CN105909883A - 一种海洋聚氨酯喷涂预制保温配重管及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋聚氨酯保温配重管技术领域，公开了一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管及其制备方法，其结构由内到外依次包括钢管、防腐层、聚氨酯泡沫保温层、界面胶粘剂层、聚烯烃防护层、防滑颗粒、混凝土配重层以及加固钢丝网；防腐层端部粘贴有防水密封胶条；制备方法为将已经涂敷防腐层的钢管传送至聚氨酯泡沫喷涂线上进行喷涂施工；粘贴防水密封胶条；缠绕胶粘剂、挤出聚烯烃、撒防滑颗粒；冷却后对聚烯烃防护层管端修整；保温管配重、修整并养护。本发明不会产生空洞和密度不均的情况，不需要另外安装管端防水帽，能够保持管端与主体涂层一致性；增加聚氨酯泡沫保温层与聚烯烃防护层之间、聚烯烃防护层与混凝土配重层的剪切强度。

Description

一种海洋聚氨酯喷涂预制保温配重管及其制备方法

技术领域

本发明涉及海洋聚氨酯保温配重管技术领域，尤其涉及一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管及其制备方法。

背景技术

海底管线将穿过海洋冷水环境，并承受一定水深的海水压力，将原油输送到陆地(或采油平台)。对一些较高稠度的原油(如含蜡、含胶质等高凝点原油)，在管道输送过程中，如不采取特殊措施，当温度降低到一定值时，必然会因原油结蜡凝管，或在高压天然气条件下，使气体水合物以似冰结晶形式析出，导致管道堵塞等事故。因此，海底管道通常需要进行保温。硬质聚氨酯泡沫塑料因其多孔性，重量轻，保温性能良好，比强度高等特点，是理想的管道保温材料。

目前，国内陆地与海洋保温管道以“浇注法”成型工艺为主，生产中常见以下缺陷：

A、采用“浇注法”进行聚氨酯泡沫发泡，由于内外管之间的气体不能被及时的赶出，可能造成保温管内存在部分空洞，保温层中空洞的存在会影响管线的整体保温性能；

B、“浇注法”为轴向发泡，原材料流动距离长，为保证管端聚氨酯泡沫密度满足要求，必须增加投料量，通常情况下这会导致注料口附近泡沫密度较高而管端密度较低；

C、“浇注法”预制的保温管管端需要安装防水帽，进行管端防水气渗入处理，安装工序繁琐且防水帽在运输和吊装过程中易磕碰损坏；

D、“浇注法”需要对夹克管内部进行电晕处理，工艺复杂，且电晕效果难以控制，聚氨酯泡沫层与夹克管之间剪切强度较差；

E、“浇注法”需要对夹克管表面进行刻槽处理，来增加其与混凝土配重层的剪切强度，刻槽工序往往会造成夹克管机械强度的损失，产生应力破坏点。

发明内容

本发明的目的在于克服已有工艺的不足，提供一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管及其制备方法，聚氨酯泡沫保温层不会产生空洞和密度不均的情况，不需要另外安装管端防水帽，能够保持管端与主体涂层一致性；并且不使用夹克管工艺，避免夹克管自身缺陷，增加聚氨酯泡沫保温层与聚烯烃防护层之间、聚烯烃防护层与混凝土配重层的剪切强度。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管，包括钢管，所述钢管外部涂敷有防腐层，所述防腐层外部喷涂有聚氨酯泡沫保温层，所述聚氨酯泡沫保温层外部通过界面胶粘剂层粘接有聚烯烃防护层，所述聚烯烃防护层外部撒布有防滑颗粒，所述防滑颗粒外部设置有混凝土配重层以及加固钢丝网；所述聚氨酯泡沫保温层端部与所述防腐层端部留有距离，并在所述防腐层端部粘贴有防水密封胶条，所述防水密封胶条由所述聚烯烃防护层覆盖。

