ISO 23936-32026 包括低碳能源在内的石油和天然气工业 与石油和天然气生产相关介质接触的非金属材料 第3部分热固性材料标准立项发展报告

石油和天然气工业与石油和天然气生产相关介质接触的非金属材料第3部分：热固性材料标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Oilandgasindustriesincludinglowercarbonenergy—Non-metallicmaterialsincontactwithmediarelatedtooilandgasproduction—Part3:Thermosets摘要关键词：热固性材料；非金属材料；石油天然气工业；低碳能源；材料相容性；国际标准；ISO23936AbstractAstheglobalenergystructureundergoesanacceleratedtransitiontowardlow-carbondevelopment,theoilandgasindustryfacesunprecedentedtechnicalchallenges.High-temperature,high-pressure,highlycorrosive,andchemicallycomplexmediaenvironmentsimposeincreasinglystringentrequirementsontheperformanceofnon-metallicmaterials.Thisreportsystematicallyelaboratesonthebackground,technicalcontent,revisionhistory,andindustrialapplicationvalueofISO23936-3:2026,"Oilandgasindustriesincludinglowercarbonenergy—Non-metallicmaterialsincontactwithmediarelatedtooilandgasproduction—Part3:Thermosets,"publishedbytheInternationalOrganizationforStandardization(ISO).Thereporthighlightsthatthisstandardfillsacriticalgapintheperformanceevaluationandmaterialselectionspecificationsforthermosettingmaterialsinoilandgasproductionmediaenvironments,providingunifiedtechnicalguidelinesforthematerialselectionofkeycomponentssuchaspipelineliners,sealingelements,andcompositepipes.Throughin-depthanalysisofthestandard'smaintechnicalelementsanditsalignmentwithexistingregulationsandpolicies,thisreportdemonstratesthesignificantimportanceofthestandardinsafeguardingoilandgasproductionsafety,promotingtheapplicationoflow-carbonenergytechnologies,andfacilitatingthehigh-qualitydevelopmentofthenon-metallicmaterialsindustry.Futureprospectsforthestandard'sexpansionintoemergingfieldssuchashydrogenenergyandCCUSarealsodiscussed.Keywords:Thermosets;Non-metallicmaterials;Oilandgasindustry;Lowercarbonenergy;Materialcompatibility;Internationalstandards;ISO23936一、引言1.1立项背景石油和天然气工业是国民经济的重要支柱产业，其生产过程中的介质环境极为复杂，涵盖高温高压流体、酸性气体（H₂S、CO₂）、盐水、有机溶剂及多相混合物等多种腐蚀性介质。长期以来，金属材料在油气开采与输送设备中占据主导地位，但在耐腐蚀性、重量比强度、绝缘性能及成本效益等方面存在固有局限。近年来，随着非金属材料科学和制造工艺的快速发展，热塑性材料、热固性材料及复合材料在油气工业中的应用范围不断扩展，从密封件、垫片到管道衬里、井下工具，非金属材料已成为保障油气生产安全性和经济性的关键技术支撑。然而，非金属材料在极端工况下的性能退化机理远比金属材料复杂，涉及溶胀、降解、开裂、分层等多种失效模式。