CN110242825A - 一种管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，为浸渍树脂胶的增强基材，增强基材包括层叠复合的长玻璃纤维轴向布和玻璃纤维短切毡，长玻璃纤维轴向布中包含纤维无捻粗纱铺设所得的第一单向铺层和第二单向铺层，第一单向铺层和第二单向铺层中纤维无捻粗纱的轴向夹角为90°。该管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材采用层叠的长玻璃纤维轴向布和玻璃纤维短切毡作为增强基材，长玻璃纤维轴向布中具有由无捻粗纱组成的0°/90°双轴向铺层，两铺层之间为层叠状，片材的抗拉强度高；固化后的防护层局部受压条件下，铺层间无捻粗纱相互作用力小，防护层具有更高的抗磨损和抗划伤能力。本发明还公开了一种穿越管道的表层包覆结构。
Description
技术领域
本发明涉及管道表层防腐技术领域，具体涉及一种管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材以及穿越管道的表层包覆结构。
背景技术
管道穿越是指将管道穿设于水下或者地下敷设的手段，形成穿过河流、湖泊以及铁路、公路等管线道路。长输管道定向钻穿越工程中管道表层与底层的持续摩擦，管道防腐层容易遭受损坏，影响管道的使用寿命。回拖前20m范围内的管道防腐层破损形态最为严重。改进的技术方案中首先采用管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材包覆管道，经固化得到以纤维增强材料和固化不饱和树脂为主要成分的防护层。
已知的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材如CN102305334A石油天然气工程定向钻穿越管道防腐层的保护方法中所公开的，采用玻璃纤维布作为增强基材包覆穿越管道，采用顺序搭接的方式（如附图1所示）自管道一端向另一端顺序缠绕铺贴，普通级保护层的结构为环氧粘胶—玻璃纤维布—环氧粘胶—玻璃纤维布—环氧粘胶的层叠结构，加强级保护层的结构为环氧粘胶—玻璃纤维布—环氧粘胶—玻璃纤维布—环氧粘胶—玻璃纤维布—环氧粘胶的层叠结构。
现有技术中用于管道包覆的网格纤维布通常是玻璃纤维作为经纱和纬纱交织而成，上述网格纤维布在包覆过程中容易变形，固化后管道受外力挤压，经纱和纬纱交织部分内应力增加，导致管体的承压能力较低；玻纤方格布的无捻粗纱也不利于树脂胶的附着，因此需要采用环氧粘胶—玻纤布的多重间隔包覆结构。此外，顺序搭接的包覆方式存在以下缺陷：第一，管道轴向表面呈凹凸状，凹陷和凸起部分部分容易被钻孔中的岩石剐蹭，最终在穿越管道的表面形成沿管道轴向的较深划痕；第二，穿越管道底部的缠包带搭接内层受光量小，不能充分固化，形成管道防护层的缺陷区。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种固化后强度高、耐划伤和耐磨性能良好的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材。
为了实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，其特征在于，光固化预浸胶片材为浸渍树脂胶的增强基材，所述增强基材包括层叠复合的长玻璃纤维轴向布和玻璃纤维短切毡，所述长玻璃纤维轴向布中包含玻纤无捻粗纱铺设所得的第一单向铺层和第二单向铺层，所述第一单向铺层和第二单向铺层中纤维无捻粗纱的轴向夹角为90°。
优选的技术方案为，所述增强基材的表层为玻璃纤维短切毡。
优选的技术方案为，所述长玻璃纤维轴向布的铺层之间通过缝编线层间缝合，或者所述长玻璃纤维轴向布和玻璃纤维短切毡之间通过缝编线层间缝合。
优选的技术方案为，所述增强基材由一层双向的长玻璃纤维轴向布和一层玻璃纤维短切毡层叠而成，所述长玻璃纤维轴向布和所述玻璃纤维短切毡的边缘齐平。
优选的技术方案为，所述增强基材包含形状一致的内层复合毡和外层复合毡，所述内层复合毡和外层复合毡分别包括层叠且边缘齐平的玻璃纤维短切毡和双向的长玻璃纤维轴向布，内层复合毡和外层复合毡的侧边平行并错位层叠。
优选的技术方案为，所述内层复合毡和外层复合毡均为矩形。
优选的技术方案为，所述内层复合毡和外层复合毡中的长玻璃纤维轴向布和玻璃纤维短切毡的层数分别为一层。
