CN1391641A - 管道的管状隔热复合体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管状隔热复合体(1)，其特征在于它包括：—软包层(4)及真空封闭在所述包层(4)的内壁(6)和外壁(7)之间的隔热材料(5)，—所述壁(6，7)各由一多层膜(10)构成，该膜包括至少一屏蔽层(11)，最好为一金属膜，及至少一个最好是热塑性材料的隔热层(12)，—所述隔热材料为管状(5，15a，15b)，及—在所述管状复合体的纵向)XX’上的相对端均由所述管状复合体的所述内外壁的各边缘构成，它们最好通过粘合或热焊接彼此封合，—所述隔热材料为管状或装配在一起的管弧(arc de tube)形状。本发明还涉及一种绝热管和包括一内管(3)及一外管(2)的两同轴管组件，最好为适合深海的海底管道，及其制造方法。

Description

管道的管状隔热复合体

本发明涉及用于各种管道、尤其是输送热或冷流体的海底管道的隔热系统。本发明尤其涉及一管状隔热复合体，所述复合体可安放在包括一内管和一外管，最好是深海中的海底管道的两同轴管之间的空间里。

它特别适用于安装在不太深的油田上的海底管道，及海底和海面停泊在所述油田上的油轮之间的悬吊管道。

它还应用在重量概念相当重要的航空及航天工业领域里。

大部分工业领域一直在研究可将管道中输送的流体维持在恒温下的高性能隔热系统，以使有可能在远距离如好几百米、甚至几公里的设备之间进行输送。这些距离在诸如精炼厂、液化天然气(-165度)设备、海底油田领域里屡见不鲜，海底油田铺设的管道甚至长达数十公里。这些油田越来越深，甚至在水下3000米或更深处。

为达到高水平热性能，已研制出许多系统及若干适合深海即可耐深海压力的专门系统。事实上，水下每10米，水压为1巴，因此，水深1000米，管道需承受100巴压力，3000米则300巴。

为实现此目的而研制的最佳性能技术是所谓“Pipe in Pipe”或PIP，即“管中管”：一内管输送流体，和该内管同轴的一外管与包围物即水接触。两管之间的环形空间可充填满一种隔热材料或抽空里面的任何气体。

若使用聚胺酯泡沫塑料型隔热材料，一般必需相当大的厚度，如5或10厘米，这样就必须使用大直径的外管。而该管必须能承受住水底压力，不会内破裂，这就导致钢厚度增加以抵抗压力，由于直径增加，钢表面也增加了。另外，充填泡沫塑料的环形空间会产生一附加浮力，该浮力一般被迫通过增加外管厚度以增加管道重量来予以抵消。因此，确定外管尺寸时，通常考虑PIP组件的非浮动性比耐水底压力的需求更重要。

已开发出一些性能已得到改善的技术以克服该缺陷，特别是通过在空隙区形成一真空，使管道之间的环形空间尽量小。实际上，这样形成的真空因而是一种良好的隔热体，5至10毫米的环形空间足够了。因此，PIP的性能完全可与本领域技术人员熟知的“保温瓶”相媲美。为提高隔热性，内管的外部还覆盖有一反射膜以限制辐射，所述反射膜一般由可能和热塑性材料相结合的铝膜。

这样，预制管的单位长度为6至12米，再把它们彼此装配在一起，形成一持续连接。当PIP的一个或若干个长度被损坏时，它于是形成热桥(ponts thermique)，如果所述热桥电仍为点状且数量有限，它们对管道的性能没有明显影响，所述管道一般仍继续保持其功能。

在PIP技术中，这样在高真空基础上实施的管道却存在以下缺陷。来自海底油井的流体是原油、水和气体混合物及如CO2和H2S的各种危险化合物。通常用碳素钢实施的内管由于流体会出现锈蚀现象，结果生成单质氢H+，所述单质氢会以原子形态，穿过钢的铁及碳的点阵，在内管的外壁上，即在两同轴管之间的环形空间里重新结合，形成分子氢H2。在该环形空间里形成的真空度由于氢压力的增加而降低，而所述氢是一种良好的导热体，这违背了需实现的目的。

已研究出各种装置以克服该缺点。一已知装置即在环形空间里引入所谓“吸气剂”的一已知化合物，其作用就是吸收所述气态氢，以将部分氢压力维持在最底程度，因此即在油田的整个工作期限(可超过20年)内维持理想的真空水平。制造PIP时及在抽真空后最后密封前引入“吸气剂”。

