CN102635738B - 一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管，包括超高分子量聚乙烯内管，超高分子量聚乙烯内管外周壁上设置第一钢丝层，第一钢丝层是由多根钢丝沿超高分子量聚乙烯内管的长度方向间隔排列组成，钢丝的长度与超高分子量聚乙烯内管的长度相等，第一钢丝层外周缠绕第二钢丝层，第二钢丝层是由多根钢丝沿超高分子量聚乙烯内管长度方向垂直排列组成，第二钢丝层外周壁上设置超高分子量聚乙烯膜片保护层，第一钢丝层的钢丝之间、第二钢丝层的钢丝之间及第一钢丝层和第二钢丝层之间均分布底胶。本发明利用管道承压的钢丝本身通电加热，使原油输送过程中不产生石蜡结晶和原油粘稠的情况下并使成本低廉。

Description

一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管
技术领域
本发明涉及原油输送管，是一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管。
背景技术
输送原油的管道均存在需要解决原油在输运过程中冷却变稠管道内径逐渐变小的问题。由于原油在输送过程中温度逐渐降低，在增大粘度的同时逐渐有石蜡析出结晶在管道内壁上，最终导致原油输送阻力加大，直接影响原油的输送速度，并进而影响炼油企业的安全正常生产。为解决上述的问题，本领域通常采用在原油输送线路上设置多个加热加压中转站实现对输送管道加压加温的目的，这种方法的不足是：建立中转站成本高，并需要较复杂的设备及人员维护，安全性也难达到较高标准。因此，如何使原油在输送过程中，管道内径始终保持不变，从而保持原油在输送过程中压降及温度不变，使炼油企业保持正常安全生产，是本领域技术人员多年来研究的重要课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管，利用管道承压的钢丝本身通电加热，它能够解决现有原油输送管道存在的不足，使原油输送过程中不产生石蜡结晶和原油粘稠的情况下并使成本低廉。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管，包括超高分子量聚乙烯内管，超高分子量聚乙烯内管外周壁上设置第一钢丝层，第一钢丝层是由多根钢丝沿超高分子量聚乙烯内管的长度方向间隔排列组成，钢丝的长度与超高分子量聚乙烯内管的长度相等，第一钢丝层外周缠绕第二钢丝层，第二钢丝层是由多根钢丝沿超高分子量聚乙烯内管长度方向垂直排列组成，第二钢丝层外周壁上设置超高分子量聚乙烯膜片保护层，第一钢丝层的钢丝之间、第二钢丝层的钢丝之间及第一钢丝层和第二钢丝层之间均分布底胶。第一钢丝层的所有钢丝直径均相同，第一钢丝层的每相邻两根钢丝之间的距离均为钢丝直径的5-10倍。第一钢丝层和第二钢丝层的表面均涂覆聚酯亚胺层，第一钢丝层的钢丝直径为0.6-1.5毫米。第二钢丝层的所有钢丝直径均相同，第二钢丝层中的每相邻的两圈钢丝之间的距离为该钢丝直径的二分之一至二倍。第一钢丝层长度方向两端分别与钢卡连接，两个钢卡分别与超高分子量聚乙烯内管的外壁两端连接。所述底胶为共聚物底胶。超高分子量聚乙烯膜片保护层是由宽度为50～500mm、厚度为2mm的超高分子量聚乙烯高倍热拉伸膜片螺旋缠绕热合制成。在第二钢丝层距超高分子量聚乙烯内管端头15～20mm处缠绕一圈宽度15mm、厚度为0.8mm的不锈钢带，不锈钢带与第二钢丝层焊接。超高分子量聚乙烯内管安装温度传感器，温度传感器与电加热控制器连接。所述的一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管的连接方法，包括下述步骤：
①将两根电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管的管端各套入一个涂敷热熔胶的15mm-20mm厚的钢环，将内管端头部分加热后向外翻起形成压在钢环上的U型翻边；
②制备外钢套：外钢套内表面是锥面，锥面上设置螺纹；
③在钢环上设置螺栓孔座；
④将两个U型端头套入外钢套，用螺栓连接两钢环上的螺栓孔，将螺栓上紧，形成牢固连接和密封。