本发明的目的之二在于提供一种管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材的包覆结构，其特征在于，基于上述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，所述内层复合毡和外层复合毡错位层叠形成内层错边和外层错边，第一光固化预浸胶片材和第二光固化预浸胶片材沿周向相邻包覆于管道外，所述第一光固化预浸胶片材的外层错边层叠粘设于第二光固化预浸胶片材的内层错边上，所述第一光固化预浸胶片材和第二光固化预浸胶片材的内层复合毡以及外层复合毡均吻合对接。
优选的技术方案为，所述第一光固化预浸胶片材和第二光固化预浸胶片材的周向对接线外层叠粘设有玻璃丝布。
优选的技术方案为，沿周向包覆管道的所述光固化预浸胶片材两端搭接形成搭接部，所述搭接部中内层复合毡和外层复合毡交错搭接。
本发明的优点和有益效果在于：
该管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材采用层叠的长玻璃纤维轴向布和玻璃纤维短切毡作为增强基材，长玻璃纤维轴向布中具有由无捻粗纱组成的0°/90°双轴向铺层，两铺层之间为层叠状，片材的抗拉强度高；由于树脂材料的固定作用，固化后的防护层局部受压条件下，铺层间无捻粗纱相互作用力小，使得固化后的防护层具有更高的抗磨损和抗划伤能力；
穿越管道的表层包覆结构平整无凹凸，与现有技术中的顺序搭接方式相比，可供钻孔中的岩石剐蹭的施力点减少，防护层耐划伤性能提高，自然受光条件下管道防护层固化充分且均匀。
附图说明
图1是现有技术中管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材的顺序搭接包覆结构；
图2是实施例1管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材中增强基材的结构示意图；
图3是实施例2管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材中增强基材的剖视结构示意图；
图4是实施例2管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材中增强基材的俯视结构示意图；
图5是实施例3管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材中增强基材的俯视结构示意图；
图6是实施例4穿越管道及表层包覆结构的剖面结构示意图；
图7是实施例4表层包覆结构的立体结构示意图；
图8是实施例5中穿越管道及表层包覆结构的剖面结构示意图；
图9是实施例5表层包覆结构的立体结构示意图；
图10是实施例6穿越管道及表层包覆结构的横截面结构示意图；
图中：1、玻纤双轴向布；11、第一单向铺层；12、第二单向铺层；2、玻璃纤维短切毡；3、缝编线；4、第一光固化预浸胶片材；5、第一光固化预浸胶片材；a、管道；b、内层复合毡；b1、内层错边；c、外层复合毡；c1、外层错边；6、玻璃丝布。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
长玻璃纤维轴向布
纤维单轴向布通常包括单轴向布和多轴向布，多轴向布中分为双轴向布、三轴向布和四轴向布，单轴向布中无捻粗纱以平行的方式同平面内排布形成铺层，双轴向布中包含两个铺层，两层以上铺层中纤维无捻粗纱的轴向为0°、90°、﹢45°、﹣45°、﹢60°、-60°的组合，优选的长玻璃纤维轴向布为0°/90°的双轴向布。
玻璃纤维短切毡
玻璃纤维短切毡中无定向随机分布的纤维间隙有助于提高增强基材的含胶量。进一步的，将玻璃纤维短切毡作为增强基材的表层，固化后的片材具有较厚的光固化树脂层，有助于防护性能的增强。
缝编线层间缝合
缝编线层间缝合的作用在于保证浸胶生产过程中不出现层间的相对位移，使片材具有整齐的边缘，便于后续管道包覆过程中的端部拼接接缝趋小控制。
复合毡的错位层叠
常用的错位层叠的复合毡为矩形，矩形的复合毡具有成对的长边和宽边，两层复合毡错位层叠，包括两种情况：一，层叠的两复合毡的宽边齐平，长边平行并错位；二，两复合毡的宽边和长边均平行错位。
基于上述的第一种结构：施工过程中复合毡的宽边与管道的母线一致，复合毡的长边包覆于管道的周向，宽边齐平则在管道表面形成与管道母线一致的吻合对接线，错位的长边在管道外周形成内层错边和外层错边，上述的内层错边和外层错边与相邻光固化预浸胶片材搭接，最终形成相邻光固化预浸胶片材的内层复合毡以及外层复合毡均吻合对接的平滑防护结构。
