CN117859023A - 包含抗磨损聚丙烯均聚物层的柔性水下管道 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及用于碳氢化合物输送的柔性水下管道，其包含由聚合物材料的抗磨损层隔开的至少两个增强层，所述增强层中的每个通过螺旋缠绕由金属或复合材料制成的纵向元件而产生，所述抗磨损层通过螺旋缠绕所述聚合物材料的至少一个条带而产生，所述聚合物材料包含特定的聚丙烯均聚物，涉及用于制备柔性水下管道的方法及其用于输送流体的用途。本申请还涉及特定的聚丙烯均聚物作为抗磨损层的条带的聚合物材料以改进其抗蠕变性的用途。
Description
本发明涉及用于输送流体、更特别是碳氢化合物的水下管道。
海上石油工业中使用的大多数柔性管道都是柔性管道，通常从内侧到外侧包括：
-如果合适的话，金属框架(carcass)，
-内部聚合物密封护套，
-至少一个增强层，所述增强层由围绕所述内部密封护套的由金属或复合材料制成的纵向元件的螺旋缠绕组成，
-外部聚合物密封护套。
典型地，管道从内侧到外侧包括：
-如果合适的话，金属框架，
-内部聚合物密封护套，
-如果合适的话，压力拱顶(vaul t)
-拉伸护甲的至少一个层(通常为拉伸护甲的两个层)，
-外部聚合物密封护套。
在下文中，术语“外部”或“外部的”和“内部”或“内部的”分别被理解为在径向上更远离柔性管道的轴线和在径向上更靠近柔性管道的轴线。
管道通常为未结合类型。术语“未结合”意指层可以相对于彼此自由移动。典型地，相邻的层没有结合在一起、焊接在一起，并且它们没有嵌入聚合物或弹性体的护套中。
美国石油学会公布的规范性文件API 17J，“Specificat ion for UnbondedFlexible Pipe”(第4版，2014年5月)中特别描述了这样的柔性管道。其在石油和天然气行业的深水中特别地被使用。典型地，柔性管道用于输送流体，特别是碳氢化合物，或用于将二氧化碳回注到水下储层中。输送油的柔性管道通常延伸穿过表面单元和底部单元之间的水体。这样的管道也可以在两个表面单元之间或者在两个底部单元之间延伸。
底部组件旨在收集水体的底部所涉及的流体，以监测和控制其流动，并将流体分配至表面单元。表面单元通常是浮动单元。其旨在用于收集、潜在处理和分配流体。表面单元可以是半潜式平台、FPSO或另外的浮动单元。
在一些情况下，为了处理深水中的流体，柔性管道具有大于800m，或对于超深水应用甚至大于1000m或大于2000m的长度。
对于深的深度，柔性管道形成的尺寸以承受非常高的静水压力，典型地为50至1000巴，例如对于浸入在2000米的深度下和在大于130℃或甚至170℃的高温下持续长时间段(即几年，典型地为20年)的管道而言为200巴。
此外，将柔性管道典型地设计成承受大于从表面单元悬浮并且在水下从表面延伸至海床的柔性管道的总重量的轴向拉伸。当柔性管道用作旨在用于在使用中在海床与表面单元之间提供竖直连接的立管时，情况特别是这样的。当柔性管道悬浮于水中时，柔性管道支撑其自身的重量的能力使得其从铺设船在海洋处更容易安装。
然而，这样的柔性管道通常具有高重量，这使得其在深水和超深水中的安装复杂且昂贵。此外，这样的类型的立管通常不得不配备用于在深的深度下应用的浮标，这需要额外的费用。最后，增强金属层通常对腐蚀敏感，特别是在酸性气体(例如存在于一些矿床的碳氢化合物中的H2S和CO2)的影响下的腐蚀。由复合材料制成的增强层有时可能在水的存在下降解(特别是水解)，其中通过H2S加剧所述降解。
为了克服这样的问题，开发了包含管状增强结构的轻质柔性管道，该管状增强结构由复合材料制成，该复合材料包含热塑性基质和嵌入基质中的增强纤维，即所谓的混合柔性管道(HFP)。
在所谓的“混合”柔性管道中，如上所述的柔性管道的金属框架和内部聚合物密封护套被热塑性复合材料管道(TCP)代替，如Det Norsk Veritas于2019年9月发布的规范性文件DNVGL-ST-F119“Thermoplastic Composite pipe”中所述。所谓的“混合”柔性管道从内侧到外侧包括：
-管状内部聚合物护套，
-管状增强结构，其由复合材料的多个条带的缠绕制成，中间层结合至所述管状内部聚合物护套，
-聚合物密封护套，
-至少一个增强层，其由围绕所述内部密封护套的由金属或复合材料制成的纵向元件的螺旋缠绕组成，
-外部聚合物密封护套。
“结合”意指管状增强结构和管状内部聚合物护套不能相对于彼此自由移动。其可以通过胶粘(通过胶水或粘合剂)或通过焊接进行结合。
管状增强结构通常承担施加至混合柔性管道的大部分径向力。结合至管状聚合物内部密封护套的管状增强结构对在管状聚合物内部密封护套内侧运输的碳氢化合物中含有的气体(例如酸性气体，如H2S和CO2)具有进一步的阻挡功能。由此，其保护柔性管道的金属增强元件免受腐蚀现象和/或复合材料免受水解引起的劣化。
由金属或复合材料制成的线组成的一个或多个增强层类似于未结合的柔性管道的层，即其由通常沿长间距的螺旋缠绕的线或条带组成。这些层通常不结合至相邻层。这些层通常是拉伸护甲层。
此外，任选地混合柔性管道可以包括位于管状聚合物内部护套内侧的内部框架，所述内部框架的功能是增加管道的抗坍塌性。内部框架例如由缠绕成螺旋状的成轮廓的金属条带形成。条带的匝有利地互锁，这使得可以承受破坏力。
特别在N.Dodds,V.Jha,J.Latto和D.Finch撰写的文章“Unbonded FlexiblePipe:Composite reinforcement for Optimized Hybrid Design”中描述了这样的混合柔性管道，并在2015年5月4日至7日在休斯顿举行的“Offshore Technology Conference”上作为OTC-25753或在申请GB 2 504 065和WO 2018/091693中公布这样的混合柔性管道。这两个申请描述了混合柔性管道，其中管状增强结构由包含聚合物基质的多个条带的缠绕而产生，并且增强纤维嵌入其中。
不论柔性管道是“普通”未结合管道还是混合柔性管道，不同的未结合层在一定限度内相对于彼此是可移动的，从而允许柔性管道弯曲。当管道包含金属或复合材料的多个相邻增强层时，这样的可移动性导致增强层和相邻层之间的摩擦，并最终导致其过早磨损。
因此，为了防止金属或复合材料增强层中的至少两个彼此直接接触(这将导致其磨损)，可插入聚合物材料的中间层(称为“抗磨损层”)。
然而当柔性管道经受严重应力时，例如开采位于深的深度下的一些水下油矿床时遇到的应力，并且其中碳氢化合物处于大于130℃的高温下，和/或在严重的动态条件(柔性管道弯曲的变化)的情况下，抗磨损中间层可迅速恶化。在这样的条件下，抗磨损中间层可以承受接近110℃的温度和大约300至400巴的接触压力。最常见的恶化之一是由于蠕变引起的抗磨损层的厚度的损失，这可限制或甚至破坏由抗磨损赋予的对相邻增强层的保护。
申请WO 2006/120320描述了用于输送碳氢化合物的柔性管道，所述柔性管道包含非晶态聚合物的抗磨损层，优选聚砜(PSU)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSU)或聚醚酰亚胺(PEI)。
