CN102537539B - 一种海洋输油漂浮软管 - Google Patents

Abstract

本发明属于海洋输油管道技术领域，公开了一种海洋输油漂浮软管。其构成该漂浮软管的技术方案为：包括管体和设置于其两端的带有短节的法兰连接盘，且短节插入管体中与其内壁固定粘合连接；上述管体的结构包括：在短节之间连接的由丁晴橡胶橡胶构成的内衬层，在该橡胶内衬层外依次设置有2—4层间隔设置的加强层和中胶层、钢丝缠绕层和所填充的橡胶层、氯丁橡胶构成的橡胶外层和夹于该橡胶外层间的漂浮材料层。该结构的海洋输油漂浮软管具有抗拔连接强度高便于使用和维修和使用寿命长的特点。

Description

一种海洋输油漂浮软管

技术领域

本发明属于海洋输油管道技术领域，尤其涉及一种海洋输油漂浮软管。

背景技术  

近年来随着我国经济的快速发展、对石油产品的大量需求，使得近海海洋的石油勘探和开发已成必然趋势，海洋石油产出后必须通过专用海上输油漂浮橡胶软管管道输送至停泊在海洋上的油轮上或陆地上。目前在海洋石油生产中所使用的橡胶软管管道由于其结构和材料的原因，在使用上存在着不耐腐蚀、机械强度低造成的使用寿命短的问题；另外该种管道由于在海洋中漂浮使用，因此还应当具有一定的弯曲半径，这些性能目前的管道尚不能够满足。

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有结构强度高、使用寿命长的海洋输油漂浮软管。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种海洋输油漂浮软管，其特征在于：包括管体和设置于其两端的带有短节的法兰连接盘，所述的短节插入所述管体中与其内壁固定粘合连接；所述管体的结构包括：在所述的短节之间连接的橡胶内衬层，在该橡胶内衬层外依次设置有2—4层间隔设置的加强层和中胶层，钢丝缠绕层和填充于该缠绕层钢丝间的橡胶层，橡胶外层和夹于所述橡胶外层间的漂浮材料层；

其中，所述的橡胶内衬层由下列材料构成：

45重量份的丁晴橡胶、28—40重量份的补强炭黑、5—8重量份的填充剂、4—7重量份的软化剂、各2—5重量份活化剂、防老剂、硫化剂和促进剂构成；

其中，所述的橡胶外层由下列材料构成：

40重量份的氯丁橡胶、12—18重量份的补强炭黑、25—35重量份的填充剂、6—9重量份的软化剂、各1.5—3.0重量份活化剂、防老剂、硫化剂和促进剂构成。 

构成上述一种海洋输油漂浮软管的附加技术特征包括：

——所述的管体与所述法兰连接盘短节的连接段的轴向剖面呈楔形结构，其楔形变型处由所述法兰连接盘短节的端部开始；

——所述呈楔形结构的连接段中设置有筒体衬胶，该筒体衬胶和所述的橡胶内衬层直接与所述的法兰连接盘短节固定粘合连接；在所述的法兰连接盘短节上由法兰连接盘端向所述管体内依次设置有钢丝缠绕层起始端或终止端的钢丝缠绕环、筋骨圈、与筋骨圈相间设置的短节缠绕钢丝环；

——所述的筋骨环为2—5个，并设置在所述的筒体衬胶中；

——所述的短节缠绕钢丝环为2—5个，并直接固定于短节上；

——所述的钢丝缠绕环为3—6圈，并设置在所述的筒体衬胶中；

——在所述的橡胶外层中复合有加强层结构。 

本发明所提供的海洋输油漂浮软管同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于构成该软管的结构为管体和设置于其两端的法兰连接盘的短节通过钢丝缠绕层起始端和终止端的钢丝缠绕环、直接和短节焊接为一体结构的筋骨圈和与该筋骨圈对应相间设置的短节缠绕钢丝环进行机械物理固定，因此使得管体和法兰连接盘间具有足够大的抗拔连接强度；其二，由于在构成管体的管壁的橡胶外层间夹有漂浮材料层，使得该软管能够在水面上漂浮起来，有利于软管管体的使用和维修；其三，由于构成软管管体的橡胶内衬层和橡胶外层分别由丁晴橡胶和氯丁橡胶构成，具有极强的抗腐蚀性能，使得其使用寿命在5年以上，可以满足海底石油开采输送的需要。