还考虑使用，至少是内管使用耐腐蚀的钢，如不锈钢或双联炼制钢(duplex)，但这样的话，管道造价会相当昂贵，从经济角度考虑，一般不是一种可接受的解决方案。

还已知可在管内贴上一保护膜，如环氧树脂型，其作用在于避免腐蚀剂和碳素钢之间的接触。但在现场实施管道接合时，焊接工序会局部破坏该保护层，形成会被腐蚀的区。此外，该保护层由于清洁工具或又由于同流体一起被输送的沙粒的磨损，而被破坏时，表面可能会随时间而被剥蚀，单质氢的迁移现象随时间增多。

另外，还已知应用在家用电器装置领域里的技术，该技术基于封在一包层里的、由一微孔材料构成的平板，所述包层由一膜构成，其端部一般热密封住，在包层里预先形成一高真空即约1毫巴或更少，再进行最后密封。膜为一多层复合物，包括一个一般由通过粘附或附着连接在热塑性膜上的一连续铝膜构成的屏障，所述热塑性膜可确保密封住整个组件。这些膜通常应用在农业食品领域里，以在中性大气或真空中保存如奶、果汁和咖啡类产品。

国际专利申请WO96/32605中所提出实施的板有一三维表面，它通过折叠聚胺酯泡沫塑料平板形成，所述板里实施有若干槽。却未描述管状板的实施。但无论如何，这种通过沿槽折叠平板形成曲面的方式不可能使板占据的空间尽量小。

永久隔热的目的在于，限制通过传导、对流和辐射传热，形成反射层，该反射层的作用在于可反射回能量辐射。传导的限制可通过减少传热的分子，或还可通过组成结构中的分子陷阱来获得，所述结构的孔的直径与待封闭辐射波长数量级相同。因此，穿过这种结构的辐射被部分俘获，因此其行程不是直接穿过中间物，而是从一个晶格反射到另一个晶格，平均传送速度为原来的1/10，甚至更小。某些这样的材料称为纳米材料，因为它们的基本结构形成相通的小孔，但孔的尺寸约为纳米级。气凝胶变型美国Monsanto公司生产了一些这样的产品，为气凝胶类。

所以，面临的问题在于提供一高性能隔热系统，该系统应用广泛，尤其符合深海油田开采中遇到的条件。

另外，根据本发明的绝热材料需符合下列要求：

● 高性能绝热体，以符合约几微瓦特的热传递系数值，

● 小尺寸隔热体，可安放在小的封闭空间里(如航空及宇宙航行、

   海底或陆地油田领域里)，

● 轻绝热体，不会干扰及/或加重要隔热的主体结构(绝热体一定

   不能诱生超标准的负荷及应力)，

● 绝热体使用方便，适合所有形状的管，

● 绝热体涵盖了极大的温度范围，从低温(-100度或更低)直至高

   温(约150度)，

● 绝热体的工作期限约20年，符合行政条例或得到认可。

   为此，本发明提出了一种管状隔热复合体，它可安放在一管道，最

   好是深海的海底管道周围，特别是在包括一内管和一外管的两同轴

   管之间的空间里，其特征在于它包括：

—一软包层及真空封闭在所述包层的内外壁之间的隔热材料，

—所述壁均由一多层膜构成，该膜包括至少一屏蔽层，特别是可作为分子屏障的屏蔽层，最好为一金属膜，以及至少一个最好是热塑性材料的隔热层，

—所述隔热材料为管状，及

—在所述管状复合体的纵向XX’上的相对端均由所述管状复合体的所述内外壁的各边缘构成，它们最好通过粘合或热焊接彼此封接。

当管状复合体安放在两同轴管之间的空间里时，内壁即为包层的靠着管尤其是内管放置的壁。同样地，当管状复合体安放在两同轴管之间的空间里时，外壁即为包层的安放在隔热材料另一侧的自由外表面上或靠着外管内表面的壁。

管状复合体的所述相对端及在所述设备纵向XX’上的内外壁的所述各边缘为一圆形和圆柱形状，其轴在所述纵向方向。

特别地，在所述管状复合体纵向方向XX’上的所述相对端分别由各所述壁包层上的彼此封接的内面各边缘构成。

隔热材料为管状的特征意味着，隔热材料为一固体材料，该材料一旦贴上就能自我保持形状，准确地讲为管状。

所述隔热材料管可用一整体件实施，或它由装配在一起的几个管弧，尤其是安装起来的两半管构成。但所述管或安装在一起的所述管弧覆盖有单一的连续外壁和单一的连续内壁。所以，所述内外壁不存在断续性，管道四周因而不可能发生绝热中断。