基于上述的第二种结构：预浸胶片材两端的复合毡交错搭接施工过程中不仅在管道外周形成内层错边和外层错边，还能在同一光固化预浸胶片材的两端宽边分别形成沿管道轴向的内层错边和外层错边，管道外周的内层错边和外层错边与相邻的光固化预浸胶片材搭接，光固化预浸胶片材一端的内层错边和另一端的外层错边搭接，沿管道延伸方向依次敷设，最终也形成相邻光固化预浸胶片材的内层复合毡以及外层复合毡均吻合对接的平滑防护结构。
复合毡交错搭接的作用在于增加预浸胶片材的搭接稳定性。复合毡交错搭接的结构具体为：预浸胶片材的两端为A端和B端，预浸胶片材A端的内层复合毡与管道贴合，预浸胶片材B端的内层复合毡贴合到预浸胶片材A的内层复合毡表面，预浸胶片材A的外层复合毡贴合到预浸胶片材B端的内层复合毡表面，预浸胶片材B的外层复合毡贴合到预浸胶片材A端的外层复合毡表面。
交错搭接能够使搭接部中位于内层的搭接边与管道表面之间不产生空鼓，使防护层与管道贴合紧密，优化防护效果。
进一步的，为了使搭接部充分受光固化，所述搭接部位于所述防护筒段的顶端。
实施例1
如图2所示，实施例1管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材为浸渍树脂胶的增强基材，增强基材包括由里及表依次层叠的0°/90°玻纤双轴向布1和玻璃纤维短切毡2，即玻纤双轴向布由玻纤无捻粗纱铺设所得的第一单向铺层11和第二单向铺层12叠合而成，第一单向铺层11和第二单向铺层12中纤维无捻粗纱的轴向夹角为90°。
实施例2
如图3和4所示，实施例2管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材为浸渍树脂胶的增强基材，实施例1中的0°/90°长玻璃纤维轴向布1和玻璃纤维短切毡2采用缝编线3缝合为复合毡，实施例2增强基材中包括大小一致的矩形的内层复合毡b和外层复合毡c，内层复合毡b和外层复合毡c的长玻璃纤维轴向布1相贴合，管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材的两表层均为玻璃纤维短切毡2。内层复合毡b和外层复合毡c的宽边齐平，长边平行且错位设置。
实施例3
如图5所示，实施例3基于实施例2，区别在于，实施例3管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材中内层复合毡b和外层复合毡c的长边和宽边均平行且错位设置。
实施例4
如图6-7所示，基于实施例2所述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，实施例2中长边的长度大于管道的外周长。内层复合毡b和外层复合毡c错位层叠形成内层错边b1和外层错边c1，第一光固化预浸胶片材4和第二光固化预浸胶片材5的长边均沿周向包覆于管道a外并相邻设置，第一光固化预浸胶片材4的外层错边c1层叠粘设于第二光固化预浸胶片材5的内层错边b1上，第一光固化预浸胶片材4两端的齐平宽边相搭接，第一光固化预浸胶片材5两端的齐平宽边也相搭接。
实施例5
如图8-9所示，基于实施例4，第一光固化预浸胶片材4和第二光固化预浸胶片材5的周向对接线外层叠粘设有玻璃丝布6。
实施例6
如图10所示，基于实施例3，通过长边和宽边处外层错边c1层叠粘设与内层错边b1上，使得第一光固化预浸胶片材4和第二光固化预浸胶片材5的内层复合毡b以及外层复合毡c均吻合对接。
实施例6
如图10所示，基于实施例4，区别在于，第一光固化预浸胶片材4两端搭接形成搭接部，搭接部中内层复合毡b和外层复合毡c交错搭接。
对比例：对比例搭接方式如附图1所示，对比例中的采用层叠的玻璃丝布（经纬编织）作为增强基材。
1、含胶量对比
将经纬编织的玻璃丝布层，切边制成包覆管道轴向的对比例片材，与实施例6中的片材分别浸渍于温度为 25℃、粘度为1500cps的树脂胶中，取出静置5min，片材中树脂胶自由渗出，5min后对比例片材和实施例6片材中的含胶量分别为 22%和 35 %。
[含胶量=（静置后片材质量-浸胶前片材质量）/浸胶前片材质量×100%]
含胶量越大，穿越管道防护层的厚度越大，防护性能进一步优化。
2、固化防护层的结构对比
采用树脂胶含量为35%的经纬编织的玻璃丝布和实施例6中的片材包覆穿越管道并固化，其中玻璃丝布采用背景技术中的顺序搭接的方式，预浸胶片材采用实施例6的搭接方式，固化所得穿越管道表面防护层的克重、压边凸起以及防护性能实测值见下表：
| 序号 | 对比项目 | 单位 | 对比例 | 实施例6 | 检测方法 |
| 1 | 外观 | 具有顺序搭接凸环，凸环下存在环形空鼓，底部搭接处内层具有未固化缺陷 | 光滑平整，无空鼓，固化完全 | 目测 | |
| 2 | 克重 | g/m<sup>2</sup> | ≤3.5 | 5.6 | 实测 |
