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钢丝错绕增强塑料复合管(以下简称PSP)是一种以高密度聚乙烯(HDPE)为基体,以高强度钢丝倾角错绕成型的网状骨架为增强体,HDPE与高强度钢丝之间采用热熔胶粘结而成的综合性能优良的新型钢塑复合管。它结合了钢丝的高强度与HDPE的柔韧性和耐腐蚀性等特点,因此PSP不仅能够承受很高的工作压力,而且同时保持着类似聚乙烯管道般的韧性,所以能应用于各种高压、腐蚀及大变形等较为恶劣环境工况的工程中。PSP应用前景广阔,其相关研究也从未间断。然而关于PSP爆破压力的研究,到目前为止,只有常温下的短时爆破压力预测方法。为了提高PSP的设计技术水平,拓展PSP的应用领域和保证PSP的安全使用,需要进一步发展不同温度下的短时爆破压力预测方法。与此同时,由于PSP自身结构和承载机理均与PE管不同,套用PE管的长时性能预测方法是不合适的,亟需建立具有PSP特色的长时性能预测方法。因此,开展PSP爆破压力预测方法研究,对PSP的安全运营具有十分重要的意义。为了保证PSP长期安全可靠地运行,本文在国家高技术研究发展计划(863计划)重点项目“极端条件下重大承压设备风险评估与寿命预测关键技术研究”(项目编号:2009AA044801)的支持下,对PSP爆破压力进行理论与试验研究,主要完成的工作如下:(1)建立PSP爆破压力预测模型。基于复合材料层合板理论,对PSP多层结构进行应力分析,综合考虑HDPE模量随温度和时间的变化规律,以钢丝断裂为爆破失效判据,对不同温度和时间下的PSP爆破压力进行研究。(2)得到HDPE模量随温度和时间的变化规律。PSP中钢丝层和内外HDPE层协同承载,由于HDPE的粘弹特性,随着温度的升高和外载荷作用时间的增加HDPE’陛能将逐渐发生改变,主要体现在模量的衰减上,使得载荷从HDPE层转移到钢丝层中,进而对钢丝应力产生影响。因此,通过分子机理分析与试验相结合的方法对HDPE模量进行研究,结果表明:在20-80℃之间,初始模量随温度的升高呈近似线性下降;20℃下松弛模量随时间呈指数变化规律,初始阶段迅速下降,之后下降过程变缓,当时间继续延长,松弛模量随时间变化只发生很缓慢的减小。(3)对PSP进行不同温度下的短时爆破试验和20℃下长时耐压试验研究,以验证所提出模型的合理性和求解结果的准确性。通过对比预测结果和试验结果,表明所建立的PSP爆破压力预测方法具有较高的计算精度,20-80℃计算短时爆破压力与试验值相对误差范围为3.1%-16.1%,2500h以内的长时爆破压力相对误差在-0.83%-17.2%以内,这为PSP的优化设计奠定了一定的基础,并可进一步推动PSP有关技术的工程应用。对试验结果进行分析,建议对现有行业标准中的PSP温度折减系数进行修订。