CN104943041A - 一种深水保温管道节点补口聚氨酯浇注方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深水保温管道节点补口聚氨酯浇注方法，采用自动开合模具施工，施工的步骤为：一)将所述自动开合模具夹装定位到节点位置，形成封闭的浇注空间；所述自动开合模具夹装前提前加热至浇注原材料要求的温度并维持温度恒定；二)在所述自动开合模具夹装完成后，从所述模具底部匀速注入聚氨酯弹性体原料；三)待浇注完成后，维持所述自动开合模具闭合，直至聚氨酯弹性体完全固化；然后开启模具，最后移除模具。本发明能够适用于聚氨酯复合涂层深水湿式保温管道的节点补口浇注施工。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯浇注方法，特别是一种深水保温管道节点补口聚氨酯浇注方法。
背景技术
随着海洋油气资源开发的进一步深入，我国的油气勘探开发已由浅水逐步转向深水甚至超深水海域。一方面深水海底输送管线要长期服役于低温环境(4℃左右)中，介质需在保温条件下输送；另一方面随着海水水深的增加，保温层所承受的静水压力逐步增大，因此适用于浅水的单层保温管已无法适用，而钢套钢保温管因其材料、制造成本和施工成本过高使其在深水中的应用受到了限制。在考虑降低综合成本的前提下，为使管道在深水海域既能拥有良好的保温性能又具有足够的抗静水压能力，许多国外公司已经研制出了能够适用于深水的聚氨酯复合涂层体系(GSPU/PSPU)和聚丙烯复合涂层体系，并且已经在墨西哥湾、东南亚以及其它一些深水海域的海底管道上得到了应用。
聚氨酯复合涂层体系是采用特种聚氨酯与不同类型的中空微球复合而成的材料作为保温和防护层。与聚氨酯泡沫材料相比，不仅强度大大提高，耐静水压能力显著增强，而且具有优异的韧性和耐海水浸泡性能，最外层无需防护层和防水层，结构更加简单，因而采用聚氨酯复合涂层体系的深水保温管道应用前景广阔。
然而，现阶段国内应用比较成熟的节点补口工艺都是针对浅海保温管道而开发的，一般采用内层安装闭孔保温半瓦，外层利用模具浇注高强聚氨酯发泡成型工艺来实现节点保温和填充补口。这种补口工艺在浅海区域静水压不大的条件下能够满足节点要求，确保海底管线的安全运行，但是对于应用聚氨酯复合涂层体系或多层聚丙烯复合涂层体系的深水保温管道而言，由于节点处同样要承受深水的高静水压力，结合节点涂层与主体涂层的相容性和粘接性要求，现有的补口工艺及材料已经不能适用。为保证整条海底管线结构和性能的完整性，对于聚氨酯复合涂层体系的深水保温管道而言，节点保温补口宜选用聚氨酯弹性体材料浇注技术，其中对施工质量、施工效率和施工综合成本影响最为关键就是浇注模具。因此，设计出一套适合国内生产施工的深水湿式保温管道节点补口浇注模具有极其重要的应用价值。
国内现有的海底管道节点保温补口主要采用内层安装闭孔保温半瓦结构，外层包扎铁皮模具浇注聚氨酯开孔泡沫来完成，不仅投入人力多、效率低下、浪费严重而且仅适用于范围有限的浅水海域。对于深水管道节点保温补口而言，需要浇注的材料为聚氨酯弹性体，其固化所需的环境温度和成型效果用简易铁皮模具设备已无法满足。因此，为弥补我国深水湿式保温管道节点补口技术的空白，针对深水湿式保温领域最具应用前景的聚氨酯复合涂层管道系统，需要开发一套高效可靠且又便于施工的节点补口聚氨酯浇注模具和施工方法。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种深水保温管道节点补口聚氨酯浇注方法，该方法能够适用于聚氨酯复合涂层深水保温管道的节点补口浇注施工。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种深水保温管道节点补口聚氨酯浇注方法，采用自动开合模具施工，所述自动开合模具包括底座和固定在其上的开口朝上的下部半圆模板，在所述下部半圆模板的上方设有对称布置的两块1/4圆模板，所述1/4圆模板的下侧与所述下部半圆模板的一侧铰接，所述1/4圆模板的外表面与驱动油/气缸的输出端连接，所述驱动油/气缸与所述底座铰接；聚氨酯浇注时，所述下部半圆模板和两块所述1/4圆模板形成密封筒结构，在所述密封筒结构的内壁两端固定有环向弹性密封条，在所述下部半圆模板的底部中央设有注料孔，在所述1/4圆模板的顶部上设有排气孔；在所述下部半圆模板和两块所述1/4圆模板上均设有伴热带和温度传感器，所述伴热带和所述温度传感器和控制系统连接；该方法采用自动开合模具施工的步骤为：
