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随着深海油气资源的开发,对海底管线的需求日趋增多,我国海洋油气的输送主要采用钢管,腐蚀等问题突出。柔性管具有重量轻、耐腐蚀等特点,已成为海洋管道的发展趋势。本文根据海洋柔性管的服役环境,对热塑性柔性管材料进行设计和性能研究,分析了热熔合工艺和铺层方式等对其性能的影响,研究了热塑性树脂和复合材料板的服役性能。基于应用背景和调研分析,选择热塑性PE和PP树脂为内衬层和外保护层的备选材料。热分析表明,PE树脂的熔融温度低于PP树脂;性能测试表明,PP树脂和室温拉伸性能和压缩性能均优于PE树脂,在80℃下,PE和PP树脂的强度均有所下降,但PP的强度仍高于PE;在低载荷和高载荷下,PE和PP的摩擦系数均较低,PP树脂的摩擦系数均较PE低,但低载荷下PP的磨损率高于PE,高载荷下则相反。随着环境温度的升高,PE和PP树脂的压缩强度均下降,但PP的压缩强度和拉伸强度均高于PE。在海水和机油环境浸泡下,PE和PP的质量变化不大,吸湿率均较低,拉伸强度和压缩强度均有少许下降,但PP的拉伸强度和屈服强度高于PE。根据试验得到数据支持与分析,确定PP树脂为柔性管的外保护层用材料,PE树脂为内衬层用材料。通过服役环境和调研分析,选用玻纤增强聚丙烯复合材料为海洋环境用热塑性柔性管的增强层材料。热分析表明,玻纤增强聚丙烯复合材料板的最佳热熔合温度为200℃、压力为4500Pa、时间为300s;在最佳热熔合条件下制备的玻纤增强聚丙烯复合材料的硬度达到12.3HV,层间剪切强度达到17.3MPa:随着铺层角度的增大,剪切强度下降,0°方向层数的增加和剪切强度的上升则呈近似线性变化的关系;角度越接近90°,玻璃纤维对于拉伸性能的增强效果越差:随着纤维交叉角度的增大,硬度轻微的下降。不同角度的叠中缝排布方式,采用交叉铺层方式能得到更均匀稳定的性能。热熔合温度为200℃,热熔合压力为4500Pa,热熔合时间为300s时,复合材料板中纤维和树脂的界面结合质量最好。在海水和机油环境下,在浸泡时间保持在13d以内时,海水和机油对玻纤增强聚丙烯复合材料板的力学性能影响很小;60℃的浸泡实验会加速浸泡腐蚀的过程,力学性能在60℃的浸泡实验中均比常温浸泡实验中下降的更快,相同浸泡温度下随浸泡时间增长而下降。结果表明,玻纤增强聚丙烯复合材料板在海水和机油环境下具有较好的服役性能。