CN114321522B - 一种用于动态软管的异型材、骨架层及含该骨架层的产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于动态软管的异型材和骨架层，该异型材包括呈双C形横截面的金属带，其包括顺序连接为一体的第一C形部件、中间横梁和第二C形部件，两C形部件开口沿中间横梁相向设置；第一C形部件内外壁设置为光滑面，第二C形部件内壁面设置为光滑面，外壁面设置为花瓣状结构；将第一C形部件宽度定义为标准宽度，第一C形部件开口宽度为两个标准宽度，中间横梁宽度为一个标准宽度，第二C形部件最大宽度为标准宽度的三分之二，开口宽度为一个标准宽度。该骨架层由若干异型材嵌套互锁连接形成，骨架层的嵌套互锁空间留有一定空隙允许其进行相对移动，使得动态软管具有良好柔性，并通过一定的变形来抵御外界载荷，使其能应用于复杂的深水环境。

Description

一种用于动态软管的异型材、骨架层及含该骨架层的产品

技术领域

本发明涉及一种动态软管，具体涉及一种用于动态软管的异型材、骨架层及含该骨架层的产品，属于海洋油气资源运输技术领域。

背景技术

目前，石油和天然气分别是我国的第二和第三大能源品种，是重要的基础性能源。国内油气生产是国家能源安全的重要“压舱石”，油气是国内油气生产的重要组成部分。而动态软管是海上油气集输的关键装备，动态软管使海上油气生产装备相互连接，相互协作，形成了目前普遍采用且高效可靠的运输方式。

传统的海上油气集输设施以单壁钢管为主，管道的安装和后期维护困难，因此近些年国内外开始在海上油气集输关键部位使用柔性复合管道进行油气水的管道输送。柔性复合管道有粘接性和非粘结两种：粘接性的复合软管一般使用聚合物和金属层挤压在一起，挤压成型后可以在两层间形成较大的粘结强度；非粘结的复合软管一般采用物理方式将聚合物层和金属层组合在一起，层间通过相互摩擦和挤压传递载荷。

非粘结的复合软管从内层到外层一般由骨架层、内衬层、抗压铠装层、耐磨层、抗拉铠装层、绝缘层、外包覆层等多层功能结构组成。其中，抗拉铠装层主要用于抵抗径向应力，相邻部件采用嵌套互联形式构成骨架层，可以有效地防止内压和外压过高对复合管道造成破坏。复合软管接头和抗压铠装层端部的固定对于保障管道安全来说至关重要。由于骨架层部件间的间隙，容易使相邻部件相互滑脱，当管道弯曲过大时，相邻部件相对位移过大，导致互锁结构失效。

发明内容

针对上述问题，本发明的第一个目的是提供一种用于动态软管的异型材，该异型材的横截面为双C形，能够相互嵌套；本发明的第二个目的是提供一种由若干上述异型材嵌套互锁连接形成的骨架层，该骨架层的嵌套互锁空间留有一定空隙允许其进行相对移动，使得动态软管具有良好的柔性，并通过一定的变形来抵御外界载荷，使其能应用于复杂的深水环境；本发明的第三个目的是提供一种包含上述骨架层的动态软管。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于动态软管的异型材，其特征在于，包括呈双C形横截面的金属带，所述金属带包括在水平方向顺序连接为一体的第一C形部件、中间横梁和第二C形部件，且所述第一C形部件和第二C形部件的开口沿所述中间横梁的轴线相向设置；所述第一C形部件的内壁为光滑弧面，外壁为位于所述中间横梁两侧的两段光滑弧面和；所述第二C形部件的内壁为光滑弧面，外壁为位于所述中间横梁两侧的两段花瓣状弧面，且所述第二C形部件的最大外径小于所述第一C形部件的内径；将所述第一C形部件的宽度定义为标准宽度，则所述第一C形部件的开口宽度为两个标准宽度，所述中间横梁的宽度为一个标准宽度，所述第二C形部件的最大宽度为标准宽度的三分之二，所述第二C形部件的开口宽度为一个标准宽度。