其中，所述防腐层的厚度为300～400μm。

其中，所述聚氨酯泡沫保温层端部与所述防腐层端部之间留有150～200mm的距离。

其中，所述界面胶粘剂层的厚度为0.3～0.5mm。

其中，所述聚烯烃防护层的厚度为3～10mm。

其中，撒布有所述防滑颗粒的所述聚烯烃防护层管端具有10～30°的坡角。

其中，所述防水密封胶条的厚度为1～2mm，宽度为50～75mm；所述防水密封胶条与所述聚氨酯泡沫保温层端部之间的距离为10～15mm。

一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管的制备方法，包括如下步骤：

(1)在所述钢管上涂敷所述防腐层；

(2)将已经涂敷所述防腐层的所述钢管传送至聚氨酯泡沫喷涂线，钢管预热后将喷涂主机与模温机打开，使喷涂主机中的原料充分加热、循环，并调整喷涂参数，使所述钢管匀速旋转地移动进入喷涂区域进行喷涂施工，形成所述聚氨酯泡沫保温层；

(3)将形成所述聚氨酯泡沫保温层的保温管传送至固化链平台，在其管端的所述防腐层上粘贴所述防水密封胶条；

(4)将保温管传送至聚烯烃缠绕段，使保温管在聚烯烃挤出传动线上螺旋运行，在所述聚氨酯泡沫保温层表面缠绕或喷涂一层胶粘剂，形成所述界面胶粘剂层；

(5)将保温管进入聚烯烃挤出装置，在所述界面胶粘剂层上挤出聚烯烃，形成所述聚烯烃防护层；

(6)在尚未固化的所述聚烯烃防护层表面撒布防滑颗粒；

(7)待保温管通过聚烯烃挤出装置后，使用水淋装置对管体进行冷却；

(8)使用管端修理装置对撒布有所述防滑颗粒的所述聚烯烃防护层管端进行修整，使所述聚烯烃防护层管端形成10～30°的坡角；

(9)保温管进行检验、出管，并转移到混凝土配重生产线，对保温管进行混凝土喷涂与钢丝网缠绕，形成所述混凝土配重层及所述加固钢丝网；

(10)对所述混凝土配重层进行管端修整，并进行养护；

(11)对养护好的配重管拆膜，检验、修补，得到成品管。

本发明的有益效果是：

(一)本发明采用“喷涂法”代替常规的“浇注法”形成聚氨酯泡沫保温层，不会产生空洞、不会产生密度不均、不需要另外安装管端防水帽并能够保持管端与主体涂层一致性；

(二)本发明不再使用夹克管工艺，避免夹克管自身缺陷，增加聚氨酯泡沫保温层与聚烯烃防护层之间、聚烯烃防护层与混凝土配重层的剪切强度；

(三)本发明与单层保温管钢套钢结构相比，喷涂聚氨酯+挤出聚烯烃+配重涂敷工艺可以节约2/3的钢材，不存在外套管的腐蚀和防腐问题，并减少了铺管焊接工作量，从而可以提高铺管效率，降低管道系统造价；

(四)本发明与传统防水帽结构和工艺相比，采用管端密封胶进行防水密封，减少了安装工序，降低了材料成本与人工成本，增加工作效率；更重要的是密封质量可控，为保温管线提供高质量涂敷产品；

(五)本发明采用配重涂敷防滑技术，可以在喷涂聚氨酯+挤出聚烯烃工艺上直接进行配重层涂敷，避免了钢套钢的繁琐工艺，提高了管道涂敷装备技术水平。

附图说明

图1是本发明所制备的海洋聚氨酯喷涂预制保温配重管示意图；

图2是本发明所制备的海洋聚氨酯喷涂预制保温配重管剖面图；

图3是图2所示的管端结构的局部放大图；

图4是防水密封胶条的示意图。

上述图中：1、钢管；2、防腐层；3、聚氨酯泡沫保温层；4、界面胶粘剂层；5、聚乙烯防护层；6、防水密封胶条；7、防滑颗粒；8、混凝土配重层；9、加固钢丝网；10、聚乙烯防护层管端。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1至图2所示，本实施例提供了一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管，其包括钢管1，钢管1外部涂敷有防腐层2，防腐层2使用环氧粉末静电喷涂形成，厚度在300～400μm之间。防腐层2外部喷涂有聚氨酯泡沫保温层3，聚氨酯泡沫保温层3端部与防腐层2端部之间留有150～200mm的距离。聚氨酯泡沫保温层3的厚度根据技术要求确定，单次喷涂厚度需控制在50mm以内，防止聚氨酯泡沫保温层3出现烧心。“喷涂法”成型的聚氨酯泡沫保温层3无空洞、泡沫均匀、密度均一，导热系数低、比强度高、保温性能优异，能够节约原材料消耗，降低生产成本，提高生产效率；“喷涂法”可以生产大管径、高密度、大厚度的保温管道。