缺乏统一、科学的材料选择与评价标准，不仅增加了工程应用的技术风险，也制约了优质非金属材料在油气领域的推广使用。在此背景下，国际标准化组织于2008年首次发布ISO23936系列标准（当时标题为“石油和天然气工业与石油和天然气生产相关介质接触的非金属材料”），为行业提供了系统性的技术指导。2022年起，ISO/TC67（石油、石化和天然气工业用材料、设备和海上结构技术委员会）启动了对该系列标准的全面修订，以响应低碳能源转型对非金属材料提出的新需求。1.2标准修订的必要性随着全球能源结构转型加速，氢能、地热、碳捕集利用与封存（CCUS）等低碳能源技术快速发展，油气行业的生产介质类型和应用场景发生了显著变化。传统的材料评价体系主要基于常规油气工况设计，难以全面覆盖氢气环境下的氢脆与渗透、超临界CO₂环境下的塑化与降解等新型失效模式。与此同时，复合材料（如玻璃纤维增强环氧树脂）和高性能热固性树脂（如酚醛、乙烯基酯、双马来酰亚胺等）的制备技术进步，使热固性材料在强度、耐温性和耐化学性方面取得重大突破，亟需在标准层面予以系统规范。ISO23936-3:2026正是在此背景下完成的修订版本，其标准名称修订为“包括低碳能源在内的石油和天然气工业与石油和油气生产相关介质接触的非金属材料第3部分：热固性材料”，将适用范围明确扩展到低碳能源领域，体现了国际标准化工作对能源转型趋势的积极响应。二、标准概况2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO23936-3:2026||中文名称|包括低碳能源在内的石油和天然气工业与石油和天然气生产相关介质接触的非金属材料第3部分：热固性材料||英文名称|Oilandgasindustriesincludinglowercarbonenergy—Non-metallicmaterialsincontactwithmediarelatedtooilandgasproduction—Part3:Thermosets||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）||所属技术委员会|ISO/TC67（石油、石化和天然气工业用材料、设备和海上结构技术委员会）||分类号|石油和天然气工业设备综合||发布日期|2026年7月1日||发布年份|2026年||国别|国际组织||语言|英语||版本说明|电子版加密PDF格式|2.2标准体系定位ISO23936系列标准是油气工业非金属材料领域的基础性标准体系，目前包括以下部分：-ISO23936-1:2022：热塑性材料（Thermoplastics）-ISO23936-2:2019：弹性体材料（Elastomers）-ISO23936-3:2026：热固性材料（Thermosets）-ISO23936-4:2022：纤维增强聚合物复合材料（Fibre-reinforcedpolymercomposites）其中，ISO23936-3:2026聚焦于热固性材料，与其余各部分共同构建起覆盖全部非金属材料类型的系统性评价框架。热固性材料与热塑性材料的根本区别在于其交联网络结构，这赋予了热固性材料更高的耐温性、尺寸稳定性和抗蠕变性能，但也使其韧性相对较低、不可二次加工。因此，ISO23936-3在技术指标体系上与第1部分（热塑性材料）存在显著差异，具有独立的评价逻辑和试验要求。三、标准主要内容3.1术语与定义ISO23936-3:2026系统界定了与热固性材料评价相关的基础术语和定义，包括热固性树脂（thermosettingresin）、交联密度（crosslinkdensity）、玻璃化转变温度（glasstransitiontemperature，Tg）、后固化（post-cure）等核心概念。该章节的完善有助于统一全球范围内的技术交流和工程实践，减少因术语理解差异导致的执行偏差。3.2材料分类与性能要求标准根据热固性材料的化学结构和应用特征，将其分为酚醛树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂等主要类型，并对各类材料的基本性能参数提出了要求，包括：1.物理性能：密度、硬度（邵氏硬度/巴氏硬度）、吸水率、热导率等；2.力学性能：拉伸强度、弯曲强度、压缩强度、冲击韧性、断裂伸长率等；3.热学性能：热变形温度（HDT）、玻璃化转变温度（Tg）、连续使用温度上限等；4.电学性能：体积电阻率、介电强度、耐电弧性等。标准明确要求材料供应商提供完整的性能数据表，并建立可追溯的质量控制体系。3.3介质相容性评价方法介质相容性评价是ISO23936-3:2026的核心技术内容。标准规定了一系列系统的试验方法，用于评估热固性材料在模拟油气生产介质中的性能变化，包括：-浸泡试验：将试样浸入特定化学介质（如水、盐水、原油、天然气凝液、酸性介质等）中，在规定的温度和时间条件下进行，测定试样的质量变化率、体积变化率及力学性能保持率；-高压釜试验：模拟高温高压工况条件，评估材料在含H₂S、CO₂等酸性介质环境中的耐受能力；-减压试验：评价材料在快速减压过程中的抗起泡、抗开裂性能，这对于深海和高压气井工况尤为重要；-渗透试验：测量气体或液体介质在材料中的渗透系数，评估材料的阻隔性能。