所述的异型材，优选地，所述第一C形部件的开口端部为两个半圆弧形的光滑面，所述第二C形部件的开口端部亦为两个半圆弧形的光滑面。

所述的异型材，优选地，所述第二C形部件的两段外壁面均由沿圆周方向均布的若干段外凸光滑弧面组成的复合结构，以形成所述花瓣状弧面。

所述的异型材，优选地，所述第一C形部件与所述中间横梁的上下连接处形成两段短圆弧，所述第二C形部件与所述中间横梁的上下连接处为两段短圆弧。

所述的异型材，优选地，所述第二C形部件的最大外径小于所述第一C形部件的内径约标准宽度的三分之一。

一种用于动态软管的骨架层，骨架层由若干个上述的异型材嵌套互锁形成，即第一个金属带的第二C形部件插入到第二个金属带的第一C形部件中，以此类推形成嵌套互锁结构。

所述的骨架层，优选地，当所述第一个金属带的第二C形部件插入到所述第二个金属带的第一C形部件时，所述第二C形部件的外壁与所述第一C形部件的内壁之间的嵌套空间留有空隙，所述空隙的宽度约为标准宽度的三分之一，其余的嵌套互锁结构亦然。

所述的骨架层，优选地，在所述空隙中填充高弹性耐磨橡胶。

所述的骨架层，优选地，在嵌套互锁的两个所述金属带的第一C形部件与所述中间横梁形成的凹坑内填充由高性能耐腐蚀弹性聚合物材料形成的异形部件。

一种动态软管，包括内至外依次设置的骨架层、内衬层、嵌套互锁抗压铠装层、第一耐磨层、抗拉铠装层、第二耐磨层和外包覆层，所述骨架层为上述的骨架层。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明提供的异型材的横截面为双C形，能够相互嵌套，嵌套空间留有空隙，可以保证动态软管适应海洋环境的动荷载，充分利用微小位移抵消应力集中。

2、本发明在第一C形部件和第二C形部件之间的嵌套空间留有空隙，并在该空隙内填充高弹性的耐磨橡胶，在动态软管部件间发生相对移动时，可以降低部件碰撞摩擦，保护部件不易发生疲劳损伤。

3、本发明在连接横梁处的异形填充物可以保证骨架层内表面的光滑性，降低流体流动阻力；同时，还可以保证骨架层外表面的光滑性，防止动态软管层间摩擦。

4、本发明的双C形部件为中空结构，在提高管道截面刚度的同时，减轻了管道自重。

5、本发明采用第一C形部件和第二C形部件的嵌套结构，有效地提高了动态管道适应弯曲变形的能力。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的异型材的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的骨架层的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的动态软管的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“横”、“竖”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，使用术语“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装、”“设置、”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面，结合附图对本发明实施例提供的用于动态软管的异型材、骨架层及含该骨架层的动态软管进行详细的说明。

如图1所示，本发明提供的用于动态软管的异型材，包括呈双C形横截面的钢带01，该钢带01包括在水平方向顺序连接为一体的第一C形部件1、中间横梁2和第二 C形部件3，且第一C形部件1和第二C形部件3的开口沿中间横梁2的轴线相向设置。第一C形部件1的内壁为光滑弧面6，外壁为位于中间横梁2两侧的两段光滑弧面5和6。第二C形部件3的内壁为光滑弧面31，外壁为位于中间横梁2两侧的两段花瓣状弧面，且第二C形部件3的最大外径小于第一C形部件1的内径。将第一C形部件1的宽度(即内外壁之间的厚度)定义为标准宽度，则第一C形部件1的开口宽度为两个标准宽度，中间横梁2的宽度为一个标准宽度，第二C形部件3的最大宽度 (即外壁弧顶至内壁之间的厚度)为标准宽度的三分之二，第二C形部件3的开口宽度为一个标准宽度。

在上述实施例中，优选的，第一C形部件1的开口端部为两个半圆弧形的光滑面 7和8，第二C形部件3的开口端部亦为两个半圆弧形的光滑面29和30。

在上述实施例中，优选的，第二C形部件3的上段外壁面由沿圆周方向均布的八段(仅以此为例，并不限于此)外凸光滑弧面13、14、15、16、17、18、19和20组成的复合结构，由此形成花瓣状弧面。

在上述实施例中，优选的，第二C形部件3的下段外壁面由沿圆周方向均布的八段(仅以此为例，并不限于此)外凸光滑弧面21、22、23、24、25、26、27和28组成的复合结构，由此形成花瓣状弧面。

在上述实施例中，优选的，第一C形部件1与中间横梁2的上下连接处形成两段短圆弧10和9。

在上述实施例中，优选的，第二C形部件3与中间横梁2的上下连接处为两段短圆弧12和11。

在上述实施例中，优选的，第二C形部件3的最大外径小于第一C形部件1的内径约标准宽度的三分之一。

如图2所示，基于上述实施例提供的异型材，本发明还提供一种用于动态软管的骨架层，该骨架层由若干个异型材嵌套互锁形成，即第一个钢带01的第二C形部件3 插入到第二个钢带01的第一C形部件1中，以此类推形成嵌套互锁结构。