聚氨酯保温层3外部缠绕或喷涂有界面胶粘剂层4，界面胶粘剂层4的厚度为0.3～0.5mm，界面胶粘剂层4起到粘接聚氨酯泡沫保温层3与聚乙烯防护层5之间的作用，增加聚氨酯泡沫保温层3与聚乙烯防护层5之间的剪切强度。界面胶粘剂层4外部设置有聚乙烯防护层5，聚乙烯防护层5的厚度要求3～10mm，可按照钢管1管径与聚氨酯泡沫保温层3厚度进行调整，聚乙烯防护层5代替了夹克管工艺，避免了其自身缺陷，可对聚氨酯泡沫保温层3提供良好的机械保护，并且防止水分进入保温层。聚乙烯防护层5还可以采用其他聚烯烃材料代替，例如聚丙烯，聚丙烯防护层邵氏硬度高于聚乙烯防护层5，可保证对聚氨酯泡沫保温层3提供更好的机械保护。

如图3和图4所示，保温管管端的防腐层2上粘贴防水密封胶条6，防水密封胶条6由聚乙烯防护层5覆盖。防水密封胶条6的热收缩率小于10％，厚度在1.5mm左右，宽度在50～75mm，防水密封胶条6与聚氨酯泡沫保温层3端部之间的距离为10～15mm。采用防水密封胶条6可使管端一次成型密封，保持管端与主体涂层的一致性，防水性能优异，避免防水帽安装普遍存在的问题。

聚乙烯防护层5外部撒布有防滑颗粒7，防滑颗粒7的能够增加聚乙烯防护层5与混凝土配重层8之间的剪切强度。撒布防滑颗粒7的聚乙烯防护层5管端10形成一个10～30°的坡角。