美国石油学会公布的标准文件API RP 17B((2014)和API 17J(2014)中总结了热塑性材料在未结合柔性管道中的用途。
文献报道了聚丙烯作为聚合物材料用于柔性管道的聚合物层的用途。
例如，申请WO 2017/174660描述了旨在用于输送碳氢化合物的水下管道，所述水下管道包含围绕可能与碳氢化合物接触的内部聚合物密封护套的金属增强层，并且包含具有特定密度和熔体流动指数的聚丙烯均聚物。然而，内部聚合物密封护套不是抗磨损层(反之亦然)。当管道投入运行时，抗磨损层不与碳氢化合物接触。
申请WO 2017/076412描述了旨在用于输送碳氢化合物的水下管道，所述水下管道包含聚合物层，该聚合物层包含至少50重量％的聚丙烯和至少1重量％的由丙烯和除丙烯以外的至少一种共聚单体形成的塑性体。然而，这样的申请没有建议具有下文中限定的用于本发明的聚丙烯均聚物的挠曲模量和熔体流动指数的聚丙烯均聚物，也没有建议使其有利地用作抗磨损层的改进的蠕变行为。此外，需要塑性体的存在，以便以不可忽略的比例赋予层所需的强度和柔性。这样的塑性体显著地提高了层的零售价格。
本发明的目的之一是提供用于输送流体、优选碳氢化合物的水下管道，其抗磨损层较便宜并且具有抗蠕变性，使得抗磨损层在遍及管道的整个寿命(典型地为20年)中延缓、优选防止其周围的金属或复合材料增强层的磨损。
为此，根据第一主题，本发明涉及用于输送流体、优选碳氢化合物的柔性水下管道，其包含通过由聚合物材料制成的抗磨损层隔开的至少两个增强层，所述增强层中的每个通过金属或复合材料的纵向元件的螺旋缠绕而产生，所述抗磨损层通过所述聚合物材料的至少一个条带的螺旋缠绕而产生，所述聚合物材料包含聚丙烯均聚物，所述聚丙烯均聚物具有：
-根据2019的ISO 178标准在23℃下测量的大于1500MPa的挠曲模量，以及
-根据2011年修改的ISO 1133在230℃在2.16kg的重量下测量的小于或等于4.0g/10分钟的熔体流动指数(MI或MFI)。
本发明基于这样的发现，即这样的聚丙烯均聚物具有抗蠕变性，该抗蠕变性允许由含有聚丙烯均聚物的条带形成的抗磨损层保持足够的厚度，使得围绕其的增强层不接触，并且因此不相互磨损。使用这样的聚丙烯均聚物减少了抗磨损层的厚度损失，这是有利的，因为抗磨损层的厚度保持得越多，其越能更好地保护围绕抗磨损层的增强层。
此外，这样的聚丙烯均聚物承受上述压力和温度条件。此外，其具有与作为用于输送碳氢化合物的柔性管道的层的聚合物材料的用途相兼容的抗化学性。抗磨损层所在的环状空间(内部聚合物护套和外部聚合物护套之间用于密封管道的空间)包含气体和/或酸(更特别地，CO2和H2S)。有利地，与聚酰胺抗磨损层不同，聚丙烯均聚物对水解不敏感。此外，聚丙烯均聚物对CO2引起的塑性化不是很敏感，甚至不敏感。
这样的抗磨损层的另外的优点是聚丙烯均聚物对CO2和H2S具有良好的渗透性，这使得可以降低比抗磨损层更内部的层中的CO2和H2S的浓度，并且因此降低更内部的层的腐蚀(更特别地对于金属层)和/或水解下的劣化(更特别地对于聚合物层或复合材料层)。
这样的抗磨损层的另外的优点是其成本低。
用于形成管道抗磨损层的螺旋缠绕条带的聚合物材料包含聚丙烯均聚物或聚丙烯均聚物的混合物。
主要有三类聚丙烯，即均聚物(PPH)、嵌段共聚物(也称为“冲击共聚物”)(PPB)和无规共聚物(PPR)(名称根据2015年修改的ISO 15013和2011年修改的ISO 1873-2)。典型地，相对于单元总数，PPH由至少97％、尤其地至少98％、典型地至少99％、优选至少99.8％并且有利地仅由丙烯单元链组成。特别可以通过傅立叶变换红外光谱法测定丙烯单元的比例。
条带的聚合物材料的聚丙烯均聚物具有根据2019的ISO标准178在23℃下以1％.min-1的挠曲变形速率测量的大于1500MPa、特别大于或等于1550MPa、优选大于或等于1600MPa、特别优选大于或等于1700MPa的挠曲模量。弯曲模量通常小于2500MPa，特别小于2300MPa，优选小于2100MPa。挠曲模量特别适用于抗磨损层，以具有所需的抗蠕变性，从而可以减少其厚度的减小。
条带的聚合物材料的聚丙烯均聚物具有根据2011年修改的ISO 1133在230℃在2.16kg的重量下测量的小于或等于4.0g/10分钟的熔体流动指数。熔体流动指数通常大于0.1g/10分钟，特别大于0.3g/10分钟，优选大于或等于2.0g/10分钟。这样的熔体流动指数有利于通过挤出制备条带。使用具有较高熔体流动指数的聚丙烯均聚物通常导致条带不够均匀的厚度，这对所获得的抗磨损层的厚度的均匀性不利，因此对其性能不利。
当聚合物材料包含聚丙烯均聚物的混合物时，不强制要求其包含的每种聚丙烯均聚物具有如上所限定的挠曲模量和熔体流动指数。混合物具有这样的性质确实是足够的。在特定的实施方案中，聚丙烯均聚物混合物中的每种聚丙烯均聚物具有如本申请中限定的挠曲模量和熔体流动指数。
条带的聚合物材料的聚丙烯均聚物(或聚丙烯均聚物的混合物，或甚至聚丙烯均聚物的混合物中的每种聚丙烯均聚物)通常具有：
-根据2019的ISO 1183的大于或等于0.85g/cm3、典型地或等于0.88g/cm3、特别地或等于0.905g/cm3的密度，
-根据2014的ASTM D638 IV型或2012的ISO 527-2在23±2℃下并且以50mm/分钟的位移速度测量的包含在30和45MPa之间的拉伸屈服应力，和/或
-(根据2014的ASTM D638或2012的ISO 527-2在23±2℃下并且以50mm/min的位移速度测量的)1％至7％、优选3％至5％的屈服伸长率，
条带的聚合物材料的聚丙烯均聚物(或聚丙烯均聚物的混合物中的每种聚丙烯均聚物)通常具有至少等于150℃、特别至少等于200℃、优选至少等于220℃的熔融温度(考虑到根据2018ISO 11357-3标准的差示扫描量热法(DSC)中对应于最高熔融温度的峰)。通常，聚丙烯均聚物中存在α和β结晶形态共存，这可导致DSC中两个不同的熔融峰。在这样的情况下，在本申请的框架内考虑对应于最高熔融温度的峰。
聚丙烯均聚物(或聚丙烯均聚物的混合物，或甚至聚丙烯均聚物的混合物中的每种聚丙烯均聚物)通常具有至少40％、典型地至少50％的结晶度。可以通过用差示扫描量热法测定的聚丙烯均聚物的熔融热除以100％晶态聚丙烯均聚物的熔融热(通常估计为207焦耳/克)来计算结晶水平。
这样的密度、拉伸屈服应力、屈服伸长率、熔融温度和结晶度有助于聚丙烯均聚物具有改进的抗蠕变性，并且与包含聚丙烯均聚物的聚合物材料的条带作为在用于输送流体(优选碳氢化合物)的管道中的金属或复合材料增强物的两个层之间的抗磨损层的用途兼容。
表现出这样的性质的聚丙烯均聚物的实例包括以下聚丙烯均聚物：RepsolPP040C1E、Polychim HL10XF、LyondellBasell Moplen HP740J、Braskem inspire 234、Total PPH4022和Braskem H605.
