CN101876392B - 海底输油单层保温管接头及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海底输油单层保温管接头，由内至外依次为钢管、防腐热收缩层、填充层、模具层和外包覆层。填充层为聚合物空心微珠或者玻璃微珠复合增强型聚氨酯保温材料，其原料质量份数比为多异氰酸酯∶聚醚多元醇＝1.05∶1，其中聚合物空心微珠或玻璃微珠占聚醚多元醇的12％；模具层是陆上预制结构，为聚氨酯泡沫材料；在模具层外表面涂敷一层聚乙烯基体材料的外包覆层。接头的处理方法为：①焊接管道接口，②安装防腐热收缩层，③捆扎模具层、开设注料孔和排气孔，④注射成型填充层。本发明提供了一种具有良好防水密封和保温效果、提高铺设效率、施工成本低、技术水平高的海底输油单层保温管接头及其处理方法。
Description
技术领域
本发明涉及海底输油管道的保温管，尤其涉及一种单层保温管的接头。
背景技术
海底石油管道是将海上原油(或混输原油)输送到陆上(或浮式生产储油卸油船)，由于海底管道服役的特殊环境，其性能要求比较特殊。首先，海底管道在海底一定水深下，承受一定的静水压力。由于海水温度比较低，管道输送过程中一些高稠度的原油或混输介质会因温度下降而出现粘度增加，流动性变差，因此，需对海底管道及其接头部位进行保温处理和防水密封处理，以保证管线的正常运行。
目前的接口处通常采用的防腐热收缩带加保温半瓦，然后安装防水热缩带、采用填充层工艺。这种工艺的缺点是，在海上的操作周期长，工艺复杂，影响铺管速度，结构的防水密封性能也不理想，影响海管的正常输送。
发明内容
本发明旨在解决海上的单层保温管道接头的防水密封和保温效果不理想的问题，从而提高海底管道的铺设效率，降低施工成本，提高技术水平，保证管线运行的安全可靠性，并提供此单层保温管道接头的处理方法。
为了达到上述发明目的，本发明通过以下的技术方案予以实现：
海底输油单层保温管接头包括防腐热收缩层(1)、填充层(2)、模具层(3)、排气孔(5)和注料孔(6)，其特征在于，所述防腐热收缩层(1)的外面设置有填充层(2)，填充层(2)为聚合物空心微珠或者玻璃微珠复合增强型聚氨酯保温材料；填充层(2)的外面设置有模具层(3)，模具层(3)为预制的半瓦模具层，由上、下两部分组成，半瓦模具层为聚氨酯泡沫材料；模具层(3)的上面部分设置有排气孔(5)和注料孔(6)；模具层(3)的外表面设置有外包覆层(4)，外包覆层(4)为聚乙烯材料；外包覆层(4)的两端设置有一对捆扎带(7)。
所述防腐热收缩层(1)为防腐热收缩带。
所述填充层(2)的原料为双组份液体，由多异氰酸酯组分和聚合物空心微珠或者玻璃微珠混合的聚醚多元醇组分，在催化剂作用下，经过化学反应生成的复合聚氨酯材料；其原料质量份数比为多异氰酸酯∶聚醚多元醇＝1.05∶1；其中聚合物空心微珠或玻璃微珠占聚醚多元醇的10％-15％。
海底输油单层保温管接头的处理方法，具有如下步骤：
①焊接管道接口并清理焊口处的焊渣和锈蚀，对表面进行预热处理；
②安装防腐热收缩层(1)，进行电火花检漏，所述防腐热收缩层为防腐热收缩带；
③将一对预制的上、下两部分模具层(3)用捆扎带(7)捆扎在管道接口部位，开设注料孔(6)和排气孔(5)的模具层为上面部分；