在上述实施例中，优选的，当第一个钢带01的第二C形部件3插入到第二个钢带01的第一C形部件1时，第二C形部件3的外壁与第一C形部件1的内壁之间的嵌套空间留有一定的空隙，该空隙的宽度约为标准宽度的三分之一，其余的嵌套互锁结构亦然。由此，可以保证动态软管适应海洋环境的动荷载，充分利用微小位移抵消应力集中。

在上述实施例中，优选的，在上述空隙中填充高弹性的耐磨橡胶32，由此在动态软管部件间发生相对移动时，可以降低部件之间的碰撞摩擦，保护部件不易发生疲劳损伤，从而有效地提高了动态管道适应弯曲变形的能力。

在上述实施例中，优选的，在嵌套互锁的的两个钢带01的第一C形部件1与中间横梁2形成的凹坑内填充由高性能耐腐蚀弹性聚合物材料形成的异形部件33，该异形部件33既可以保证骨架层内表面的光滑性，降低流体流动阻力；同时，又可以保证骨架层外表面的光滑性，防止动态软管层间摩擦。

如图3所示，基于上述实施例提供的骨架层，本发明还提供了一种动态软管，该动态软管由内至外依次为骨架层100、内衬层200、嵌套互锁抗压铠装层300、第一耐磨层400、抗拉铠装层500、第二耐磨层600和外包覆层700，其中骨架层100为上述实施例提供的骨架层。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于动态软管的异型材，其特征在于，包括呈双C形横截面的金属带，所述金属带包括在水平方向顺序连接为一体的第一C形部件、中间横梁和第二C形部件，且所述第一C形部件和第二C形部件的开口沿所述中间横梁的轴线相向设置；

所述第一C形部件的内壁为光滑弧面，外壁为位于所述中间横梁两侧的两段光滑弧面；所述第二C形部件的内壁为光滑弧面，外壁为位于所述中间横梁两侧的两段花瓣状弧面，且所述第二C形部件的最大外径小于所述第一C形部件的内径；

将所述第一C形部件的宽度定义为标准宽度，则所述第一C形部件的开口宽度为两个标准宽度，所述中间横梁的宽度为一个标准宽度，所述第二C形部件的最大宽度为标准宽度的三分之二，所述第二C形部件的开口宽度为一个标准宽度；

所述第二C形部件的两段外壁面均由沿圆周方向均布的若干段外凸光滑弧面组成的复合结构，以形成所述花瓣状弧面。

2.根据权利要求1所述的异型材，其特征在于，所述第一C形部件的开口端部为两个半圆弧形的光滑面，所述第二C形部件的开口端部亦为两个半圆弧形的光滑面。

3.根据权利要求1所述的异型材，其特征在于，所述第一C形部件与所述中间横梁的上下连接处形成两段短圆弧，所述第二C形部件与所述中间横梁的上下连接处为两段短圆弧。

4.根据权利要求1所述的异型材，其特征在于，所述第二C形部件的最大外径小于所述第一C形部件的内径约标准宽度的三分之一。

5.一种用于动态软管的骨架层，其特征在于，该骨架层由若干个如权利要求1到4任一项所述的异型材嵌套互锁形成，即第一个金属带的第二C形部件插入到第二个金属带的第一C形部件中，以此类推形成嵌套互锁结构。

6.根据权利要求5所述的骨架层，其特征在于，当所述第一个金属带的第二C形部件插入到所述第二个金属带的第一C形部件时，所述第二C形部件的外壁与所述第一C形部件的内壁之间的嵌套空间留有空隙，所述空隙的宽度约为标准宽度的三分之一，其余的嵌套互锁结构亦然。

7.根据权利要求6所述的骨架层，其特征在于，在所述空隙中填充高弹性耐磨橡胶。

8.根据权利要求6所述的骨架层，其特征在于，在嵌套互锁的两个所述金属带的第一C形部件与所述中间横梁形成的凹坑内填充由高性能耐腐蚀弹性聚合物材料形成的异形部件。

9.一种动态软管，其特征在于，该动态软管包括内至外依次设置的骨架层、内衬层、嵌套互锁抗压铠装层、第一耐磨层、抗拉铠装层、第二耐磨层和外包覆层，所述骨架层为如权利要求6至8任一项所述的骨架层。

Images