本发明的复合管内管及保护层均采用超高分子量聚乙烯材料制作，耐磨性是钢的4～7倍，表面摩擦系数是钢管的七分之一，光滑度可以长期保持不变。本发明复合管的内管本身是一种具有良好性能的热绝缘材料，导热系数为0.27w/m.k，保温性能是钢材的280倍，能够大幅减缓管道内原油的冷却速度；第二钢丝层作为电加热导体，可适当并联配置电阻，以减小电源所需的电压值，并有效发热；第一钢丝层作为电流回路，超高分子量聚乙烯内管间隔1km安装一个温度传感器，温度传感器将信号传送给电加热控制器，当原油温度低于50℃时，电加热控制器启动开关，给第二钢丝层加热。当本发明所述复合管在3km以内时，在复合管端头连接电源即可；当复合管很长时，需增高电压，或铺设专门线路，每间隔2～3km与电源相连，以保持原油输送过程中的温度在50℃左右，达到防止原油中的石蜡析出结晶在管壁上的目的。本发明复合管比现有各种原油输送过程加热方法成本低，并易于维护，维护成本低廉，安全可靠性高，使原油输送的粘稠度稳定，管道内不产生任何凝固现象。本发明所述的复合管同时解决了两管道连接的难题，使这种连接达到了连接严密性好，承受压力在10MPa以上，解决了在输送原油加温过程中接头易产生蠕变的问题，并使接头处耐热性能达到了较好水平。本发明所述的复合管还具有纵向抗拉强度达到30-40MPa，有极高的抗冲击、抗刻划、耐低温、耐老化的性能。管道在-50℃～-80℃下不脆化，不开裂，钢丝层不受任何侵害，水、气均不能进入管道内，加热安全可靠。超高分子量聚乙烯内管能有效地抵御原油中有机溶剂的侵蚀，远远超过PE100管；能有效地抵御酸性物质的侵蚀，远远超过钢管。
附图说明
附图1是本发明复合管结构示意图；附图2是附图1中A-A剖面结构示意图;附图3是附图1的左视结构示意图。
具体实施方式
对照附图对本发明做进一步说明。
图中1是超高分子量聚乙烯内管，超高分子量聚乙烯内管1外周壁上设置第一钢丝层2，第一钢丝层2是由多根钢丝沿超高分子量聚乙烯内管1的长度方向间隔排列组成，钢丝的长度与超高分子量聚乙烯内管1的长度相等，第一钢丝层2外周缠绕第二钢丝层3，第二钢丝层3是由多根钢丝沿超高分子量聚乙烯内管1长度方向垂直排列组成，第二钢丝层3外周壁上设置超高分子量聚乙烯膜片保护层5，第一钢丝层2的钢丝之间、第二钢丝层3的钢丝之间及第一钢丝层2和第二钢丝层3之间均分布底胶4。
本发明所述第一钢丝层2的所有钢丝直径均相同，钢丝直径为0.6～1.0mm；第一钢丝层2的每相邻两根钢丝之间的距离均为钢丝直径的5～10倍，以保证足够的纵向强度。
本发明所述第一钢丝层2和第二钢丝层3的表面均涂覆聚酯亚胺层，保证彼此绝缘，第一钢丝层2的钢丝直径为0.6-1.5毫米。
本发明所述第二钢丝层3的所有钢丝直径均相同，钢丝直径为0.6～2.0mm，第二钢丝层3的每相邻两圈钢丝之间的距离为该钢丝直径的二分之一至二倍。在达到承压效果的同时，具有降低成本的优点。
本发明所述第一钢丝层2长度方向两端分别与钢卡连接，两个钢卡分别与超高分子量聚乙烯内管的外壁两端连接，钢卡上接出接线柱以备两管之间的回流电路连接。这种结构使钢丝与超高分子量聚乙烯内管1的连接更牢固。
本发明所述底胶4为共聚物底胶是优选方案。
本发明所述超高分子量聚乙烯膜片保护层5是由宽度为50～500mm、厚度为2mm的超高分子量聚乙烯高倍热拉伸膜片螺旋缠绕热合制成，这种方案能达到较高的性价比要求。
本发明所述的复合管在第二钢丝层3距超高分子量聚乙烯内管1端头15～20mm处缠绕一圈宽度15mm、厚度为0.8mm的不锈钢带，不锈钢带与第二钢丝层3焊接，由不锈钢带上接出接线柱以备两管之间的电路连接。这种结构便于在钢带上安装接线柱，用外绝缘导线将相邻两管连接起来，然后用密封胶密封绝缘。
当本发明所述复合管可在每隔一定长度，例如：1km或1.5km不等的管线贴着超高分子量聚乙烯内管1安装温度传感器，温度传感器与电加热控制器连接，温度传感器将原油温度及时传给电加热控制器，控制电加热器工作，保持原油温度在50℃左右。
本发明所述的一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管的连接方法，包括下述步骤：