一)将所述自动开合模具夹装定位到节点位置，形成封闭的浇注空间；所述伴热带在所述自动开合模具夹装前提前开启，预先把所述自动开合模具加热至浇注原材料要求的温度并维持温度恒定；
二)在所述自动开合模具夹装完成后，从所述注料孔匀速注入聚氨酯弹性体原料；
三)待浇注完成后，维持所述自动开合模具闭合，直至聚氨酯弹性体完全固化；然后控制所述驱动油/气缸回缩，使两块所述1/4圆模板开启，最后移除所述自动开合模具。
每块所述1/4圆模板由两个所述驱动油/气缸驱动，所述驱动油/气缸采用双向作用油/气缸。
所述1/4圆模板与所述下部半圆模板采用咬合结构相连。
在所述1/4圆模板和所述下部半圆模板上均设有加强肋板。
本发明具有的优点和积极效果是：
1)通过气/液压动力实现深水湿式保温海管节点浇注补口施工时频繁的模具开、合动作，大大减轻了操作人员的劳动强度。
2)对模具采用伴热带加热，取代传统的火焰预热方式，加热均匀，加热速率可控，使用和维护简便，安全性高，能够为保温材料固化提供均匀的温度环境，提高了保温层的熟化质量。
3)模具采用底部注料、上部排气的方式浇注，能够有效避免浇注保温材料气泡的包夹，提高了浇注保温层本体和外观质量。
4)模具主体各瓣间设计有压口咬合密封结构，内壁环向设置弹性固定密封条，能够形成有效的密封浇注空间，避免浇注料在径向和环向的渗漏，无需另加其他密封措施，节约原料，清洁环保。
5)模具可预先加热并保持设定温度，有利于浇注材料快速固化、熟化，并且能够快速自动开、合，减少了人工拆卸模具的工序，缩短了节点补口保温浇注施工的整体用时，有利于陆上保温管接长预制及海上铺设效率的提高，从而大大降低了综合施工成本。
综上所述，本发明不但能够减轻操作人员的劳动强度，而且克服了传统加热方法加热不均匀、加热速度慢等问题，采取底部浇注方式，能够有效避免涂层包夹气泡等缺陷，既可以有效保证节点保温浇注补口涂层的质量，又能够提高节点保温浇注施工的效率，一定程度上降低了综合施工成本。
附图说明
图1为本发明所采用的自动开合模具(未包括加热保温系统)的结构示意图；
图2为本发明所采用的自动开合模具的加热保温系统示意图；
图3为本发明所采用的自动开合模具与节点夹装配合的示意图。
图中：1.1、1/4圆模板；1.2、下部半圆模板；1.3、加强肋板；1.4、咬合结构；1.5、注料孔；1.6、排气孔；2、驱动油/气缸；3.1、伴热带；3.2、温度传感器；4、底座；5、节点处管端聚氨酯保温涂层；6、浇注空间。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图3，一种深水保温管道节点补口聚氨酯浇注方法，采用自动开合模具施工，所述自动开合模具包括底座4和固定在其上的开口朝上的下部半圆模板1.2，在所述下部半圆模板1.2的上方设有对称布置的两块1/4圆模板1.1，所述1/4圆模板1.1的下侧与所述下部半圆模板1.2的一侧铰接，所述1/4圆模板1.1的外表面与驱动油/气缸2的输出端连接，所述驱动油/气缸2与所述底座4铰接。
聚氨酯浇注时，所述下部半圆模板1.2和两块所述1/4圆模板1.1形成密封筒结构，在所述密封筒结构的内壁两端固定有环向弹性密封条，用以防止浇注料的渗漏；在所述下部半圆模板1.2的底部中央设有注料孔1.5，在所述1/4圆模板1.1的顶部上设有排气孔1.6。
在所述下部半圆模板1.2和两块所述1/4圆模板1.1上均设有伴热带3.1和温度传感器3.2，所述伴热带3.1和所述温度传感器3.2和控制系统连接。
在本实施例中，每块上述1/4圆模板1.1由两个驱动油/气缸2驱动，驱动油/气缸2采用双向作用油/气缸，对模具的张开与闭合动作进行驱动控制。所述1/4圆模板1.1和所述下部半圆模板1.2上设有加强肋板1.3用以保证其强度；所述1/4圆模板与所述下部半圆模板采用咬合结构1.4相连，以实现配合与密封。
上述伴热带3.1需预制成特定性状以适应模具主体结构，伴热带3.1与模具外壁实现良好贴合，可对模具按指定要求进行加热并保温；温度传感器3.2用来监测模具的实时温度，以便控制系统对伴热带加热进行控制。控制系统用来设置加热温度、加热速率，根据传感器反馈信号调整加热参数。