包层里面的压力最好低于5毫巴，甚至最好还低于1毫巴。

有利地是，所述包层的各壁形成关于纵轴XX’的一旋转面，由构成该壁的矩形多层膜通过粘合或热焊接而将其两相对纵向边缘相互封接起来而获得，所述封接沿所述旋转面的一母线实施。

在一实施例里，壁的所述两相对纵向边缘相互封接在朝包层外面的一个面上。

因此，彼此封接的是包层的内面，即朝包层内部的面。当构成壁的多层膜的各个面的组成不相同，尤其仅包层的内面覆盖有密封粘合剂时，该实施方式特别适合。

最好，所述同一壁、最好仍是朝包层外面的彼此封接的外壁的所述纵向边缘，覆盖有一补充多层膜，以覆盖所述壁的彼此相对接合的所述边缘部分。

在另一实施例里，壁最好是内壁的两纵向边缘彼此封接，其中一边缘的包层的内面和另一边缘的包层的外面相对。

在第一实施例里，所述彼此封接的相对端的内外壁的包层的内面的所述各边缘，在所述外壁边缘里至少有一折，最好有许多折，它们最好还沿所述端的圆周均匀地对称间隔。因此，当外壁的边缘的一部分折叠且密封好时，外壁所述边缘相对于内壁边缘的剩余长度没有使包层丧失密封性的危险。

在该第一实施例里，所述相对端和内外壁的彼此封接的所述各边缘形成一圆柱体，其直径和所述隔热材料管的内径大致相同。

在第二实施例中，彼此封接在所述复合体的所述相对端处的内外壁包层内面的所述各边缘没有折，而和所述相对端之间的管道相接触的内壁中间区有些折。

在该第二实施例里，在所述相对端处的内外壁所述各边缘形成一圆柱体，其直径比内管直径大，但和所述隔热材料管的外径大致相同。

为实现根据本发明所要求的性能，必须有一可阻止对流的绝热体。有好几种隔热材料可实现此功能。

在一实施例里，在所述包层里面的隔热材料为一种纳米材料，尤其是二氧化硅或氧化钛气凝胶。在另一实施例里，隔热材料为一微孔合成材料泡沫。

其中之一为开孔聚胺酯泡沫塑料。波长约为几纳米的热辐射被俘获在直径约几纳米的开孔里。

为提高这些基体材料的性能，重要的是抽空它们里面的气体，一般为空气，以将通过接触发生的热交换降至最低。若为聚胺酸泡沫塑料，当泡沫开孔里的真空度低于1毫巴时，热传递系数下降约6微瓦特/米/摄氏度，这是各种类型材料目前能达到的最低值。

借助于一焊接热塑性膜，真空可维持在该值水平上达20年，所述膜可通过一金属膜(一般为铝)阻止或最大限度地限制气体(H2、CO2……)侵入。该膜的结构可耐受温度变化及膜与膜之间的焊接。

这种产品现在应用在“大众”冷冻工业中(冰箱及同类型其它设备)。

该原则适用于有显著隔热能力的其它材料，它们相对于开孔聚胺酯泡沫塑料或多或少较为经济。其它开孔有机材料在WO 96/32605中已有描述，尤其是聚苯乙烯聚合物、聚乙烯、聚丙烯酸(polyacrylique)、聚氯乙烯。

构成包层的多层软膜包括若干塑料材料层如聚酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇。

最好，金属层通过真空淀积在所述塑料膜上来实现。或者，塑料膜可层叠在金属片上。

塑料层最好由一可热封尤其是热焊封的热塑性材料层构成，或覆盖有这样的热塑性材料层，它特别由熔点低于200摄氏度的聚合物如聚烯烃树脂、尤其是聚乙烯或PVC(聚氯乙烯)、聚丙烯腈、聚酰胺构成。

金属层的每一面上最好还覆盖有一最好为热塑性的塑料层。

可构成包层的多层软膜在WO 96/32605中也描述过。

这样实施的所述真空管状隔热复合体相互插入，构成热桥最少的组件，所述热桥和两管状隔热复合体相连。为此，根据本发明的管状隔热复合体要尽可能长，例如为6米，安装PIP管时，长度一般受到搬运问题及损坏危险的限制。