④通过注料孔(6)注射成型填充层(2)，原料为双组份液体，由多异氰酸酯组分和聚合物空心微珠或者玻璃微珠混合的聚醚多元醇组分，在催化剂作用下，经过化学反应生成的复合聚氨酯材料；其原料质量份数比为多异氰酸酯∶聚醚多元醇＝1.05∶1；其中聚合物空心微珠或玻璃微珠占聚醚多元醇的10％-15％；
⑤清除注料孔(6)和排气孔(5)溢出的少量原料。
所述步骤③的模具层(3)是陆上的预制结构，在其外表面涂敷一层聚乙烯基体材料的包覆层(4)，在模具层(3)的上面部分开设注料孔(6)和排气孔(5)。
所述步骤③的模具层(3)的密度为100-200kg/m3。
所述步骤④的填充层(2)的密度为750-850kg/m3，抗压强度可达15Mpa，导热系数≤0.150W/(m·K)，1.0Mpa静水压力下重量吸水率≤3％。
所述步骤④采用高压发泡机注射成型。
本发明的有益效果是，提供了一种具有良好防水密封和保温效果、能够提高海底管道的铺设效率、保证管线运行安全可靠、施工成本低、技术水平高的单层保温管海上接头及其处理方法。
附图说明
图1是本发明单层保温管接头的剖面结构示意图；
图2是现有技术单层保温管接头的剖面结构示意图。
附图1标记说明如下：
1——防腐热收缩层 2——填充层
3——模具层 4——外包覆层
5——排气孔 6——注料孔
7——捆扎带 8——半瓦保温层
9——包覆热收缩层 10——钢管
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：
本发明的海底输油单层保温管接头，由图1可以看出，由内到外依次为钢管10，防腐热收缩层1，填充层2，模具层3和外包覆层4。防腐热收缩层1为防腐热收缩带；填充层2为聚合物空心微珠或者玻璃微珠复合增强型聚氨酯保温材料；模具层3是陆上预制结构，为预制的半瓦模具层，由上、下两部分组成，半瓦模具层为聚氨酯泡沫材料；在模具层3外表面涂敷一层聚乙烯基体材料的外包覆层4，在模具层3的上面部分开设注料孔6和排气孔5。
图2是现有技术单层保温管接头的剖面结构示意图，本发明取消了现有技术的半瓦保温层8和包覆热收缩层9，改变了填充层2的位置结构和原料成分，模具层3由原来的钢板模具改变为为聚氨酯泡沫材料，采用陆上预制的方法，增加了外包覆层4和捆扎带7。
实施例1
首先，陆上预制模具层3，该模具层3主要材料为聚氨酯泡沫，是由有机多异氰酸酯与高活性聚醚(或聚酯)多元醇在催化剂、发泡剂等助剂相互作用下，经化学反应生成的泡沫体材料。模具层3的密度为200kg/m3，具有良好的耐压性能。
然后，在模具层3的外表面涂敷一层聚乙烯基体材料的外包覆层4，该层具有良好的韧性，抗弯曲性能好，与聚氨酯模具层3形成一个柔韧性优良的整体。
其后，在预制的聚氨酯模具层3的上面部分开设注料孔6和排气孔5。
海上单层保温管接头处理方法如下：
①焊接保温管接口，采用角磨机清理焊口处，清理焊渣和锈蚀，并对表面进行预热处理。
②安装防腐热收缩层1，该防腐热收缩层1为防腐热收缩带(市售成品)，具有耐腐蚀性、防水性、耐老化性、具有一定的机械强度、粘接效果好。安装完成后进行电火花检漏。
③将预制的上、下两部分半瓦聚氨酯模具层(3)用捆扎带(7)捆扎在海管接口部位，具有注料孔(6)和排气孔(5)的半瓦模具层为上面部分。
④通过注料孔(6)注射成型填充层(2)，原料为双组份液体，由多异氰酸酯组分和聚合物空心微珠或者玻璃微珠混合的聚醚多元醇组分，在催化剂作用下，经过化学反应生成的复合聚氨酯材料；其原料质量份数比为多异氰酸酯∶聚醚多元醇＝1.05∶1；其中聚合物空心微珠或玻璃微珠占聚醚多元醇的12％；注射填充设备为高压发泡机，设定温度为25℃、压力为8.0Mpa。