条带的聚丙烯均聚物(或聚丙烯均聚物混合物中的一种、甚至每种聚丙烯均聚合物)可以交联。
条带的聚丙烯均聚物(或聚丙烯均聚物混合物中的一种、甚至每种聚丙烯均聚合物)可以不交联。
下文描述了条带和聚合物材料的实施方案。当抗磨损层包含多个条带时，其适用于至少一个条带，优选地适用于每个条带。
包含上文限定的聚丙烯均聚物的条带典型地包含：
-聚合物基质，以及
-如果合适的话，不连续地分散在聚合物基质中的组分。
术语“聚合物基质”意指形成条带的聚合物连续相。聚合物基质是连续基质。如果合适的话，条带的聚合物材料可以包含不连续地分散在聚合物基质中但不是聚合物基质的一部分的组分。这样的组分可以例如是填充剂(例如纤维)。
通常通过挤出一种或多种聚合物(其将形成聚合物基质)以及(如果合适的话)添加剂(母料)来获得条带的聚合物材料的聚合物基质。在挤出过程中，将一些添加剂并入聚合物基质中，而其他添加剂不与形成聚合物基质的聚合物混合，并且不连续地分散在聚合物基质中以在聚合物基质中形成不连续分散的组分。
根据第一替代方案，条带的聚合物材料具有包含上文限定的聚丙烯均聚物的聚合物基质。
根据这样的替代方案，通常通过挤出一种或多种聚合物(其将形成聚合物基质)来获得聚合物基质包含聚丙烯均聚物的条带的聚合物材料，其至少一种是上文限定的聚丙烯均聚物，并且如果合适的话，在添加剂的存在下。
如果合适的话，不连续分散在聚合物基质中的组分可以包含聚合物，例如上文限定的聚丙烯均聚物。但是，管道：
-其中抗磨损层的条带的聚合物材料包含不连续地分散在聚合物基质中的组分(特别是填充剂，例如纤维)，该组分包含如上所限定的聚丙烯均聚物或由如上所限定的聚丙烯均聚物组成，
-但其中聚合物基质不含如上限定的聚丙烯均聚物，不符合包含抗磨损层的管道的限定，该抗磨损层是通过螺旋缠绕聚合物材料的至少一个条带而产生，该聚合物材料的聚合物基质包含如上所限定的聚丙烯均聚物，如在第一替代方案中所限定的。
根据第二替代方案，条带的聚合物材料包含不连续地分散在聚合物基质中的组分，所述组分包含如上限定的聚丙烯均聚物。
根据第二替代方案，不连续地分散在条带的聚合物材料的聚合物基质中的组分包含如上限定的聚丙烯均聚物。该组分可以是填充剂(例如纤维)。包含如上限定的聚丙烯均聚物的组分通常是在挤出过程中使用的母料的添加剂之一。根据第二替代方案，条带的聚合物材料的聚合物基质可以不含如上限定的聚丙烯均聚物。
根据第三替代方案，条带的聚合物材料包含不连续地分散在聚合物基质中的组分，所述组分包含如上限定的聚丙烯均聚物，并且其聚合物基质包含如上限定的聚丙烯均聚物。
根据第三替代方案，如上限定的聚丙烯均聚物因此在聚合物基质和不连续地分散在聚合物基质中的组分二者中存在。
每个条带的聚合物材料优选包括相对于条带的重量至少50重量％、特别至少65重量％、优选至少75重量％、典型地至少85重量％、例如至少90重量％、以特别优选的方式至少95重量％的如上限定的聚丙烯均聚物。有利地，如上限定的聚丙烯均聚物的性质使得可以仅使用很少的、甚至不使用改性剂。
条带可包含增塑剂，其改进冷抗磨损层的性能(通过将玻璃转变温度降低10℃、或甚至25℃，可通过动态机械分析(DMA)测量)。增塑剂可以例如选自Georges Wypych出版的Handbook of Plasticizers中限定的化合物。增塑剂可以例如选自液体饱和碳氢化合物(例如来自ExxonMobil的Primol 542)、单酯妥尔油酸异辛酯(isooctyl monoestertallate)(例如来自Hallstar Industrial的100)、癸二酸二辛酯、石蜡油或其混合物。
例如，条带的聚合物材料包含0％至5重量％的增塑剂。
条带的聚合物材料还可以包含冲击改性剂，这使得可以改进其冷行为，特别是其对冷脆性的抵抗力。因此，条带的聚合物材料可以包含相对于条带总重量0至5重量％的冲击改性剂，通常是具有根据2019ISO 178标准测量的小于100MPa的挠曲模量的聚合物。冲击改性剂优选由一种或多种聚烯烃组成。例如，聚烯烃选自：具有弹性体特性的乙烯-丙烯共聚物(EPR)、乙烯-丁烯共聚物(EBR)、乙烯-辛烯共聚物(EOR)、具有弹性体特性的乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)和乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物，优选选自乙烯-丁烯共聚物(EBR)、乙烯-辛烯共聚物(EOR)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)和乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物。
优选地，条带的聚合物材料包含相对于条带的重量小于0.4％、特别小于0.1％的或甚至不含由丙烯和除丙烯以外的至少一种共聚单体形成的塑性体。除了聚丙烯均聚物(或聚丙烯均聚物的混合物)之外，条带的聚合物材料包含相对于条带重量小于0.4％、特别小于0.1％的或甚至不含聚丙烯和一种或多种其他单体的共聚物。聚丙烯共聚物典型地含有相对于聚丙烯共聚物中的单元的总数小于95％、典型地小于90％的丙烯单元。特别地可以通过傅立叶变换红外光谱法测定丙烯单元的比例。
条带的聚合物材料可以包含相对于条带重量小于10％、特别小于5％的或可以甚至不含除聚丙烯均聚物(或聚丙烯均聚物的混合物)之外的聚烯烃。其可以包含相对于条带的重量小于10％、特别小于5％的或甚至不含除聚丙烯均聚物(或聚丙烯均聚物的混合物)之外的聚合物。
条带的聚合物材料可以包含一种或多种其他添加剂，特别选自抗氧化剂、抗UV剂、增强填充剂、制造掺和物、热稳定剂(例如来自Brüggemann的H范围的稳定剂)、成核剂及其混合物，优选选自抗氧化剂、成核剂及其混合物。因此，条带的聚合物材料可以包含相对于条带的总重量为0至10重量％、优选为0至5重量％的添加剂或其混合物。
典型地，条带的聚合物材料包含或甚至由以下组成：
-80至100重量％、优选90至100重量％的如上所限定的聚丙烯均聚物或其混合物，
-0至5重量％的增塑剂，
-0至5重量％的冲击改性剂，
-0至10重量％的添加剂。
条带可以是多层的，例如双层或三层的。优选地，条带是单层的。
通常，条带具有矩形形状或接近矩形形状的横截面。优选地，条带具有为0.1至5.0mm、优选0.5至3.0mm的厚度和/或30至200mm、优选40至150mm的宽度。条带的长度变化，并且可以至多5km长。
该管道包含至少两个增强层，每个增强层通过螺旋缠绕由金属或复合材料制成的纵向元件而产生。抗磨损层被两个增强层围绕。其可以与后者相邻或不相邻。