在一优化实施例里，根据本发明的管状复合体在所述隔热材料(5)和所述包层的外壁(7)之间有一补充层，及/或在所述包层外面，所述补充层由高性能反射膜、最好为银色聚脂薄膜构成。

本发明的目的还在于，提出一绝热管或包括一内管及一外管的两同轴管组件(PIP)，最好为适合深海的海底管道，包括根据本发明的安放在所述管周围或所述两同轴管之间的空间里，最好在所述外管四周，直接通过其所述端部或通过连接件彼此连接起来的单位管状复合体。

在一实施例里，所述单位管状复合体在其相互尤其是弹性配合的所述端部处相互插入，端部互相重叠。

最好，轮流安放第一单位管状复合体和第二管状复合体，所述第一管状复合体的端部形成一圆柱体，其直径和所述隔热材料管的外径大致相同，所述第二管状复合体的端部形成一圆柱体，其直径和所述隔热材料管的内径大致相同。因此，所述第一单位管状复合体的一大直径端与所述第二单位管状复合体的一直径更小的端相配合。

在另一实施例里，所述单位管状复合体在其所述端处有互补面，它们互相协作，以使两单位管状复合体的所述端彼此嵌套起来。

特别地，所述各互补面不是仅由一个和所述管状复合体的纵轴(XX’)相垂直的平面构成，而是由几个垂直于所述纵轴的梯级平面构成的三维面，这些平面之间通过和所述轴不直交的旋转面连接在一起。

当所述真空管状隔热复合体安放在两同轴管组件的内管周围时，它被外管护卫着，所述外管的尺寸可承受其安装地点的外界压力。内外管之间的环形空间里的压力可以是任意大小，最好很小，即例如等于大气压。所述压力尤其不能超过真空隔热材料管的内破裂值，即不能超过构成高真空包层的所述多层膜内的隔热材料的允许压缩。在本发明的范围内，所述内破裂值至多为几巴，例如3或4巴，在包层以外的所述两内外管之间的空间里的压力低于3巴，最好等于大气压。

所述内外管之间最好通过中心定位机械连接装置连接起来，所述连接装置最好为塑料部件，最好还是合成橡胶部件，这些部件靠着几个所述管状复合体的所述端部。

另一限制来源于外管相对于内管的特性差异。事实上，当内管受压时，由于底部效应(effet de fond)它会伸长。所述内管的温度变化同样会使长度增加。但外管仍承受海底压力与一般约4摄氏度的包围物的温度，因此两管之间产生了力的差，这使得所述机械连接装置要沿整个PIP管、均匀或非均匀间隔安装。计算所述两机械连接装置之间的空间，以避免由于固定外管以阻止其伸长而在内管壁里面产生的压缩应力，不会导致所谓“纵向弯曲(flambage)”的内管壁的机械不稳定性。根据情况，在不利条件下，该空间可为6米，当内管直径很大如14”至20”时，可达到15至20米。在输油管领域内的技术人员熟知底部效应及纵向弯曲，因而不再详加描述。

因此，两连续机械连接装置之间的空隙可由一个或几个真空隔热管来填充，所述隔热管配合在所述机械连接装置上、在各管之间的接合处，以限制和连续接合处垂直的热桥。

有利地是，实施所述机械连接装置的材料可以是一热的不良体，并能很好地调和机械性能和隔热性能。比如，这种机械连接装置可由合成橡胶、热塑性材料或有填料或无填料的网状树脂的铸件来实施。