该填充层(2)的密度为750kg/m3，抗压强度可达15Mpa，导热系数为0.130W/(m·K)，1.0Mpa静水压力下重量吸水率为2.5％。
⑤填充结束，清除注料孔6和排气孔5溢出的少量料。
实施例1经过1.0MPa静水压条件下，经过40天的长期试验，整体密封良好，能够达到保温、密封防水的性能。
实施实例2
首先，陆上预制模具层3，该模具层3主要材料为聚氨酯泡沫，是由有机多异氰酸酯与高活性聚醚(或聚酯)多元醇在催化剂、发泡剂等助剂相互作用下，经化学反应生成的泡沫体材料。模具层3的密度为150kg/m3，具有良好的耐压性能。
然后，在模具层3的外表面涂敷一层聚乙烯基体材料的外包覆层4，该层具有良好的韧性，抗弯曲性能好，与聚氨酯模具层3形成一个柔韧性优良的整体。
其后，在预制的聚氨酯模具层3的上面部分开设注料孔6和排气孔5。
海上单层保温管接头处理方法如下：
①焊接保温管接口，采用角磨机清理焊口处，清理焊渣和锈蚀，并对表面进行预热处理。
②安装防腐热收缩层1，该防腐热收缩层1为防腐热收缩带(市售成品)，具有耐腐蚀性、防水性、耐老化性、具有一定的机械强度、粘接效果好。安装完成后进行电火花检漏。
③将预制的上、下两部分半瓦聚氨酯模具层(3)用捆扎带(7)捆扎在海管接口部位，具有注料孔(6)和排气孔(5)的半瓦模具层为上面部分；
④通过注料孔(6)注射成型填充层(2)，原料为双组份液体，由多异氰酸酯组分和聚合物空心微珠或者玻璃微珠混合的聚醚多元醇组分，在催化剂作用下，经过化学反应生成的复合聚氨酯材料；其原料质量份数比为多异氰酸酯∶聚醚多元醇＝1.05∶1；其中聚合物空心微珠或玻璃微珠占聚醚多元醇的14％；注射填充设备为高压发泡机，设定温度为30℃、压力为10Mpa。
该填充层(2)密度为820kg/m3，抗压强度可达17Mpa，导热系数为0.140W/m3，1.0Mpa静水压力下重量吸水率为2.0％。
⑤填充结束，清除注料孔6和排气孔5溢出的少量料。
实施例2经过1.5MPa静水压条件下，经过30天的长期试验，整体密封良好，能够达到保温、密封防水的性能。
本发明较之现有技术的优点在于：
(1)保温层采用的聚合物空心微珠(或玻璃微珠)复合增强型聚氨酯保温材料，具有良好的抗压性能，适应150米水深的静水压力，并且抗冲击性能优良。
复合增强型聚氨酯保温材料采用聚合物微珠(玻璃微珠)填充材料，为空心闭孔结构，具有导热系数低的特点，对海底管道到保温作用明显，减少因温差导致的热量损失，保证海管输送的正常温度。
聚合物空心微珠(或玻璃微珠)复合增强型聚氨酯保温材料吸水率小，对海底管道接头具有良好的防水性能，提高管道接头的整体密封性，保证管线运行的安全性。
对本发明保温材料和现有技术的保温材料进行了相关性能的对比试验，试验结果见表1。
表1保温材料主要性能的比较
吸水率：温度为23±2℃，静水压力为1.0Mpa的重量吸水率。
抗压强度：温度为23±2℃，10％变形量的抗压强度。
(2)预制聚氨酯半瓦模具层韧性好，提高了海管铺设过程中接头处抗弯曲性能，能够有效地保证接头的质量。