通常，两个增强层中的每个是通过螺旋缠绕具有长间距的纵向元件而产生。在本申请中，短间距缠绕的概念表示沿着接近90°的螺旋角的任何螺旋缠绕，典型地包含在75°和90°之间。长间距缠绕的概念涵盖了小于60°的螺旋角，对于增强层而言典型地包含在20°和60°之间。
通常，两个增强层中的每个未结合到相邻的聚合物层。“未结合”意指增强层可相对于相邻的聚合物层(特别是相对于磨损层)自由移动。典型地，柔性管道的增强层没有嵌入聚合物或弹性体的护套中(更特别地磨损层中)。类似地，在增强层和相邻的聚合物层(更特别是磨损层)之间优选不存在粘合剂。
根据第一替代方案，柔性管道包含内部聚合物密封护套，待输送的流体在其内流动)。后者可以由聚酰胺、PVDF、聚乙烯(特别是高分子量聚乙烯或具有增加强度的聚乙烯)、或聚丙烯(特别是聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物)制成。柔性管道的内部聚合物密封护套典型地是管状的。其通常具有50mm至600mm、优选50至400mm的直径和/或1mm至150mm、优选4至15mm的厚度和/或1m至10km的长度。
所述管道可以进一步包含金属框架。如果管道包含金属框架，则该管道被称为粗糙孔管道。如果管道没有金属框架，则该管道被称为光滑孔管道。
金属框架的主要功能是承受从管道外侧指向内侧的径向力，以防止管道的全部或部分在这样的力的作用下坍塌。这样的力特别与当柔性管道浸没时海水施加的静水压力有关。因此，当将管道浸没在深的深度时，静水压力可以达到非常高的水平，例如当将管道浸没在2000m的深度时为200巴，因此经常有必要为柔性管道配备金属框架。
当柔性管道包含外部聚合物护套时，金属框架还具有防止在输送碳氢化合物的柔性管道的快速减压期间内部聚合物密封护套坍塌的功能。实际上，碳氢化合物中含有的气体穿过内部聚合物密封护套缓慢扩散，并且部分地被捕获在内部聚合物密封护套和外部聚合物护套之间的环状空间中。因此，在导致柔性管道内侧的快速减压的生产关闭期间，环状空间中占主导的压力可以暂时变得显著高于管道内侧占主导的压力，在没有金属框架的情况下，这将导致内部聚合物密封护套的坍塌。
因此，通常，对于碳氢化合物的输送，优选包含金属框架的管道，而没有金属框架的管道将适合于在压力下输送水和/或蒸汽。此外，当管道旨在用于输送碳氢化合物并且浸没在深的深度时，则金属框架在大多数应用中变得必不可少的。
金属框架由采用短间距螺旋缠绕的纵向元件组成。纵向元件是排列成互锁匝的条带或成型的金属线(通常由不锈钢制成)。通常，通过将S形条带成型，然后将其缠绕成螺旋状，从而将相邻匝钉在一起而制成金属框架。
金属框架通常涂覆有内部聚合物密封护套。由于金属框架不与另外的增强层相邻，所以其不经受摩擦磨损，并且因此优选不涂覆有抗磨损层。
管道的增强层的至少一个通常是拉伸护甲的层。拉伸护甲层的主要功能是承受与柔性管道内侧占主导的内部压力和与柔性管道重量二者相关的轴向力，特别是当管道悬浮时。当管道没有压力拱顶时(例如，在OOL(卸油管线)类型的柔性管线的情况下)，护甲层使其可以承受轴向力和径向力二者。拉伸护甲层位于朝向管道外侧。通过缠绕金属线(具有长间距、通常基本上为矩形横截面、但有时具有圆形或复杂横截面(例如自互锁T形类型))获得拉伸护甲层。可替代地，可通过缠绕由具有长间距的复合材料制成的纵向元件来获得拉伸护甲层，例如，如申请FR 2 776 358中所述。这样的复合材料典型地包含用碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、金属纤维或矿物纤维(例如由玄武岩制成)增强的聚合物基质。
通常，管道包含拉伸护甲的两个层，典型地两个：内部层(管道最中心的层)和外部层(管道最外部层)，并且其纵向元件通过螺旋缠绕以相反方向缠绕。管道可以包含多于两个的拉伸护甲层，两个连续拉伸护甲层的纵向元件通过螺旋缠绕以相反方向缠绕。
增强层中的一个可以是压力拱顶。后者旨在用于承受与内部压力相关并从管道内侧指向外侧的径向力，以防止内部聚合物护套在管道内侧占主导的压力的作用下破裂。通常，压力拱顶位于朝向管道内侧。它是比拉伸护甲的层更内部的层。压力拱顶由采用短间距缠绕的纵向元件组成，例如具有Z(ζ)形、C形、T(teta)形、U形、K形、X形或I形的金属线，和/或至少一个高强度芳族聚酰胺条带(或/>)，和/或至少一种包含其中嵌入增强纤维(例如碳纤维或玻璃纤维)的热塑性基质的复合材料条带。
压力拱顶的存在不是必要的，更特别是当形成拉伸护甲层的线的螺旋角接近55°时。事实上，这样的特别的螺旋角给予拉伸护甲层承受除了轴向力之外，还承受施加在柔性管道上并从管道的内侧指向外侧的径向力的能力。优选地，并且特别是对于在深的深度下的应用，柔性管道包含压力拱顶。
柔性管道典型地包含用于防止海水渗入柔性管道中的外部聚合物密封护套。作为结果，特别地保护拉伸护甲层免受海水，因此可以防止被海水腐蚀的现象。外部聚合物密封护套有利地由聚合物材料制成，特别是含有聚烯烃，例如聚乙烯，含有聚酰胺，例如PA11或PA12，含有氟化聚合物，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)，或含有包含聚烯烃的弹性体的热塑性物，例如聚乙烯或聚丙烯，与弹性体例如SBS(苯乙烯丁二烯苯乙烯)、SEBS(苯乙烯乙烯丁二烯苯乙烯)、EPDM(乙烯丙烯二烯单体)、聚丁二烯、聚异戊二烯或聚乙烯-丁烯相关。
柔性管道可以包含在外部聚合物密封护套和护甲层(最外部层，当存在多个护甲层时)之间的增强带材作为增强层。增强带材例如由具有高机械强度的抗扭曲层形成，以便在管道经受反向端力(reverse end force)现象的情况下限制拉伸护甲层的扭曲。这样的抗扭曲层例如由芳族聚酰胺制成。增强带材围绕最外部护甲层缠绕，有利地如在API 17J，2014年5月第4版中指示的那样。
形成柔性管道的层的属性、数量、尺寸和组织基本上与其使用和安装的条件有关。管道可以包含除了上述层之外的层。
抗磨损层可以与两个增强层相邻且位于两个增强层之间。在这样的情况下，抗磨损层是两个增强层之间的唯一层。
可替代地，在两个增强层之间可以有一个或多个其他层。例如，除了抗磨损层之外，在两个增强层之间可以有保持层。保持层与抗磨损层的内部面或其外部面接触。
当管道包含多个抗磨损层时，两个抗磨损层可以相同或不同(例如，在每个抗磨损层中可以有两种不同的聚丙烯均聚物，或条带的尺寸相同或不同)。
柔性管道通常是管状的。
有利地，柔性管道是未结合类型的，即其增强层(例如拉伸护甲层和/或压力拱顶)未结合至相邻的聚合物层，例如抗磨损层和/或内部聚合物密封护套和/或外部聚合物密封护套和/或抗扭曲护套和/或形成柔性管道的任何管状聚合物层。