本发明的目的还在于，提出一种制造绝热管或两管组件的方法，包括下列步骤：

1、把所述隔热材料贴在或直接设置在构成覆盖一个所述管的所述内壁的第一多层膜上，必要时，特别是放在所述内管周围，以使所述隔热材料形成一管状，然后，

2、把构成包层的所述外壁的第二多层膜覆盖在所述隔热材料上，

3、把所述内外壁的各所述边缘沿所述纵向方向封接(sceller)，从而实现所述复合体的所述相对端。

内外壁的最后密封必须在抽真空达到理想的绝对压力之后实施，所述绝对压力必须尽可能小，比如达到毫巴级。

在上述第3步骤的一实施例里，在所述端部处的所述边缘里，在所述外壁纵向方向上至少有一折，最好有许多折，它们沿所述管状复合体的所述端部的圆周均匀地对称间隔。

在另一实施例里，在第1步骤中，在所述内壁的所述端部处的所述边缘之间预先实施有若干折。两半管的接合面不是相对于所述管的径向面，而最好由若干三维面构成。

这样获得的隔热管是自主的，其好处在于没有纵向中断。系统将热损失限制在两壁之间穿过真空泡沫的径向损失，它们和热传递系数值直接相关。

径向中断根据加工的最大长度(几米，最长12米)隔开。

在根据本发明的制造方法的另一实施例里，隔热材料管是通过把预成形半管绕所述管道相对接合起来而实现的。有利地是，两半管的接合面不是相对于所述管的径向面，而最好是三维面，以使行程尽可能延长，降低热损失。

所获得的隔热系统为一完整管，该管安装时，尤其可在待隔热管道上滑动。

根据本发明的隔热系统有以下优点：

—系统非常轻，一个人搬运即可；

—系统足够软，可接受管的加工公差，无需特别小心，因此，可将其应用在活动或动态管中，所述管的曲率半径可在管自身的最大容许范围内变化；

—系统适合各种形状的刚性管如肘管、丁字管等。因此，形状可根据surdouvage原理(箍桶工业)来实施；

—尽管系统只能支承很小的压力变化，但由于使用了可承受外压力的刚性或半刚性包层，所以它仍可应用在承受外压力的装置中；

—生产、使用快捷。

后文将参照附图，对本发明的其它特征和优点进行详细描述。附图中：

● 图1为一PIP的侧视轴向剖面图，所述PIP在一内管和一外管之

   间，有一真空管状隔热复合体，

● 图2为沿根据本发明的真空管状隔热复合体的一母线的纵剖面

   图，该图详细示出了相对的圆形端的一焊接方式，

● 图3和4为根据本发明的真空管状隔热复合体的包层的径向截面

   图，

● 图5和6为多层复合膜(10)的纵截面图，所述复合膜在热塑性

   层(12)之间夹有一铝膜11，

● 图7为根据图4的内壁的膜的两相对纵向边缘相接合的一侧视截

   面图，

● 图8和9为根据图4的外壁的膜的两相对纵向边缘的接合的一侧

   视截面图，它们分别在靠热效应焊接之前后，

● 图10和11为根据图9的侧视截面图，它们分别在靠热效应焊接

   之前后，图中还包括一补充多层膜，

● 图12、13和14为一内管的侧视轴向截面图，所述内管上直接制

   有隔热件，图中示出了所述整个组件的三个生产步骤，

● 图15、16及17为由两半管构成的管状隔热件的截面图，

● 图18A和18B为两同轴管组PIP的纵剖面图，图中详细示出了直

   接相连的两隔热复合体的连接，

● 图19为一PIP的纵剖面图，图中详细示出了两隔热复合体通过

   隔热复合体的两个半壳连接起来，

● 图20A和20B分别为根据图15、19的半壳形隔热复合体的剖面

   图和透视图。

● 图21和22详细示出了纵向圆形内壁(图21A和21B)和外壁(图

   22A和22B)的纵向边缘的多种焊接中的一最佳实施方式。

● 图23a至23d详细示出了内外壁各边缘焊接的一实施方式，所述

   边缘通过弯边彼此相对地嵌进外壁边缘里。

● 图24为一侧面图，图中详细示出图22A和22B的外纵向焊接的

   最后步骤，

● 图25为所述管通的侧视图加上另一种装配和圆形焊接方式的隔

   热复合体的剖面，所述焊接是焊接所述内外壁的圆形边缘，其中

   所述内壁上有折

● 图26为彼此嵌套在一起的管状隔热复合体的两种不同实施方式

   相结合的侧视截面图。

图1为一PIP的侧视轴向剖面图，所述PIP有一内管3，所述内管通过均匀或非均匀间隔的机械连接装置9支撑在和一外管2同轴处，一真空管状隔热复合体置于两管之间。

管状复合体1包括：

—包层4和填充在所述包层4的内壁和外壁7之间的隔热材料5，

—所述壁6、7均由一多层膜10构成，所述膜包括至少一屏蔽层11和至少一热塑性层12，该屏蔽层相当于可阻止气体迁移的分子屏障，它最好为一金属膜，

—所述管状复合体的相对圆形端8a、8b由直接通过热密封相连的所述内壁6和外壁7的各边缘6₅、7₅构成，所述隔热材料为一连续硬管形状，在圆周上没有间断。

—管状隔热材料5采用开口孔聚胺酯泡沫塑料来实施，

图1中，所述单位管状复合体1在其端部8a和8b处彼此插入，因此，所述端部互相重叠而彼此弹性地装配在一起；所述外管2和内管3之间通过机械连接装置9连接起来，所述连接装置包括合成橡胶部件，这些部件靠着某些所述管状复合体1的所述端部8a、8b。

