耐久性/老化英文2026

全尺寸碳纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料管道在井筒环境下循环压力疲劳行为与失效机制研究

Study on Fatigue Behavior and Failure Mechanisms of Full‐Scale Carbon Fiber‐Reinforced Bismaleimide Resin Composite Pipe Under Cyclic Pressure in Wellbore Environments

Dezhi Zeng, Guangguang Xiang, Zhiming Yu, Jiancheng Luo, Xin Li, Yujie Guo, Wenguang Zeng, Qiuying Gao · State Key Laboratory of Oil & Gas Reservoir Geology and Exploitation Southwest Petroleum University Chengdu China

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期刊 / 来源Polymer Composites

DOI10.1002/pc.70912

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关键词：碳纤维增强复合材料双马来酰亚胺树脂循环压力疲劳腐蚀-疲劳耦合界面脱粘井筒环境密封性能失效机制

摘要整理

本研究通过模拟生产、酸化和氮气注入等复杂井筒环境条件，对全尺寸碳纤维增强双马来酰亚胺树脂（CF/BMI）复合管道进行了循环内压-腐蚀疲劳试验，系统研究了其疲劳行为与失效机制。CF/BMI管道具有优异的初始力学性能，200°C高温下拉伸强度达830 MPa，弯曲和压缩性能突出。在0～16 MPa循环内压与多阶段腐蚀服役条件的协同作用下，管道在整个试验过程中保持线性弹性响应，累积弹性模量下降16%，但在30 MPa以上仍保持密封性能。疲劳试验后的微观结构表征和荧光示踪结果表明，管道内壁出现树脂剥离、微裂纹和纤维-基体界面脱粘现象，这些裂纹主要沿轴向和周向扩展并最终相互连接，导致管道在循环内压-腐蚀疲劳条件下的密封失效。研究结果为深井高温高压油气井用复合管道的设计和应用提供了重要的失效机制认识。

全尺寸碳纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料管道在井筒环境下循环压力疲劳行为与失效机制研究

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