优选地，柔性管道为如API 17J(2014)和/或API RP 17B(2014)中描述的未结合类型。
典型地，管道从内侧到外侧包含以下(或甚至由以下组成)：
-如果合适的话，金属框架，
-内部聚合物密封护套，
-如果合适的话，压力拱顶作为增强层，
-内部拉伸护甲层作为增强层，
-外部拉伸护甲层作为增强层，
-如果合适的话，增强带材作为增强层，
-外部聚合物密封护套，
所述管道包含至少一个如上所限定的在两个增强层之间的抗磨损层，即所述管道包含如上所限定的抗磨损层：
-在内部拉伸护甲层和外部拉伸护甲层之间，和/或
-在压力拱顶和内部拉伸护甲层之间(条件是压力拱顶那时存在)，和/或，
-在外部拉伸护甲层和增强带材之间(条件是增强带材那时存在)。
在第一替代方案的第一实施方案中，管道的至少两个增强层包含至少两个拉伸护甲层，并且抗磨损层位于两个连续的拉伸护甲层之间。则柔性管道典型地从管道的内侧到外侧包含以下(或甚至由以下组成)：
-如果合适的话，金属框架，
-内部聚合物密封护套，
-如果合适的话，压力拱顶作为增强层，
-内部拉伸护甲层作为增强层，
-如上所限定的抗磨损层，
-外部拉伸护甲层作为增强层，
-如果合适的话，增强带材作为增强层，和
-外部聚合物密封护套，
柔性管道可以包含一个或多个如上所限定的附加抗磨损层，特别是在压力拱顶和内部拉伸护甲层之间(条件是压力拱顶那时存在)和/或在外部拉伸护甲层和增强带材之间(条件是增强带材那时存在)。
在第一替代方案的第二实施方案中，管道的至少两个增强层包含至少一个拉伸护甲的层和压力拱顶，并且抗磨损层位于拉伸护甲的层(最内部的，当存在多个拉伸护甲层时)和压力拱顶之间。则柔性管道典型地从管道的内侧到外侧包含以下(或甚至由以下组成)：
-如果合适的话，金属框架，
-内部聚合物密封护套，
-压力拱顶作为增强层，
-如上所限定的抗磨损层，
-一个、通常是两个拉伸护甲层作为增强层，
-如果合适的话，增强带材作为增强层，以及
-外部聚合物密封护套。
柔性管道可以包含如上所限定的一个或多个附加抗磨损层，特别是在两个连续的拉伸护甲层之间和/或在拉伸护甲层(最外部的，当存在多个时)和增强带材之间(条件是增强带材那时存在)。
在第一替代方案的第三实施方案中，管道的至少两个增强层包含至少一个拉伸护甲的层和增强带材，并且抗磨损层位于拉伸护甲的层(最外部的，当存在多个拉伸护甲层时)和增强带材之间。
则柔性管道典型地从管道的内侧到外侧包含以下(或甚至由以下组成)：
-如果合适的话，金属框架，
-内部聚合物密封护套，
-如果合适的话，压力拱顶作为增强层，
-一个、通常是两个拉伸护甲层作为增强层，
-如上所限定的抗磨损层，
-增强带材作为增强层，以及
-外部聚合物密封护套。
柔性管道可以包含如上所限定的一个或多个附加抗磨损层，特别是在两个连续的拉伸护甲层之间和/或在压力拱顶和拉伸护甲层(最内部层，当存在多个时)之间(条件是压力拱顶那时存在)。
在第二替代方案中，柔性管道是所谓的“混合”柔性管道。其从内侧到外侧包括以下(或甚至由以下组成)：
-管状内部护套，
-复合增强结构作为增强层，所述复合增强结构结合至所述管状内部护套，所述复合增强结构包含至少一个层压的增强层的缠绕，每个增强层具有纤维增强的热塑性基质，
-在复合增强物周围施加的热塑性材料的至少一个密封层，
-内部拉伸护甲层作为增强层，所述内部拉伸护甲层没有结合至密封层，
-外部拉伸护甲层作为增强层，
-如果合适的话，增强带材作为增强层，以及
-如果合适的话，外部聚合物密封护套，
所述管道包含至少一个如上所限定的在两个增强层之间的抗磨损层，即所述管道包含如上所限定的抗磨损层：
-在复合增强结构和内部拉伸护甲层(通常围绕密封层的磨损层)之间，和/或
-在内部拉伸护甲层和外部拉伸护甲层之间，和/或
-在外部拉伸护甲层和增强带材之间(条件是增强带材那时存在)。
管状内部护套旨在通常以密封的方式限制所输送的流体。管状护套还具有保护复合增强结构免受与输送流体中存在的磨料颗粒(例如沙子)相关的磨损的功能。
管状内部护套由聚合物材料形成，优选热塑性材料。例如，形成管状护套的聚合物选自聚烯烃例如聚乙烯、聚酰胺例如PA11或PA12、氟化聚合物例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚偏二氟乙烯和或聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)(PVDF-HFP)的另外的共聚物、PEK(聚醚酮)、PEEK(聚醚醚酮)、PEEKK(聚醚醚酮酮)、PEKK(聚醚醚酮酮)、PEKEKK(聚醚酮醚酮酮)、PAI(聚酰胺-酰亚胺)、PEI(聚醚酰亚胺)、PSU(聚砜)、PPSU(聚苯砜)、PES(聚醚砜)、PAS(聚芳基砜)、PPE(聚苯醚)、PPS(聚苯硫醚)、LCP(液晶聚合物)、PPA(聚邻苯二甲酰胺)、其共聚物，和/或其混合物，或它们中的一种或多种与聚硅氧烷、PTFE(聚四氟乙烯)或PFPE(全氟聚醚)的另外的混合物。
管状内部护套由聚合物管、组装的聚合物材料的条带或浸渍的聚合物垫组成。
当管状内部护套内部由管组成时，其有利地通过挤出特别选自上文提及的聚合物的热塑性管获得。
当管状内部护套由组装的聚合物材料的条带形成时，其有利地通过挤出和缠绕如上所述的聚合物的热塑性条带而产生。优选地，第一层的匝是相接的(边缘到边缘没有重叠)，并且上部层的匝被布置为具有两个相邻的下部条带的重叠，从而确保管状内部护套的密封。
管状内部护套的厚度包括在例如1mm和20mm之间。
复合增强结构包括至少一个、优选多个层压的增强层，以及任选地，插入至少两个增强层之间的抗分层的层。
每个层压的增强层具有复合增强层的覆盖物。
每个增强层包括聚合物基质和嵌入聚合物基质中的增强纤维。
基质的聚合物优选是热塑性的。例如，形成基质的聚合物选自聚烯烃例如聚乙烯、聚酰胺例如PA11或PA12、氟化聚合物例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚偏二氟乙烯和或聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)(PVDF-HFP)的共聚物、PEK(聚醚酮)、PEEK(聚醚醚酮)、PEEKK(聚醚醚酮酮)、PEKK(聚醚醚酮酮)、PEKEKK(聚醚酮醚酮酮)、PAI(聚酰胺-酰亚胺)、PEI(聚醚酰亚胺)、PSU(聚砜)、PPSU(聚苯砜)、PES(聚醚砜)、PAS(聚芳基砜)、PPE(聚苯醚)、PPS(聚苯硫醚)、LCP(液晶聚合物)、PPA(聚邻苯二甲酰胺)、其共聚物，和/或其混合物，或它们中的一种或多种与聚硅氧烷、PTFE(聚四氟乙烯)或PFPE(全氟聚醚)的另外的混合物。
