环空条件下输气软管内的气体渗透机理

输气软管有着非固定管线的优势被大量用于海上天然气的输送,是海上油气高效开发的重要设备之一,但由于天然气中小分子组分在压力作用下溶解到软管高分子内衬层中,会进一步扩散到软管环空层中,在环空条件将影响气体的渗透行为,会导致环空憋压并产生酸性环境威胁软管结构和使用寿命。为此,采用物理模拟与数值模拟结合的方法,研究了温度、压力、金属遮挡和泄压等条件下研究了环空输气管内部气体扩散过程,并分析了对气体渗透的影响。研究结果表明:(1)环空中的金属抗压层与高分子材料贴合,对气体的渗透起到了遮挡作用;(2)理论模型中利用第3类边界条件引入遮挡系数表征其遮挡作用,为理论计算的简化处理起到积极作用;(3)环空中的温度和压力影响水组分的相态变化,当环空中水组分的气体密度达到临界值,会出现液化水,液化水的出现为环空酸性条件提供了物质基础;(4)环空压力是影响渗透速度的另一个主要因素,对于新管,环空中压力上升的变化率随环空压力先增加后降低,对于输气过程中的软管,环空泄压后,其压力上升的变化率初始较大,随环空压力升高而降低。结论认为,实验和模拟过程得出的结论,可为输气软管环空状态计算与预测提供技术参考,也为输气软管的使用和保护提供了理论支撑。