附图说明

图1为本发明供的海洋输油漂浮软管的结构示意图；

图2为上述海洋输油漂浮软管的轴向剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的一种对海洋输油漂浮软管的结构做进一步的详细说明。

如图1所示，为本发明所提供的一种海洋输油漂浮软管的轴向剖面结构示意图。该漂浮软管的结构包括管体1和设置于其两端的带有短节的法兰连接盘3，其中短节插入管体中与其内壁固定粘合连接。如图2所示，构成漂浮软管管体的结构包括在两个短节2之间连接的橡胶内衬层4，在该橡胶内衬层外依次设置有相互间隔设置的2层、3层或4层的加强层5和中胶层6，钢丝缠绕层7和所填充于钢丝缠绕间的橡胶层8，橡胶外层10和夹于该橡胶外层间形成包裹芯的漂浮材料层11。

上述海洋输油漂浮软管两端法兰连接盘短节的管体连接段12呈台型结构，即其轴向剖面呈如图2所示的楔形结构，该楔形的变型处最好由法兰连接盘短节的端部13或端部以内开始收缩；使法兰连接盘短节的长度大于管体连接段的长度；

为了提高法兰连接盘短节与管体间的抗拔强度，在呈楔形结构的连接段中设置有筒体衬胶14，该筒体衬胶和橡胶内衬层4直接与法兰连接盘短节2固定粘合连接，其中粘和短节2上的筒体衬胶和橡胶内衬的长度分别为三分之二和三分之一；同时，在法兰连接盘短节上由其端向管体内依次设置有钢丝缠绕层起始端和终止端的3—6圈的钢丝缠绕环16、2—5个最好直接和短节焊接为一体结构并由筒体衬胶覆盖的筋骨圈15、与筋骨圈对应相间设置的短节缠绕钢丝环17；

为了提高海洋输油漂浮软管的机械强度，提高其抗风浪的破坏性能，在构成管体的橡胶外层中复合有第二加强层9，同时也保护了漂浮层11的性能。 

在构成上述海洋输油漂浮软管的管体结构中，

第一，橡胶内衬层4作为石油等内流体的围壁，作用为阻止流体外溢，其厚度根据管体的内直径设置在2—15毫米间；

第二，相间排列的加强层5和中胶层6用于承担来自自身重量和端部载荷，提高软管抗拉强度；加强层由尼龙帘线、聚酯帘线、钢丝帘线构成，中胶层用于对加强层间的粘合，提高其整体强度；

第三，钢丝缠绕层7和所填充的橡胶层8的功能是提高海洋输油漂浮软管漂浮在波涛汹涌的海洋上受拉及负压（0.085Mpa）作用下管体的整体性，钢丝材料与填充橡胶经过处理后预成型缠绕在加强层和中胶层上；

第四，第二加强层9和橡胶外层10由于用于保护所夹的漂浮材料层不受损坏，并直接浸泡在海水中，因此不仅具有较高的机械强度，更重要的是具有耐老化、耐磨、耐天候、耐日光、耐油、耐海水腐蚀的性能，其中，第二加强层由尼龙帘线、聚酯帘线、钢丝帘线构成。

第五，漂浮材料层11使软管具有漂浮性能，材料采用具有不吸水、弯曲不断裂特性的闭孔微孔发泡的PE片带状材料或采用天然橡海绵构成。

构成上述海洋输油漂浮软管管体的橡胶内衬层和橡胶外层的具体实施例为：

实施例1

橡胶内衬层由45重量份丁晴橡胶、40重量份补强炭黑N330、5重量份填充剂轻钙、5重量份软化剂邻苯二甲酸二丁酯、5重量份活化剂氧化锌、3重量份防老剂A、2重量份硫化剂硫磺和4重量份促进剂CZ构成。