①将两根电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管的管端各套入一个涂敷热熔胶的15mm～20mm厚的钢环，将内管端头部分加热后向外翻起形成压在钢环上的U型翻边；
②制备外钢套：外钢套内表面是锥面，锥面上设置螺纹；
③在钢环上设置螺栓孔座；
④将两个U型端头套入外钢套，用螺栓连接两钢环上的螺栓孔，将螺栓上紧，形成牢固连接和密封。
本发明所述的第二钢丝层3即横向缠绕的钢丝是承受管道内部压强的主要部件，在本发明中同时作为管道导电加热的主要部件；横向缠绕的钢丝作为管道导电加热的部件，生产时一次6～18根同时缠绕，它们在导电线路中并联，由此配置电加热所需要的适当电阻值。
本发明所述的第一钢丝层2即纵向铺设的钢丝承受管道所受的纵向拉力，在本发明中同时作为加热电流的回流电路，从而节省外部回流电线或电缆的铺设。
图中6是钢环，7是外钢套，8 是内密封胶，9是外密封胶，10是螺纹孔，11是螺栓，12是防滑凸纹。

Claims (4)

1.一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管，其特征在于：包括超高分子量聚乙烯内管（1），超高分子量聚乙烯内管（1）外周壁上设置第一钢丝层（2），第一钢丝层（2）是由多根钢丝沿超高分子量聚乙烯内管（1）的长度方向间隔排列组成，钢丝的长度与超高分子量聚乙烯内管（1）的长度相等，第一钢丝层（2）外周缠绕第二钢丝层（3），第二钢丝层（3）是由多根钢丝沿超高分子量聚乙烯内管（1）长度方向垂直排列组成，第二钢丝层（3）外周壁上设置超高分子量聚乙烯膜片保护层（5），第一钢丝层（2）的钢丝之间、第二钢丝层（3）的钢丝之间及第一钢丝层（2）和第二钢丝层（3）之间均分布底胶（4），第二钢丝层（3）作为电加热导体，第一钢丝层（2）作为电源回路；第一钢丝层（2）的所有钢丝直径均相同，第一钢丝层（2）的每相邻两根钢丝之间的距离均为钢丝直径的5-10倍；第一钢丝层（2）和第二钢丝层（3）的表面均涂覆聚酯亚胺层，第一钢丝层（2）的钢丝直径为0.6-1.5毫米；第二钢丝层（3）的所有钢丝直径均相同，第二钢丝层（3）中的每相邻的两圈钢丝之间的距离为该钢丝直径的二分之一至二倍；第一钢丝层（2）长度方向两端分别与钢卡连接，两个钢卡分别与超高分子量聚乙烯内管的外壁两端连接，钢卡上接出接线柱以备两管之间的回流电路连接；在第二钢丝层（3）距超高分子量聚乙烯内管（1）端头15～20mm处缠绕一圈宽度15mm、厚度为0.8mm的不锈钢带，不锈钢带与第二钢丝层（3）焊接，由不锈钢带上接出接线柱以备两管之间的电路连接；超高分子量聚乙烯内管（1）安装温度传感器，温度传感器与电加热控制器连接，超高分子量聚乙烯内管（1）间隔1km安装一个温度传感器，温度传感器将信号传送给电加热控制器。
2.根据权利要求1所述的一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管，其特征在于：所述底胶（4）为共聚物底胶。
3.根据权利要求1所述的一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管，其特征在于：超高分子量聚乙烯膜片保护层（5）是由宽度为50～500mm、厚度为2mm的超高分子量聚乙烯高倍热拉伸膜片螺旋缠绕热合制成。
4.权利要求1所述的一种电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管的连接方法，其特征在于：包括下述步骤：
①将两根电加热原油输送超高分子量聚乙烯钢丝复合管的管端各套入一个涂敷热熔胶的15mm-20mm厚的钢环，将内管端头部分加热后向外翻起形成压在钢环上的U型翻边；
②制备外钢套：外钢套内表面是锥面，锥面上设置螺纹；
③在钢环上设置螺栓孔座；
④将两个U型端头套入外钢套，用螺栓连接两钢环上的螺栓孔，将螺栓上紧，形成牢固连接和密封。
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