(3)海上作业施工工序大幅度减少，海上只负责钢管焊口防腐热收缩层的安装，复合增强型聚氨酯保温材料保温层的填充工作，半瓦模具层预制工作都在陆上进行，单个接口海上施工的时间缩短为3-4min，(原施工单个接口时间为8-10min)大大提高了铺管效率，降低了施工成本。
(4)施工设备简单，海上施工只需要高压发泡机一台，不需要外包覆铁皮的焊接作业，消除了焊接作业带来的安全隐患。
(5)复合增强型聚氨酯保温材料制品无毒性，不污染环境，为环境友好型材料。
对本发明的接头结构与原接头结构进行静水压对比试验，试验结果见表2。
表2接头结构的耐压性能的比较
Claims (8)
1.一种海底输油单层保温管接头，包括防腐热收缩层(1)、填充层(2)、模具层(3)、排气孔(5)和注料孔(6)，其特征在于，所述防腐热收缩层(1)的外面设置有填充层(2)，填充层(2)为聚合物空心微珠或者玻璃微珠复合增强型聚氨酯保温材料；填充层(2)的外面设置有模具层(3)，模具层(3)为预制的半瓦模具层，由上、下两部分组成，半瓦模具层为聚氨酯泡沫材料；模具层(3)的上面部分设置有排气孔(5)和注料孔(6)；模具层(3)的外表面设置有外包覆层(4)，外包覆层(4)为聚乙烯材料；外包覆层(4)的两端设置有一对捆扎带(7)。
2.根据权利要求1的海底输油单层保温管接头，其特征在于，所述防腐热收缩层(1)为防腐热收缩带。
3.根据权利要求1的海底输油单层保温管接头，其特征在于，所述填充层(2)的原料为双组份液体，由多异氰酸酯组分和聚合物空心微珠或者玻璃微珠混合的聚醚多元醇组分，在催化剂作用下，经过化学反应生成的复合聚氨酯材料；其原料质量份数比为多异氰酸酯∶聚醚多元醇＝1.05∶1；其中聚合物空心微珠或玻璃微珠占聚醚多元醇的10％-15％。
4.权利要求1的海底输油单层保温管接头的处理方法，具有如下步骤：
①焊接管道接口并清理焊口处的焊渣和锈蚀，对表面进行预热处理；
②安装防腐热收缩层(1)，进行电火花检漏，所述防腐热收缩层为防腐热收缩带；
③将一对预制的上、下两部分的模具层(3)用捆扎带(7)捆扎在管道接口部位，开设注料孔(6)和排气孔(5)的模具层为上面部分；
④通过注料孔(6)注射成型填充层(2)，原料为双组份液体，由多异氰酸酯组分和聚合物空心微珠或者玻璃微珠混合的聚醚多元醇组分，在催化剂作用下，经过化学反应生成的复合聚氨酯材料；其原料质量份数比为多异氰酸酯∶聚醚多元醇＝1.05∶1；其中聚合物空心微珠或玻璃微珠占聚醚多元醇的10％-15％；
⑤清除注料孔(6)和排气孔(5)溢出的少量原料。
5.根据权利要求4的海底输油单层保温管接头的处理方法，其特征在于，所述步骤③的模具层(3)是陆上的预制结构，在其外表面涂敷一层聚乙烯基体材料的外包覆层(4)，在模具层(3)的上面部分开设注料孔(6)和排气孔(5)。
6.根据权利要求4或5的海底输油单层保温管接头的处理方法，其特征在于，所述步骤③模具层(3)的密度为100-200kg/m3。
7.根据权利要求4的海底输油单层保温管接头的处理方法，其特征在于，所述步骤④填充层(2)的密度为750-850kg/m3，抗压强度可达15Mpa，导热系数≤0.15W/(m·K)，1.0Mpa静水压力下重量吸水率≤3％。
8.根据权利要求4的海底输油单层保温管接头的处理方法，其特征在于，所述步骤④采用高压发泡机注射成型。
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