| 3 | 压边凸起 | mm | ≤2 | ≤0.5 | 切片实测 |
| 4 | 搭接凸起 | mm | ≤2 | ≤0.4 | 切边实测 |
| 5 | 厚度 | mm | ≥1.5 | ≥2.5 | GB/T6672 |
由上表可见，光固化预浸胶片材浸渍树脂胶，所得穿越管道的防护性能如下：抗拉强度≥300 MPa（GB/T 1447），弯曲强度≥300 MPa（GB/T 1449），压缩强度≥200 MPa（GB/T1448），巴士硬度≥60（GB/T 2411），邵氏-D硬度≥90（GB/T 2411），耐划伤性（50Kg）≤350μm（SY/T 4113），耐磨性≥7 L/μm，抗弯曲性能：3°无裂纹（SY/T 0315），对FBE粘接力≥7 MPa（ASTM D4541），耐冲击≥350。
由于上表中压边凸起、搭接凸起以及搭接内层未固化的缺陷区及空鼓的存在，对比例穿越后的管道空鼓和搭接边处划伤明显，由于存在管道底部内层未固化缺陷，穿越后的管道底部多见贯穿防护层的划伤。实施例6所得管道防护层表面光滑、无空鼓、光滑完全，穿越后的管道表面划伤明显少于对比例1，无贯穿防护层的严重划痕。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，其特征在于，光固化预浸胶片材为浸渍树脂胶的增强基材，所述增强基材包括层叠复合的长玻璃纤维轴向布和玻璃纤维短切毡，所述长玻璃纤维轴向布中包含玻纤无捻粗纱铺设所得的第一单向铺层和第二单向铺层，所述第一单向铺层和第二单向铺层中纤维无捻粗纱的轴向夹角为90°。
2.根据权利要求1所述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，其特征在于，所述增强基材的表层为玻璃纤维短切毡。
3.根据权利要求1所述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，其特征在于，所述长玻璃纤维轴向布的铺层之间通过缝编线层间缝合，或者所述长玻璃纤维轴向布和玻璃纤维短切毡之间通过缝编线层间缝合。
4.根据权利要求1所述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，其特征在于，所述增强基材由一层双向的长玻璃纤维轴向布和一层玻璃纤维短切毡层叠而成，所述长玻璃纤维轴向布和所述玻璃纤维短切毡的边缘齐平。
5.根据权利要求1所述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，其特征在于，所述增强基材包含形状一致的内层复合毡和外层复合毡，所述内层复合毡和外层复合毡分别包括层叠且边缘齐平的玻璃纤维短切毡和双向的长玻璃纤维轴向布，内层复合毡和外层复合毡的侧边平行并错位层叠。
6.根据权利要求5所述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，其特征在于，所述内层复合毡和外层复合毡均为矩形。
7.根据权利要求5或6所述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，其特征在于，所述内层复合毡和外层复合毡中的长玻璃纤维轴向布和玻璃纤维短切毡的层数分别为一层。
8.一种管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材的包覆结构，其特征在于，基于权利要求5所述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材，所述内层复合毡和外层复合毡错位层叠形成内层错边和外层错边，第一光固化预浸胶片材和第二光固化预浸胶片材沿周向相邻包覆于管道外，所述第一光固化预浸胶片材的外层错边层叠粘设于第二光固化预浸胶片材的内层错边上，所述第一光固化预浸胶片材和第二光固化预浸胶片材的内层复合毡以及外层复合毡均吻合对接。
9.根据权利要求8所述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材的包覆结构，其特征在于，所述第一光固化预浸胶片材和第二光固化预浸胶片材的周向对接线外层叠粘设有玻璃丝布。
10.根据权利要求8所述的管道定向钻穿越防护用光固化预浸胶片材的包覆结构，其特征在于，沿周向包覆管道的所述光固化预浸胶片材两端搭接形成搭接部，所述搭接部中内层复合毡和外层复合毡交错搭接。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190917 |