橡胶外层由40重量份的氯丁橡胶、18重量份的补强炭黑N330、35重量份的填充剂轻钙、9重量份的软化剂邻苯二甲酸二丁酯、1.5重量份的活化剂氧化锌、2.0重量份防老剂A、1.6重量份硫化剂硫磺和2.4重量份促进剂CZ构成。

实施例2

橡胶内衬层由45重量份丁晴橡胶、32重量份补强炭黑N660、7重量份填充剂轻钙、7重量份软化剂邻苯二甲酸二辛酯、4重量份活化剂氧化镁、4量份防老剂D、3重量份硫化剂硫磺和5重量份促进剂CZ构成。

橡胶外层由40重量份的氯丁橡胶、16重量份的补强炭黑N330、30重量份的填充剂轻钙、8重量份的软化剂邻苯二甲酸二辛酯、2.0重量份的活化剂氧化镁、2.0重量份防老剂D、1.8重量份硫化剂硫磺和2.5重量份促进剂CZ构成。

实施例3

橡胶内衬层由45重量份丁晴橡胶、36重量份补强炭黑N330、7重量份填充剂轻钙、各3重量份的邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯构成的软化剂、3重量份活化剂氧化镁、5重量份防老剂4010NA、4重量份硫化剂硫磺和3重量份促进剂DM构成。

橡胶外层由40重量份的氯丁橡胶、14重量份的补强炭黑N660、38重量份的填充剂轻钙、各3重量份的邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯构成的软化剂、2.5重量份的活化剂氧化镁、2.5重量份防老剂4010NA、2.0重量份硫化剂硫磺和2.0重量份促进剂DM构成。

实施例4

橡胶内衬层由45重量份丁晴橡胶、28重量份补强炭黑N330、8重量份填充剂轻钙、各2重量份的邻苯二甲酸二丁酯和芳烃油构成的软化剂、2重量份活化剂硬脂酸、2重量份防老剂BLE、5重量份硫化剂DCP和2重量份促进剂DM构成。

橡胶外层由40重量份的氯丁橡胶、15重量份的补强炭黑N330、26重量份的填充剂轻钙、分别为3和4重量份的邻苯二甲酸二丁酯和芳烃油构成的软化剂、2.0重量份的活化剂硬脂酸、3.0重量份防老剂BLE、2.5重量份硫化剂DCP和1.8重量份促进剂DM构成。

实施例5

橡胶内衬层由45重量份丁晴橡胶、35重量份补强炭黑N330、6重量份填充剂轻钙、各2重量份的邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和芳烃油构成的软化剂、3重量份活化剂硬脂酸、4重量份防老剂A、4重量份硫化剂DCP和2重量份促进剂NOBS构成。

橡胶外层由40重量份的氯丁橡胶、12重量份的补强炭黑N330、25重量份的填充剂轻钙、分别为2、3、和2重量份的邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和芳烃油构成的软化剂软化剂、3.0重量份的活化剂氧化镁、1.5重量份防老剂A、3.0重量份硫化剂DCP和1.6重量份促进剂NOBS构成。

实施例6

橡胶内衬层由45重量份丁晴橡胶、34重量份补强炭黑N660、7重量份填充剂轻钙、5重量份邻苯二甲酸二辛酯软化剂、4重量份活化剂硬脂酸、3重量份防老剂D、3重量份硫化剂DCP和5重量份促进剂NOBS构成。

橡胶外层由40重量份的氯丁橡胶、16重量份的补强炭黑N660、30重量份的填充剂轻钙、7重量份邻苯二甲酸二辛酯软化剂、3.0重量份的活化剂氧化镁、3.0重量份防老剂D、2.4重量份硫化剂DCP和2.0重量份促进剂NOBS构成。