增强纤维是例如碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或玄武岩纤维。
对于每个增强层，增强纤维例如单向地布置在基质中。则其相互平行。在变体中，增强纤维沿着两个正交方向交叉，或随机布置在基质中。
每个增强层中的增强纤维的长度大于100m，并且特别包含在100m和4500m之间。
复合纤维的直径例如小于100微米，并且特别包含在4微米和10微米之间。
优选地，每个增强层由至少一个复合材料条带的缠绕而形成，所述复合材料条带具有嵌入细长基质中的多层纤维，其具有的长度是其宽度的至少10倍大并且是其厚度的至少10倍大。
例如，每个复合材料条带的长度大于100m，并包含在100m和4500m之间。每个复合材料条带的宽度包含在6mm和50mm之间。每个复合材料条带的厚度包含在0.1mm和1mm之间。
在每个增强层的生产过程中，将复合材料条带或每个复合材料条带螺旋缠绕在内部管状护套周围，并加热以导致基质的部分熔融，并与复合材料条带的连续匝结合，和/或与相邻层结合，所述相邻层可以是其他增强层、防分层的层或管状内部护套。
相对于管道的轴线每个复合材料条带的缠绕螺旋角β的绝对值包含在例如55°和85°之间。以上确保了在内部压力的作用下复合材料的伸长率，以及与护甲层的适当配合。
增强层的厚度通常包含在0.10mm和10mm之间，例如在0.12mm和7mm之间，或在0.22mm和5mm之间。
密封层旨在以不漏的方式限制复合增强结构。更特别地，并且在柔性管道内侧、在外部聚合物护套和密封层之间水渗透的情况下，层22的功能是限制、优选防止渗透的水与复合增强结构之间的接触。
密封层优选地包含热塑性聚合物。例如，形成密封层的聚合物选自聚烯烃，如果合适的话是交联的，例如聚乙烯或聚丙烯；热塑性弹性体(TPE)例如热塑性聚氨酯(TPE-U或TPU)或苯乙烯共聚物(TPE-S或TPS)或硫化(TPE-V或TPV)聚丙烯-乙烯-丙烯-二烯共聚物(PP-EPDM)；聚酰胺例如PA11或PA12；或氟化聚合物例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚偏二氟乙烯和或聚(偏二氟乙烯-共-六氟丙烯)(PVDF-HFP)的另外的共聚物、或其包含选自PEK(聚醚酮)、PEEK(聚醚醚酮)、PEEKK(聚醚醚酮)、PEKEK(聚醚酮)、PEEK(聚醚酮)、PEEK(聚醚酮)、聚醚酮)PAI(聚酰胺-酰亚胺)、PEI(聚醚-酰亚胺)、PSU(聚砜)、PPSU(聚苯砜)、PES(聚醚砜)、PAS(聚芳基砜)、PPE(聚苯醚)、PPS(聚苯硫醚)、LCP(液晶聚合物)、PPA(聚邻苯二甲酰胺)和/或其混合物或它们中的一种或多种与聚硅氧烷、PTFE(聚四氟乙烯)或PFPE(全氟聚醚)的另外的混合物的聚合物。
密封层可以是通过在复合增强结构周围挤出热塑性材料而获得的单件管状护套。在变体中，密封层由不连续结构制成，例如组装的聚合物材料的条带。则其典型地通过缠绕热塑性聚合物的热塑性条带，然后焊接热塑性条带的步骤来产生。优选地，第一层的匝是相接的(边缘到边缘没有重叠)，并且上面层的匝被布置为具有两个相邻的下面条带的重叠，从而确保密封层的密封。
密封层可以结合或不结合至复合增强结构。
上文针对根据第一替代方案的管道的拉伸护甲层描述的实施方案可应用于根据第二替代方案的管道的拉伸护甲层。
上文针对根据第一替代方案的管道的增强带材描述的实施方案可应用于根据第二替代方案的管道的增强带材。
上文针对根据第一替代方案的外部聚合物管道密封护套描述的实施方案可应用于根据第二替代方案的外部聚合物管道密封护套。
抗磨损层可以与两个增强层相邻并且位于两个增强层之间。在这样的情况下，抗磨损层是两个增强层之间的唯一层。
可替代地，在两个增强层之间可以有一个或多个其他层。例如，除了抗磨损层之外，在两个增强层之间可以有保持层。保持层与抗磨损层的内部面或其外部面接触。
在第二替代方案的第一实施方案中，管道的至少两个增强层包含至少两个拉伸护甲层，并且抗磨损层位于两个连续的拉伸护甲层之间。则柔性管道典型地从管道的内侧到外侧包含以下(或甚至由以下组成)：
-管状内部护套，
-复合增强结构作为增强层，所述复合增强结构结合至所述管状内部护套，所述复合增强结构包含至少一个层压的增强层的缠绕，每个增强层具有纤维增强的热塑性基质，
-在复合增强物周围施加的热塑性材料的至少一个密封层，
-内部拉伸护甲层作为增强层，所述内部拉伸护甲层不结合至所述密封层，
-如上所限定的抗磨损层，
-外部拉伸护甲层作为增强层，
-如果合适的话，增强带材作为增强层，以及
-如果合适的话，外部聚合物密封护套，
柔性管道可以包含如上所限定的附加抗磨损层，特别是在复合增强结构和内部拉伸护甲层之间和/或在外部拉伸护甲层和增强带材之间(条件是增强带材那时存在)。
在第二替代方案的第二实施方案中，管道的至少两个增强层包含至少一个拉伸护甲的层和增强带材，并且抗磨损层位于拉伸护甲的层(最外部的，当存在多个拉伸护甲层时)和增强带材之间。
则柔性管道典型地从管道的内侧到外侧包含以下(或甚至由以下组成)：
-管状内部护套，
-复合增强结构作为增强层，所述复合增强结构结合至所述管状内部护套，所述复合增强结构包含至少一个层压的增强层的缠绕，每个增强层具有纤维增强的热塑性基质，
-在复合增强物周围施加的热塑性材料的至少一个密封层，
-内部拉伸护甲层作为增强层，所述内部拉伸护甲层没有结合至所述密封层，
-外部拉伸护甲层作为增强层，
-如上所限定的抗磨损层，
-增强带材作为增强层，以及
-如果合适的话，外部聚合物密封护套，
柔性管道可以包含如上所限定的附加抗磨损层，特别是在复合增强结构和内部拉伸护甲层之间和/或在两个连续的拉伸护甲层之间。
在第二替代方案的第三实施方案中，管道的至少两个增强层包含复合增强结构和至少一个拉伸护甲的层，并且抗磨损层位于增强结构和拉伸护甲层(最内部的，当存在多个拉伸护甲层时)之间。
则柔性管道典型地从管道的内侧到外侧包含以下(或甚至由以下组成)：
-管状内部护套，
-复合增强结构作为增强层，所述复合增强结构结合至所述管状内部护套，所述复合增强结构包含至少一个层压的增强层的缠绕，每个增强层具有纤维增强的热塑性基质，
-在复合增强物周围施加的热塑性材料的至少一个密封层，
-如上所限定的抗磨损层，
-内部拉伸护甲层作为增强层，所述内部拉伸护甲层没有结合至所述密封层，
-外部拉伸护甲层作为增强层，
-如果合适的话，增强带材作为增强层，以及
-如果合适的话，外部聚合物密封护套，
柔性管道可以包含如上所限定的附加抗磨损层，特别是在两个连续的拉伸护甲的层之间和/或在拉伸护甲的外部层和增强带材之间(条件是增强带材那时存在)。