上述底座4由四段方钢焊接而成，用以固定整个模具并方便运输。并且在实际深水湿式保温海管管线预制或铺设施工中靠其连接举升装置或吊装装置，实现整个模具的定位和调整。
上述浇注方法采用自动开合模具施工的步骤为：
一)将所述自动开合模具夹装定位到节点位置，形成封闭的浇注空间；具体步骤为：先由举升装置或吊装装置将模具提升至节点所在高度，让模具的下部半圆模板1.2与节点处管端聚氨酯保温涂层5实现良好贴合，然后启动驱动油/气缸2，使两块1/4圆模板1.2闭合，使模具与节点之间形成封闭的浇注空间6，完成模具夹装。模具与节点夹装配合完成后，结构如图2所示。在模具夹装前应预先在其内表面涂刷脱模剂，以使浇注完成后便于脱模，并确保聚氨酯保温层形成良好外观。伴热带3.1应在夹装前提前开启，预先把模具加热至浇注原材料要求的温度并维持温度恒定。
二)模具夹装完成后，将浇注机中的聚氨酯弹性体原料由模具底部的注料孔1.5匀速注入，自下而上注满模具浇注空间6，其内原有的空气经顶端的排气孔1.6排出，在整个浇注过程中模具始终保持闭合状态。
三)待浇注完成，维持模具闭合一定时间(根据材料反应和熟化要求确定)，使聚氨酯弹性体完全固化。之后，通过控制驱动油/气缸2回缩，使两块1/4圆模板1.2开启，并由举升装置或吊装装置将模具移开节点位置。最后，对浇注处进行相应的涂层修整处理和相关试验检测，即完成一个深水湿式保温管道节点补口浇注工作。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种深水保温管道节点补口聚氨酯浇注方法，其特征在于，采用自动开合模具施工，所述自动开合模具包括底座和固定在其上的开口朝上的下部半圆模板，在所述下部半圆模板的上方设有对称布置的两块1/4圆模板，所述1/4圆模板的下侧与所述下部半圆模板的一侧铰接，所述1/4圆模板的外表面与驱动油/气缸的输出端连接，所述驱动油/气缸与所述底座铰接；
聚氨酯浇注时，所述下部半圆模板和两块所述1/4圆模板形成密封筒结构，在所述密封筒结构的内壁两端固定有环向弹性密封条，在所述下部半圆模板的底部中央设有注料孔，在所述1/4圆模板的顶部上设有排气孔；
在所述下部半圆模板和两块所述1/4圆模板上均设有伴热带和温度传感器，所述伴热带和所述温度传感器和控制系统连接；
该方法采用所述自动开合模具施工的步骤为：
一)将所述自动开合模具夹装定位到节点位置，形成封闭的浇注空间；所述伴热带在所述自动开合模具夹装前提前开启，预先把所述自动开合模具加热至浇注原材料要求的温度并维持温度恒定；
二)在所述自动开合模具夹装完成后，从所述注料孔匀速注入聚氨酯弹性体原料；
三)待浇注完成后，维持所述自动开合模具闭合，直至聚氨酯弹性体完全固化；然后控制所述驱动油/气缸回缩，使两块所述1/4圆模板开启，最后移除所述自动开合模具。
2.根据权利要求1所述的深水保温管道节点补口聚氨酯浇注方法，其特征在于，每块所述1/4圆模板由两个所述驱动油/气缸驱动，所述驱动油/气缸采用双向作用油/气缸。
3.根据权利要求1所述的深水保温管道节点补口聚氨酯浇注方法，其特征在于，所述1/4圆模板与所述下部半圆模板采用咬合结构相连。
4.根据权利要求1所述的深水保温管道节点补口聚氨酯浇注方法，其特征在于，在所述1/4圆模板和所述下部半圆模板上均设有加强肋板。
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|---|---|---|---|---|
| CN114962849A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-08-30 | 东营市硕森新材料有限责任公司 | 一种石油管道快速补漏装置 |
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| US20080079260A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-03 | Offshore Joint Services, Inc. | Pipeline field joint coating for wet insulation field joints |
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