試樣在2個密封接頭之間的有效長度L≥5D，但不小于300 mm；當(dāng)D≥160 mm時，L≥3D，但不小于750 mm。爆破試驗不僅檢測了管材整體的抗拉強(qiáng)度(縱向和軸向)，而且驗證了管材的最大工作壓力是否滿足使用要求，是一項重要的檢測指標(biāo)，對管材的性能檢測具有重要意義。

4.4 靜液壓試驗

圖3 確定LCL、MPR和MSP的示意圖Fig.3 Schematic diagram for determining LCL, MPR and MSP

內(nèi)液壓載荷是GFT-RTP最主要和最基本的載荷形式，因而對GFT-RTP的內(nèi)液壓載荷能力的研究是認(rèn)識和使用GFT-RTP的重要基礎(chǔ)，同時，也是研究和評價GFT-RTP應(yīng)用的最重要的手段之一。由于GFT-RTP的耐內(nèi)壓強(qiáng)度與時間是相輔相成的，不能離開時間單純地討論GFT-RTP的耐內(nèi)壓強(qiáng)度。因此，GFT-RTP的設(shè)計與使用存在著2個方面相輔相成的基本問題：一是在限定時間和給定溫度下，管材所能承受的最大壓力為多少；二是在限定溫度下，管材承受一確定的壓力時，其壽命有多長。需要確定這2個基本問題就需要靜液壓試驗來實現(xiàn)。GFT-RTP作為一種新型管材，其產(chǎn)品評定可以由壓力分級試驗評定，其中壓力分級試驗是型式試驗。對于管材的置信下限(LCL)、最大壓力等級(MPR)和最大工作壓力(MSP)可以根據(jù)在試驗溫度和恒定壓力條件下一系列應(yīng)力破壞試驗來確定，如圖3所示，試驗數(shù)據(jù)被用于確定復(fù)合管材的長期靜液壓力(LTHP)的平均回歸曲線以及其LCL。LCL表示97.5 %的預(yù)測值都位于此值之上。復(fù)合管材的LCL是通過外推這個回歸曲線至設(shè)計壽命獲得的。復(fù)合管材的設(shè)計壽命都應(yīng)與其他復(fù)合材料的管道標(biāo)準(zhǔn)相同，設(shè)定為20年。如果復(fù)合管材用于輸水管道，也可采用50年設(shè)計壽命[11]。對于GFT-RTP的出廠檢驗則要采用短期靜液壓試驗，表3列出了短期靜液壓的試驗要求。

靜液壓試驗除了測定管材長期靜液壓強(qiáng)度以及研究增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合管的長期性能的應(yīng)用外，還有諸多應(yīng)用：管材及管件的質(zhì)量控制手段、耐化學(xué)性研究、管道連接系統(tǒng)的質(zhì)量與系統(tǒng)適應(yīng)性等。但是長期靜液壓試驗周期較長，只適合型式試驗，相信將來會研究出長期靜液壓試驗壓力與時間的關(guān)系，從而縮短試驗時間，提高檢測效率。

表3 短期靜液壓強(qiáng)度試驗要求

Tab.3 Requirements for short-term hydrostatic strength test

4.5 內(nèi)壓波動試驗

內(nèi)壓波動試驗是專門對于脆性材料增強(qiáng)復(fù)合管的一個檢測項目，因為脆性材料的一個缺點就是耐疲勞性較差，在循環(huán)載荷的不斷作用下，材料的疲勞損傷不斷積累，積累到一定程度，材料發(fā)生破壞失效。韌性材料增強(qiáng)的復(fù)合管或?qū)嵄诠艿臋z測標(biāo)準(zhǔn)中則沒有這項檢測項目。

GFT-RTP在使用過程中會受到周期性或非周期性的動載荷作用，比如輸送流體時壓力的波動、溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力、土壤變化如沉降及車輛通行等的應(yīng)力，都會影響到玻璃纖維的耐疲勞性。因此需要對GFT-RTP進(jìn)行一項新的檢測項目：內(nèi)壓波動試驗(疲勞試驗)，在長期靜壓值上下周期性壓力脈動，脈動幅度為靜壓值的±20 %，頻率為10 次/min，連續(xù)試驗時間為20 h。

內(nèi)壓波動試驗準(zhǔn)確反應(yīng)了復(fù)合管在各種環(huán)境應(yīng)力下的疲勞損傷狀態(tài)，是依據(jù)復(fù)合管在正常使用狀態(tài)下受到的不同環(huán)境應(yīng)力作用下的一種檢測方法，評價了復(fù)合管材及管件的疲勞壽命。但內(nèi)壓波動試驗作為一種新的檢測方法，目前還沒有相關(guān)具體的試驗標(biāo)準(zhǔn)，需要時間來驗證其可行性。相信在不久的將來，內(nèi)壓波動試驗會作為一種新的評價方法對增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合管作出更加準(zhǔn)確的性能評價。