根据第二主题，本发明涉及制备用于输送流体、优选碳氢化合物的柔性水下管道(特别是如上所限定的)的方法，所述方法包括按顺序螺旋缠绕由金属或复合材料制成的至少两个纵向元件，以形成至少两个增强层，聚合物材料的至少一个条带螺旋缠绕在所述增强层之间以形成抗磨损层，所述聚合物材料包含聚丙烯均聚物，所述聚丙烯均聚物具有：
-根据2019ISO 178标准在23℃下测量的大于1500MPa的挠曲模量，以及
-根据2011年修改的ISO 1133在230℃下在2.16kg的重量下测量的小于或等于4.0g/10分钟的熔体流动指数。
对于柔性管道上文限定的实施方案当然可应用于该方法。优选地，通过该方法制备的柔性管道与上文所限定的相同。
该方法可以包括通过挤出制备至少一个条带的在先或同时的步骤。上文限定的聚丙烯均聚物具有易于挤出的优点。通常，聚丙烯均聚物(或其混合物)以长的、薄的片材的形式挤出，然后后者被分开以获得所需宽度(30至200mm，优选40至150mm，典型地40、75、100或126mm)的条带。在替代方案中，将聚丙烯均聚物(或其混合物)以具有所需宽度的条带形式直接挤出。然后将这些条带打包用于安装在管道生产系统上。
条带可以对接在一起，典型地通过焊接、特别是通过超声、通过激光，或通过覆盖然后加热，例如通过与加热板接触直到熔融，或通过结合(用胶水、胶带或粘合剂)。
根据第三主题，本发明的主题是可以通过上述方法获得的水下管道。
根据第四主题，本发明涉及上述水下管道用于输送流体、优选碳氢化合物的用途。
可以在深的深度下使用柔性管道，典型地降至3000米的深度。该管道可用于输送流体、优选碳氢化合物，其具有高于90℃、典型地达到130℃、和可甚至超过150℃的温度和/或大于100巴、可以达到1000巴、或甚至1500巴的内部压力。
根据第五主题，本发明涉及聚丙烯均聚物(或聚丙烯均聚物的混合物)的用途，其中所述聚丙烯均聚物(或所述混合物)具有：
-根据2019ISO 178标准在23℃下测量的大于1500MPa的挠曲模量，以及
-根据2011年修改的ISO 1133在230℃下在2.16kg的重量下测量的小于或等于4.0g/10分钟的熔体流动指数。
作为螺旋缠绕的条带的聚合物材料，以形成位于旨在用于输送流体、优选碳氢化合物的水下管道的至少两个增强层之间的局部抗磨损层，所述增强层中的每个通过螺旋缠绕纵向金属或复合材料元件而产生，以便改进所述抗磨损层的抗蠕变性。
本发明进一步涉及用于改进聚合物材料的抗磨损层的抗蠕变性的方法，该聚合物材料的抗磨损层隔开了用于输送流体、优选碳氢化合物的柔性水下管道的至少两个增强层，所述增强层(12，16，20)中的每个通过金属或复合材料的纵向元件的螺旋缠绕而产生，所述抗磨损层通过所述聚合物材料的至少一个条带的螺旋缠绕而产生，该方法包括在所述聚合物材料内使用如以上限定的聚丙烯均聚物。
抗蠕变性的这样的改进显示出在90℃的温度和200巴的压力下，或进一步在70℃的温度和300巴的压力下使用该柔性管道20年后该抗磨损层的厚度的小损失，优选地小于60％，特别小于50％，特别小于40％。
当然，上文描述的实施方案是可应用的。
在阅读下文中给出的本发明实施方案的描述时将出现本发明的其他特征和优点，其仅作为实施例给出但不限于此，并参考图1。
[图1]图1是根据本发明的第一实施方案的柔性管道的局部、示意性透视示意图。其示出了根据本发明的管道，该管道从外侧朝向内侧包含以下(或甚至由以下组成)：
-外部聚合物密封护套10，
-拉伸护甲的外部层12，其通过金属或复合材料的纵向元件的采用长间距的螺旋缠绕而产生，
-第一抗磨损层14，其通过包含例如上文限定的聚丙烯均聚物的聚合物材料的至少一个条带的螺旋缠绕而产生，
-拉伸护甲的内部层16，其通过金属或复合元件的纵向元件的采用长间距的螺旋缠绕(在与拉伸护甲的外部层12的纵向元件的螺旋缠绕相反的方向上)而产生，
-第二抗磨损层18，其通过包含例如上文限定的聚丙烯均聚物的聚合物材料的至少一个条带的螺旋缠绕而产生，
-压力拱顶20，其通过纵向元件的具有短间距的螺旋缠绕而产生，
-内部聚合物密封护套22，以及
-内部框架24，用于承受径向破坏力。
所示的管道具有包含例如上文所限定的聚丙烯均聚物的聚合物材料的条带的第一螺旋缠绕以便在两个拉伸护甲层12、16之间形成第一抗磨损层14和包含如上所限定的聚丙烯均聚物的聚合物材料的条带的第二螺旋缠绕以便在压力拱顶20与拉伸护甲的内部层16之间形成第二抗磨损层18。
通过这两个抗磨损层，拉伸护甲层12、16以及压力拱顶20彼此不接触，这样使得在柔性管道的弯曲过程中，不存在由于增强层对彼此的摩擦而引起的磨损。
由于内部框架24的存在，该管道被称为粗糙孔管道。本发明还可以应用于不包括内部框架的所谓的光滑孔管道。
本发明可以应用于不包含第一抗磨损层14的管道(该管道则必要地包含抗磨损层18)。本发明还可以应用于不包含第二抗磨损层18的管道(该管道则必要地包含第一抗磨损层14)。
同样地，去除压力拱顶20和抗磨损层18将意味着偏离本发明的范围。
在图1中，仅示出了两个拉伸护甲层12和16，但是该管道还可以包括一个或多个附加对的拉伸护甲。则抗磨损层可以存在于两个连续的护甲层之间。在护甲层中的每个之间还可以存在抗磨损层。例如，如果存在四个护甲层，管道可以包含(从外侧朝向内侧)最外部的护甲层、例如以上限定的第一抗磨损层、外部中间护甲层、例如以上限定的第二抗磨损层、内部中间护甲层、例如以上限定的第三抗磨损层、最内部护甲的层，该第一、第二和第三抗磨损层是彼此相同的或不同的。
柔性管道还可以包含图1中未示出的层，例如保持层，例如在外部聚合物护套10与外部拉伸护甲层12之间，或在两个拉伸护甲层12与16之间，或与抗磨损层14的内部面或与其外部面接触。
实施例
实施例1：通过挤出制备聚合物片材
以3.3至3.9m/分钟的速度以条带的形式挤出聚合物样品，所述条带具有大约100mm的宽度、大约1.5mm的厚度和至少20米的长度。
[表1]
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Comp.：比较-Inv.：本发明中限定的聚丙烯均聚物
*通过DSC在20℃/分钟下加热至200℃获得的聚合物的熔融热除以100％晶态聚丙烯均聚物的熔融热(估计为207焦耳/克,Perkin Elmer文件)来计算的程度
表1：以条带形式挤出的聚合物的特征。
由于高熔体流动指数(10g/10min)，SABIC聚丙烯均聚物的挤出导致条带具有不是非常均匀的厚度和宽度。
实施例2：蠕变测试
蠕变测试包括将聚合物材料的盘(直径60mm，并且具有与柔性管道上使用的条带相同的厚度：0.8mm、1.5mm、2.5mm等)放置在两个钢片(也是圆形的，具有与条带相同的直径)之间，并且进行机加工以便在与该条带接触的面上再现压力拱顶和护甲层的线的尺寸和间隙(隔开的)。例如，为了模拟具有14mm(宽度)×6mm(高度)的线的护甲层/护甲层界面，间隙为0.7mm。为了模拟护甲层/压力拱顶界面，一侧上使用3.5mm的间隙且另一侧上0.7mm。