标准针对不同应用场景和介质类型设置了差异化的试验条件和合格判据，为工程选材提供了明确、可操作的依据。3.4评价报告要求标准对材料评价报告的编制提出了规范化要求，规定报告应包含材料标识、试样制备方法、试验条件参数、试验结果数据、性能变化百分比及结论判定等完整性内容。同时要求注明试验方法的偏离情况（如有），确保评价结果的可追溯性和可复现性。3.5新增内容与关键变化相较于旧版标准，ISO23936-3:2026主要更新包括：（1）适用范围扩展至低碳能源领域，新增对氢能、CCUS等介质环境的适用性说明；（2）新增针对高压氢气环境下热固性材料性能评价的指导性内容；（3）更新了部分试验方法，与最新国际标准保持协调一致；（4）完善了材料选择流程图和选材决策逻辑。四、主要修订单位介绍4.1ISO/TC67技术委员会ISO23936-3:2026由国际标准化组织石油、石化和天然气工业用材料、设备和海上结构技术委员会（ISO/TC67）归口管理。TC67是ISO下设的最为活跃的技术委员会之一，其工作范围覆盖石油天然气工业从上游勘探开发到下游储运加工的各类设备与材料标准化工作，下设多个分技术委员会和工作组。TC67的秘书处由意大利国家标准化机构（UNI）承担，主席和秘书团队协调全球数十个参与成员国和观察成员国的技术专家共同推动标准研制。4.2主要参与单位本标准的修订工作汇聚了来自全球领先能源企业、材料制造商、研究机构和认证机构的技术专家。其中，尤为值得关注的是来自欧洲和北美的主要贡献单位。荷兰皇家壳牌公司（ShellGlobalSolutionsInternationalB.V.）作为全球领先的能源公司之一，在油气田用非金属材料领域积累了数十年的工程应用经验和大量的现场数据。壳牌的技术专家长期深度参与ISO/TC67框架下非金属材料标准的制修订工作。在此次ISO23936-3:2026的修订过程中，壳牌团队主要负责高压高温工况下热固性材料性能评价方法的技术验证和试验数据的整理分析。凭借其在深海油气开发和酸性气田运营中积累的丰富实践经验，壳牌专家为标准的介质相容性评价方法和材料选择流程提供了大量一手工程数据和案例支持。此外，法国道达尔能源公司（TotalEnergies）依托其在全球多样化油气田运营中积累的丰富实践，以及在低碳能源转型方面的前沿探索，重点协助扩展了标准面向氢能和CCUS等低碳能源场景的适用范围。美国石油学会（API）和挪威船级社（DNV）则从行业实践和认证检验的角度，为标准中试验方法的可操作性和合格判据的合理性提供了重要技术输入。在试验方法的标定与验证方面，德国联邦材料研究与测试研究所（BAM）依托其在高性能聚合物与复合材料表征领域的权威研究能力，为标准中新增试验方法的设计和验证提供了关键技术支持。这些来自全球不同领域的顶尖机构通力协作，确保了该标准在技术深度、工程实用性和全球适用性之间的良好平衡。五、标准应用价值与行业影响5.1保障油气生产安全热固性材料在油气工业中广泛应用于管道衬里、储罐内衬、密封元件、绝缘接头、井下封隔器及复合管材等关键部位。这些部件的失效不仅可能导致停产维修，更可能引发泄漏、火灾、爆炸等重大安全事故。ISO23936-3:2026通过建立统一的材料性能评价标准和系统的介质相容性测试规范，有效降低了因材料选择不当或性能评估不充分导致的安全风险，为油气生产的本质安全提供了重要技术支撑。5.2支撑低碳能源发展随着全球能源转型加速推进，氢能输送、天然气管网掺氢、CO₂驱油与封存等项目在全球范围内迅速增多。这些新兴应用场景中的介质环境（如高压氢气、超临界CO₂）对材料性能提出了全新的挑战。ISO23936-3:2026将适用范围扩展至低碳能源领域，首次在热固性材料标准中系统考虑了氢气环境和CO₂环境下的材料相容性问题，为相关工程项目的材料选择和风险评估提供了亟需的标准依据。5.3促进国际贸易与产业升级作为一项国际标准，ISO23936-3:2026的发布实施有助于消除各国在非金属材料评价方法上的技术壁垒，促进材料产品在国际市场的自由流通和公平竞争。对于材料制造商而言，符合ISO23936-3标准意味着其产品获得了进入国际油气供应链的“通行证”。同时，该标准对材料性能的严格要求也将倒逼企业加大研发投入，推动热固性材料产业向高性能化、差异化方向转型升级。六、结论与展望ISO23936-3:2026的发布是油气工业非金属材料标准化领域的一项重要里程碑。该标准立足行业实际需求，前瞻性把握能源转型趋势，在系统继承原有技术框架的基础上，实现了从传统油气领域向低碳能源领域的跨越式扩展。标准构建了涵盖性能要求、试验方法、评价流程和报告规范在内的完整技术体系，为热固性材料在油气生产及相关低碳能源场景中的应用提供了科学、统一的技术准则，有效弥补了该领域国际标准的空白。参考文献[1]ISO239