上述实施例1—6所构成的橡胶内衬层和橡胶外层制备出的海洋输油漂浮软管管体的性能参数均达到设计压力大于1.5 Mpa、爆破压力可达到7.5 Mpa、其弯曲半径4倍至6倍的公称内径（一般设计在150～600mm）、漂浮性能在20%以上，使用寿命至少为5年。

在上述构成橡胶内衬层和橡胶外层的的材料中，补强炭黑N330和N660的作用主要是提高橡胶内衬层和橡胶外层的拉伸强度，N330和N660既可以单独使用，也可以混可使用；其使用量越大，橡胶内衬层和橡胶外层也即利用之所制备的软管管体的拉伸强度越高、扯断伸长率越低。而构成软管管体及要求满足足够的拉伸强度又必须具有足够的扯断伸长率，才能够使得该软管具有相匹配的抗拉强度和弯曲性能。单独使用N330的橡胶内衬层或橡胶外层的扯断伸长率在200%以下，但其拉伸强度在15 Mpa以上；单独使用N660的橡胶内衬层或橡胶外层的扯断伸长率在400%以上，但其拉伸强度则在10 Mpa以下。因此在生产扯断伸长率在200—300%之间、拉伸强度在10—15 Mpa 的软管管体所使用的胶内衬层和橡胶外层时，补强炭黑N330和N660可以混合使用，且其混合比例可以根据管体的设计参数进行调整。

Claims (7)

1.一种海洋输油漂浮软管，其特征在于：包括管体和设置于其两端的带有短节的法兰连接盘，所述的短节插入所述管体中与其内壁固定粘合连接；所述管体的结构包括：在所述的短节之间连接的橡胶内衬层，在该橡胶内衬层外依次设置有2—4层间隔设置的加强层和中胶层，钢丝缠绕层和填充于该缠绕层钢丝间的橡胶层，橡胶外层和夹于所述橡胶外层间的漂浮材料层；

其中，所述的橡胶内衬层由下列材料构成：

45重量份的丁晴橡胶、28—40重量份的补强炭黑、5—8重量份的填充剂、4—7重量份的软化剂、各2—5重量份活化剂、防老剂、硫化剂和促进剂构成；

其中，所述的橡胶外层由下列材料构成：

40重量份的氯丁橡胶、12—18重量份的补强炭黑、25—35重量份的填充剂、6—9重量份的软化剂、各1.5—3.0重量份活化剂、防老剂、硫化剂和促进剂构成。

2.根据权利要求1所述的一种海洋输油漂浮软管，其特征在于：所述的管体与所述法兰连接盘短节的连接段的轴向剖面呈楔形结构，其楔形变型处由所述法兰连接盘短节的端部开始。

3.根据权利要求2所述的一种海洋输油漂浮软管，其特征在于：所述呈楔形结构的连接段中设置有筒体衬胶，该筒体衬胶和所述的橡胶内衬层直接与所述的法兰连接盘短节固定粘合连接；在所述的法兰连接盘短节上由法兰连接盘端向所述管体内依次设置有钢丝缠绕层起始端或终止端的钢丝缠绕环、筋骨圈、与筋骨圈相间设置的短节缠绕钢丝环。

4.根据权利要求3所述的一种海洋输油漂浮软管，其特征在于：所述的筋骨圈为2—5个，并设置在所述的筒体衬胶中。

5.根据权利要求3所述的一种海洋输油漂浮软管，其特征在于：所述的短节缠绕钢丝环为2—5个，并直接固定于短节上。

6.根据权利要求3所述的一种海洋输油漂浮软管，其特征在于：所述的钢丝缠绕环为3—6圈，并设置在所述的筒体衬胶中。

7.根据权利要求3所述的一种海洋输油漂浮软管，其特征在于：在所述的橡胶外层中复合有加强层结构。

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