Characterization of a fibre reinforced composite for pipes used in oil and gas industry

Abstract

Petrol endüstrisinde, çelik, petrolün yer altında veya su altında taşınmasında kullanılan hemen hemen tüm boru hatlarının ana malzemesidir. Bu da boruları zorlu ortamlara, özellikle de tuzlu suya karşı duyarlı kılmaktadır. Elyaf takviyeli polimer kompozitlerde son zamanlardaki gelişmeler, araştırmacılara çelik boruları fiber takviyeli polimer kompozitlerle değiştirme veya onarma konusunda ilham vermiştir. Bu çalışmada, petrol endüstrisinde çeliğin potansiyel bir alternatif malzemesi olarak cam elyaf takviyeli polimer kompozit malzemelerin mekanik ve termal özelliklerinin ayrıntılı bir karakterizasyonu yapılmıştır. Karakterizasyon üç kategoride yapılmıştır: mekanik, termal ve çevresel dayanıklılık. Mekanik kısımda, çekme yüklemesi altında mekanik özellikler incelenmiştir. Termal bölümde dinamik mekanik analizler, diferansiyel tarama kalorimetresi ve termogravimetrik analizler incelenmiştir. Çevresel Dayanıklılık kısmında kompozit malzemenin higrotermal yaşlanması incelenmiştir. Sonuç olarak , cam elyaf takviyeli polimer kompozitin çeliğe göre mükemmel mukavemet-ağırlık oranına sahip olduğu, ayrıca petrol endüstrisi boru hatları sistemlerinde çeliğe iyi bir rakip olabilecek iyi bir termal stabilite ve çevresel dayanıklılığa sahip olduğu görülmüştür.

In oil industry, steel is the main material of almost all pipelines that have been used in oil conveying underground or under water. This makes the pipes sensitive to the harsh environments, especially the salty water. The recent development in fibre-reinforced polymer composites has inspired the researchers to replace or repair the steel pipes with fibre reinforced polymer composites. In this study, a detailed characterization of the mechanical and thermal properties has been presented for the glass fibre reinforced polymer composite as a potential replacement of steel material in oil industry. The characterization has been categorized into three types: mechanical, thermal, and environmental durability. In the mechanical part, mechanical properties have been investigated under tensile loading. In the thermal part, dynamic mechanical analyses, differential scanning calorimetry, and thermogravimetric analysis have been examined. In the durability part, the Hygrothermal aging of composite material has been examined. The results revealed that glass fibre reinforced polymer composite has excellent strength-to-weight ratio compared to steel, further it has good thermal stability and environmental durability which make it good competitor to steel in oil industry pipelines systems.