防滑颗粒7外部设置有混凝土配重层8以及加固钢丝网9，加固钢丝网9可根据混凝土配重层8厚度确定钢丝网缠绕层数。

上述带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管，其制备方法包括以下步骤：

A、将已经涂敷防腐层2的钢管1传送至聚氨酯泡沫喷涂线上；

B、使用丙烷火焰对钢管1进行预热，保持钢管1表面温度在40℃左右；

C、喷涂前将喷涂主机与模温机打开，让喷涂主机中的异氰酸酯和聚醚多元醇充分加热、循环，使其达到45℃左右；

D、按照原料的密度、需要的聚氨酯泡沫保温层3厚度设定喷涂流量、喷涂压力、喷涂距离、钢管1旋转速度与钢管1移动速度；

E、待C项与D项全部设定完成后，让钢管1匀速旋转地移动进入喷涂区域，进行喷涂施工；

F、待E项完成后，将保温管传送至固化链平台；

G、在保温管管端防腐层2上粘贴上防水密封胶条6；

H、待G项完成后将保温管传送至聚乙烯缠绕段，使保温管在聚乙烯挤出传动线上螺旋运行，在聚氨酯泡沫保温层3表面缠绕或喷涂一层胶粘剂，形成界面胶粘剂层4；

I、保温管进入聚乙烯挤出装置，在界面胶粘剂层4上挤出聚乙烯，形成聚乙烯防护层5，根据需要调整聚乙烯挤出厚度与试验线的钢管1移动速度；

J、在尚未固化的聚乙烯防护层5表面撒上防滑颗粒7；

K、待保温管通过聚乙烯挤出装置后，使用水淋装置对J项形成的管体进行冷却；

L、待K项完成后，使用管端修理装置对聚乙烯防护层管端10进行修整，具体为切除管端多余的聚乙烯，并对聚乙烯防护层管端10修整一个10～30°的坡角；

M、待L项完成后，对保温管进行检验、出管，并转移到混凝土配重生产线；

N、待M项完成后，对保温管进行混凝土喷涂与钢丝网缠绕，形成混凝土配重层8和加固钢丝网9，根据需要调整混凝土配比与保温管移动速度；

O、待N项完成后，对混凝土配重层8进行管端修整，并缠绕养护膜；

P、将配重管转移到场地进行养护；

Q、对养护好的配重管拆膜，检验、修补，得到成品管。

采用本发明保温配重管能够不产生空洞、不产生密度不均、不需要另外安装管端防水帽并能够保持管端与主体涂层一致性。同时，本发明不使用夹克管工艺，避免夹克管自身缺陷，增加聚氨酯泡沫保温层3与聚乙烯防护层5之间、聚乙烯防护层5与混凝土配重层8的剪切强度。

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，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管，包括钢管，其特征在于，所述钢管外部涂敷有防腐层，所述防腐层外部喷涂有聚氨酯泡沫保温层，所述聚氨酯泡沫保温层外部通过界面胶粘剂层粘接有聚烯烃防护层，所述聚烯烃防护层外部撒布有防滑颗粒，所述防滑颗粒外部设置有混凝土配重层以及加固钢丝网；所述聚氨酯泡沫保温层端部与所述防腐层端部留有距离，并在所述防腐层端部粘贴有防水密封胶条，所述防水密封胶条由所述聚烯烃防护层覆盖。

2.根据权利要求1所述的一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管，其特征在于，所述防腐层的厚度为300～400μm。

3.根据权利要求1所述的一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管，其特征在于，所述聚氨酯泡沫保温层端部与所述防腐层端部之间留有150～200mm的距离。

4.根据权利要求1所述的一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管，其特征在于，所述界面胶粘剂层的厚度为0.3～0.5mm。

5.根据权利要求1所述的一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管，其特征在于，所述聚烯烃防护层的厚度为3～10mm。

6.根据权利要求1所述的一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管，其特征在于，撒布有所述防滑颗粒的所述聚烯烃防护层管端具有10～30°的坡角。

7.根据权利要求1所述的一种带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管，其特征在于，所述防水密封胶条的热收缩率小于10％，厚度为1～2mm，宽度为50～75mm；所述防水密封胶条与所述聚氨酯泡沫保温层端部之间的距离为10～15mm。

8.如权利要求1-7中任一项所述带防腐层的硬质聚氨酯喷涂预制保温配重管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在所述钢管上涂敷所述防腐层；

(2)将已经涂敷所述防腐层的所述钢管传送至聚氨酯泡沫喷涂线，钢管预热后将喷涂主机与模温机打开，使喷涂主机中的原料充分加热、循环，并调整喷涂参数，使所述钢管匀速旋转地移动进入喷涂区域进行喷涂施工，形成所述聚氨酯泡沫保温层；

(3)将形成所述聚氨酯泡沫保温层的保温管传送至固化链平台，在其管端的所述防腐层上粘贴所述防水密封胶条；

(4)将保温管传送至聚烯烃缠绕段，使保温管在聚烯烃挤出传动线上螺旋运行，在所述聚氨酯泡沫保温层表面缠绕或喷涂一层胶粘剂，形成所述界面胶粘剂层；

(5)将保温管进入聚烯烃挤出装置，在所述界面胶粘剂层上挤出聚烯烃，形成所述聚烯烃防护层；

(6)在尚未固化的所述聚烯烃防护层表面撒布防滑颗粒；

(7)待保温管通过聚烯烃挤出装置后，使用水淋装置对管体进行冷却；

(8)使用管端修理装置对撒布有所述防滑颗粒的所述聚烯烃防护层管端进行修整，使所述聚烯烃防护层管端形成10～30°的坡角；

(9)保温管进行检验、出管，并转移到混凝土配重生产线，对保温管进行混凝土喷涂与钢丝网缠绕，形成所述混凝土配重层及所述加固钢丝网；

(10)对所述混凝土配重层进行管端修整，并进行养护；

(11)对养护好的配重管拆膜，检验、修补，得到成品管。