4.6 扁平試驗

扁平試驗相當(dāng)于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的壓裂試驗，因王慶昭等[12-14]研究開發(fā)的GFT-RTP中的連續(xù)玻璃纖維帶具有很大的柔韌性，因此在壓裂一定程度后仍能滿足使用要求，壓裂試驗不能反映GFT-RTP的使用要求和失效機(jī)理。因此，針對大口徑管材在運輸或使用過程中遇到的可能被壓扁問題以及壓扁后是否仍能達(dá)到使用要求，需要對管材(大口徑不可盤卷)進(jìn)行扁平試驗。扁平試驗的要求：管材長度為：當(dāng)公稱外徑D<160 mm時，試樣在2個密封接頭之間的有效長度L≥5D，但不小于300 mm；當(dāng)D≥160 mm時，L≥3D，但不小于750 mm。隨機(jī)取滿足長度要求的3個管材試樣進(jìn)行試驗，試樣置于試驗機(jī)兩壓板間進(jìn)行下壓，每塊壓板的寬度為50～100 mm，以100 mm/min 的速度，在試樣管中部下壓至管材內(nèi)徑1/2高度。取出后繼續(xù)做靜液壓試驗或爆破試驗。

從材料學(xué)角度來說，扁平試驗檢測了玻璃纖維本身一個重要方面的性能，也檢測了表面和界面的性能，同時，檢測了內(nèi)層、增強(qiáng)層和外層的結(jié)合性能，如果通過了扁平試驗，表明GFT-RTP的管壁結(jié)構(gòu)達(dá)到了設(shè)計要求。并且，這是區(qū)別于連續(xù)纖維增強(qiáng)熱固性塑料管道的一個重要檢測項目。扁平試驗比壓裂試驗更能反映出管材的失效機(jī)理，以后在GFT-RTP的性能檢測方面扁平試驗可能會取代現(xiàn)有的壓裂試驗。

4.7 國內(nèi)外復(fù)合塑料管道現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)問題總結(jié)

隨著國內(nèi)外GFT-RTP管行業(yè)的快速發(fā)展時期，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)制定修訂進(jìn)步迅速，國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相繼被制定出來。包括API SPEC 17J—2014、API 17K—2010、ISO國際標(biāo)準(zhǔn)系列以及ASTM系列等[15]。國內(nèi)針對不同類型的GFT-RTP管以及應(yīng)用領(lǐng)域也制定了一系列關(guān)于非金屬復(fù)合增強(qiáng)管的標(biāo)準(zhǔn)，像SY/T 6662.1—2012、SY/T 6662.2-2-12等。具體詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)[16-35]在表4、表5中列出。但這些標(biāo)準(zhǔn)仍存在許多問題，例如：部分標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)范圍窄，只針對某一種產(chǎn)品；部分標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品類型相似，大部分標(biāo)準(zhǔn)缺乏質(zhì)量驗收、設(shè)計施工等系列標(biāo)準(zhǔn)。因此，建議完善標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)體系，制定前沿標(biāo)準(zhǔn)。

表4 增強(qiáng)熱塑性復(fù)合管相關(guān)國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

Tab. 4 Domestic standards for reinforced thermoplastic composite pipes

表5 增強(qiáng)熱塑性復(fù)合管相關(guān)國外標(biāo)準(zhǔn)

Tab. 5 International standards for reinforced thermoplastic composite pipes

5 結(jié)語

GFT-RTP作為典型的柔性管道，以其耐腐蝕性能好、承壓能力高、耐疲勞性好、內(nèi)壁光滑、不滲漏、使用壽命長等優(yōu)點將逐漸替代其他管道；但GFT-RTP在進(jìn)入市場面臨著一系列標(biāo)準(zhǔn)以及工程技術(shù)規(guī)范等問題；尤其缺乏在性能檢測方面的標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范；通過對GFT-RTP性能評價方法研究GFT-RTP標(biāo)準(zhǔn)體系的制定以及施工規(guī)范的制定具有一定的參考作用；本文提出的性能檢測方法較好地評價了GFT-RTP對輸送介質(zhì)、使用壓力、壽命、安裝要求等方面的性能，相信在不久的將來就會有GFT-RTP的性能檢測方法標(biāo)準(zhǔn)以及施工工程規(guī)范的出現(xiàn)，實現(xiàn)GFT-RTP在地面油氣集輸系統(tǒng)、礦山領(lǐng)域、水利、市政給水等領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用，而且對今后特殊工況下GFT-RTP應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)具有探索意義。