将钢部件/聚合物盘/钢部件组件置于压力和温度下，并测量条带的厚度损失。测试持续了几个小时和几个月之间，目的是观察“蠕变速率”的稳定化(即聚合物盘的厚度损失的斜率作为时间的函数)。
表2中给出了200小时测试后厚度的损失的结果，并且对应于一侧上3.5mm、另一侧上0.7mm的间隙的配置(其模拟护甲片材/压力拱顶界面)。由于抗磨损层的几乎所有厚度损失都发生在柔性管道投入运行的最开始，因此200小时的测试足以评估抗蠕变性。
[表2]
表2：在90℃和200巴下测试200小时后的厚度损失，取决于测试的聚合物。
结果显示具有所需挠曲模量和熔体流动指数的聚丙烯均聚物的厚度损失要小得多。采用PP共聚物的厚度损失比采用PP均聚物观察到的损失大62％，并且采用PVDF的厚度损失比采用PP均聚合物观察到的损失大84％。
Claims (11)
1.用于输送流体的柔性水下管道，所述柔性水下管道包含由聚合物材料的抗磨损层(14、18)隔开的至少两个增强层(12、16、20)，所述增强层(12、16、20)中的每个通过金属或复合材料的纵向元件的螺旋缠绕而产生，所述抗磨损层(14、18)通过所述聚合物材料的至少一个条带的螺旋缠绕而产生，所述聚合物材料包含聚丙烯均聚物，所述聚丙烯均聚物具有：
-根据2019ISO 178标准在23℃下测量的大于1500MPa的挠曲模量，以及
-根据2011年修改的ISO 1133在230℃下在2.16kg的重量下测量的小于或等于4.0g/10分钟的熔体流动指数。
2.根据权利要求1所述的柔性管道，其中所述聚丙烯均聚物具有根据2019ISO 178标准在23℃下测量的大于或等于1550MPa、优选大于或等于1600MPa、特别优选大于或等于1700MPa的挠曲模量。
3.根据权利要求1或2所述的柔性管道，其中所述聚丙烯均聚物具有：
-根据2019的ISO 1183测量的大于或等于0.85g/cm3、典型地或等于0.88g/cm3、特别地或等于0.905g/cm3的密度，
-根据2014的ASTM D638或2012的ISO 527-2在23±2℃下并且以50mm/min的位移速度测量的包含在30和45MPa之间的在阈值处的拉伸应力，
-根据2014的ASTM D638或2012的ISO 527-2在23±2℃下测量的1％至7％、优选3％至5％的屈服伸长率，
-根据2018ISO 11357-3标准，通过差示扫描量热法测定的至少等于150℃、特别至少等于200℃、优选至少等于220℃的熔融温度，和/或
-通过差示扫描量热法测定的至少40％、典型地至少50％的结晶度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的柔性管道，其中所述条带包含小于0.4％、特别地小于0.1％、或甚至不含由丙烯和除丙烯之外的至少一种共聚单体形成的塑性体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的柔性管道，其中所述条带包含，或甚至由以下组成：
-80至100重量％的聚丙烯均聚物，例如根据权利要求1至3中任一项所限定的，
-0至5重量％的增塑剂，
-0至5重量％的冲击改性剂，
-0至10重量％的添加剂，特别是选自抗氧化剂、UV稳定剂、增强填充剂、制造掺和物、热稳定剂、成核剂及其混合物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的柔性管道，其从内侧到外侧包含：
-如果合适的话，金属框架(24)，
-内部聚合物密封护套(22)，
-如果合适的话，压力拱顶(20)，
-内部拉伸护甲层(16)，
-外部拉伸护甲层(12)，
-如果合适的话，增强带材，
-外部聚合物密封护套(10)，
所述管道包含抗磨损层(14.18)，例如根据权利要求1至5中任一项所限定的：
-在所述内部拉伸护甲层(16)与所述外部拉伸护甲层(12)之间，和/或
-在所述压力拱顶(20)与所述内部拉伸护甲层(16)之间和，和/或
-在所述外部拉伸护甲层(12)与所述增强带材之间。
7.根据权利要求6所述的柔性管道，所述柔性管道是未结合类型的。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的柔性管道，其从内侧到外侧包含：
-管状内部护套，
-结合至所述管状内部护套的复合增强结构，所述复合增强结构包含至少一个层压的增强层的缠绕物，每个增强层具有纤维增强的热塑性基质，
-围绕复合增强物施加的热塑性材料的至少一个密封层，
-未结合至所述密封层的内部拉伸护甲层，
-外部拉伸护甲层，
-如果合适的话，增强带材，以及
-如果合适的话，外部聚合物密封护套，
所述管道至少包含抗磨损层，例如根据权利要求1至5中任一项所限定的：
-在所述复合增强结构与所述内部拉伸护甲层之间，和/或
-在所述内部拉伸护甲层与所述外部拉伸护甲层之间，和/或
-在外部牵引护甲层与所述增强带材之间。
9.制备用于输送流体的柔性水下管道的方法，其包括金属或复合材料的至少两个纵向元件的依次螺旋缠绕，以形成至少两个增强层(12、16、20)，聚合物材料的至少一个条带螺旋缠绕在所述增强层(12、16、20)之间以形成抗磨损层(14、18)，所述聚合物材料包含聚丙烯均聚物，所述聚丙烯均聚物具有：
-根据2019ISO 178标准在23℃下测量的大于1500MPa的挠曲模量，以及
-根据2011年修改的ISO 1133在230℃下在2.16kg的重量下测量的小于或等于4.0g/10分钟的熔体流动指数。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的水下管道或根据权利要求9所述的方法获得的水下管道用于输送流体、优选碳氢化合物的用途。
11.聚丙烯均聚物的用途，所述聚丙烯均聚物具有：
-根据2019ISO 178标准在23℃下测量的大于1500MPa的挠曲模量，以及
-根据2011年修改的ISO 1133在230℃下在2.16kg的重量下测量的小于或等于4.0g/10分钟的熔体流动指数
作为条带的聚合物材料，所述条带螺旋缠绕以形成位于旨在用于输送流体的水下管道的至少两个增强层(12、16、20)之间的抗磨损层(14、18)，所述增强层(12、16、20)中的每个通过金属或复合材料的纵向元件的螺旋缠绕而产生，以便改进所述抗磨损层(14、18)的抗蠕变性。
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