-40℃到120℃：温度对连续缠绕管道的影响实验

-40℃到 120℃：温度对连续缠绕管道的影响实验

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在众多工程领域中，连续缠绕管道凭借其优异性能得到。究研验实的响影道管绕缠广泛应用。然而，不同的工作环境温度会对管道性能产生显著影响。为深入了解这一情况，我们开展了从 -40℃到 120℃温度区间对连续缠绕管道影响的实验研究。

实验背景与目的

连续缠绕管道工艺先进，能制造出质量优良的。 撑支据数供提用管道。但实际使用场景温度复杂多变，如北方寒冷地区冬季室外管道可能面临 -40℃的低温，而在一些工业生产、供热系统中，管道又可能承受 120℃左右的高温。本次实验旨在通过模拟不同温度环境，探究温度对连续缠绕管道的物理性能、力学性能及结构稳定性的影响，为其在不同工况下的合理应用提供数据支撑 。

实验材料与方法

实验材料准备

我们选用了常见的连续缠绕玻璃钢管道作为实验对象，其主要由玻璃纤维、树脂基体及石英砂等组成。玻璃纤维为高强度无碱玻璃纤维，提供主要的强度支撑；树脂基体采用耐化学腐蚀性和机械性能良好的环氧乙烯基酯树脂；石英砂则增强管道的刚性和耐磨性 。

实验设备与环境模拟

利用高低温试验箱模拟 -40℃到 120℃的温度环境。该试验箱能精确控制温度，温度波动范围在 ±1℃以内。将管道样品置于试验箱内，按照设定的升温、降温速率进行温度变化，模拟实际使用中的温度升降过程。同时，配备高精度的力学性能测试仪器，用于测量不同温度下管道的各项性能指标 。

实验测试项目

对不同温度下的管道样品，我们进行了多项测试。首先是外观检查，观察管道表面是否出现裂纹、变形、分层等缺陷。接着测量管道的尺寸变化，包括直径、壁厚的变化情况。然后进行力学性能测试，如环向拉伸强度、轴向拉伸强度、弯曲强度以及环刚度测试，以此评估温度对管道承载能力的影响 。

低温环境下的实验结果

-40℃时的外观与尺寸变化

在 -40℃的低温环境下，经过一段时间的放置，部分管道样品表面出现细微裂纹。这是因为低温使树脂基体变脆，玻璃纤维与树脂之间的界面结合力下降，在内部应力作用下产生裂纹。同时，通过高精度测量仪器发现，管道的直径和壁厚均有轻微收缩，收缩率约为 0.3% - 0.5% 。

低温对力学性能的影响

力学性能测试结果显示，管道的环向拉伸强度和轴向拉伸强度均有所下降，下降幅度在 15% - 20% 之间。环刚度也出现明显降低，降幅约为 25%。这表明在低温环境下，连续缠绕管道抵抗外部压力和拉伸荷载的能力减弱，使用时需充分考虑这一因素 。

常温环境下的管道性能（对照）

常温外观与尺寸稳定性

在常温 25℃环境下，管道样品外观保持良好，表面光滑，无任何裂纹、变形等缺陷。管道的直径和壁厚尺寸稳定，几乎没有变化，展现出连续缠绕管道在常温下良好的结构稳定性 。

常温力学性能指标

此时管道的力学性能达到最佳状态。环向拉伸强度、轴向拉伸强度以及环刚度等指标均符合产品设计标准，各项性能指标为后续对比不同温度下的性能变化提供了基准数据 。

高温环境下的实验发现

120℃时的外观与尺寸变化

当温度升高至 120℃时，管道外观发生了明显变化。部分管道表面出现软化现象，颜色也有所变深。尺寸方面，管道直径和壁厚出现膨胀，膨胀率在 0.8% - 1.2% 左右。这是由于高温使树脂基体分子链活动加剧，体积膨胀，导致管道整体尺寸发生变化 。

高温对力学性能的影响

力学性能测试表明，在 120℃高温下，管道的环向拉伸强度和轴向拉伸强度大幅下降，降幅达 30% - 40%。环刚度降低更为显著，约为初始值的 40% - 50%。高温严重削弱了管道的承载能力，若在此温度下长期使用，管道极易发生变形甚至破裂 。

温度循环对管道的影响

温度循环实验过程

为模拟实际使用中温度频繁变化的情况，我们还进行了温度循环实验。让管道样品在 -40℃到 120℃之间进行多次循环，每次循环包括升温、保温、降温等阶段，共进行 10 个循环周期 。

循环后的性能变化

经过 10 个温度循环周期后，管道表面裂纹数量增多且有扩展趋势，尺寸变化更为明显。力学性能进一步恶化，环向拉伸强度、轴向拉伸强度和环刚度相比初始值下降了 40% - 50%。这说明频繁的温度变化对连续缠绕管道的损害较大，会加速管道的老化和性能衰退 。

从 -40℃到 120℃的温度区间内，温度对连续缠绕管道的影响显著。低温使管道变脆，力学性能下降；高温导致管道软化，承载能力大幅削弱；温度循环则加速管道的损坏。在实际工程应用中，必须根据管道所处的温度环境，合理选择管道材料、优化结构设计，并采取适当的防护措施，以确保连续缠绕管道的安全稳定运行 。