图2中，在所述管状复合体的所述纵向方向XX’上的所述端部8a、8b均由各所述壁的包层内面的各边缘6₅、7₅相互封接起来而构成。

图2至图4中，所述包层4的每一壁6、7形成相对于纵轴XX’的一旋转面，各壁通过粘合或热焊接而使构成所述壁的一矩形多层膜的相对纵向边缘6₁/6₂、7₁/7₂彼此接合而获得，所述接合沿所述旋转面的一母线实施。

在图3、8及11中，所述内壁6和外壁7的两相对纵向边缘6₁/6₂、7₁/7₂朝包层外面彼此相对地，即分别朝管内和管外，接合在同一面里。

在图4和7中，内壁6的两纵向边缘这样相互接合：一个边缘6₃的包层内面与另一个边缘6₄的包层外面相接合。

在图10和11中，朝包层外接合的壁的所述纵向边缘覆盖有一补充多层膜13，以覆盖住相对接合的所述边缘部分。

图9至11示出了可热融熔的热塑性层14，该层可通过热焊接把构成软包层的多层膜10的外塑料层粘合起来。

图12至14示出了根据本发明的隔热复合体5的生产方式。

图12中示出了第一步骤即，把一多层膜10贴在内壁3上，以在后面构成所述包层4的内壁6。

因此，管直接覆盖有最好根据图4所述原理被纵向焊接的一复合材料层。

图13所示为第二步骤即，把由聚胺酯泡沫塑料构成的隔热材料5直接以管状贴在构成内壁6的所述多层膜10上。

隔热材料5例如通过与内管旋转同步的喷雾而沉积到膜10上，使其厚度比所需的更大。隔热材料硬化后，如果其外表面不规则或直径太大，所述面再通过车削或铣削加工，达到所需管状。

图14所示为最后步骤，即，把构成所述包层4的外壁7的第二多层膜10贴在所述管状隔热材料5上。

为此，外壁的膜因而或先绕隔热材料5缠绕，再如图4所述纵向焊接，或先预制以形成一管，该管的内圆周略大于隔热材料管的外圆周，再围绕所述隔热材料内管组件滑动，以构成外壁。

抽真空后，密封内外壁在端部8a、8b处的边缘6₅、7₅，构成包层4。

这样，内管3和隔热复合体之间的间隙最小，甚至没有，由一整体件构成的隔热复合体在隔热壁的厚度里，材料没有任何间断，这限制了后面所述的热桥。

图15至17示出了隔热材料管5的另一实施方式。所述管由两半管15a、15b来实施，它们贴在内管3以前就已预制成形。

图15所示的隔热系统，由沿一径向面配合的两半壳15a、15b预制成。这样，两半壳15a、15b之间的接合面在隔热管里外之间的长度最小。

图16和17示出了具有加长行程的接合面：两半管15a、15b的接合面15不是过所述管纵轴XX’的径向平面，而是由阶梯形平面(图16)或曲面(图17)形成的三维面。

接合面15为热传导增加的区域。这就是为什么管内表面16和外表面17之间的行程最好如图16、17所示的尽可能长。

具有加长行程的这些接合面15没有消除热桥，但却通过行程延长将其效应降到最低，因此增强了隔热复合体的性能。

图18A示出了两管状隔热复合体的连接，所述复合体的端部有互补阶梯形曲面16，可增加热的行程，如图18B所示。互补面16所包括的两平面16₁、16₃垂直于所述管的纵轴XX’，所述垂直面通过一管状旋转面16₂连接在一起，以使互补面可彼此嵌套起来，所述单位管状复合体内外壁的密封端分别从外管侧和内管侧伸出。

图19示出了两管组的生产法，其中：

1、把两个同轴管17a、17b单位组合件通过焊接18组合起来，所

   述组合件包括管状隔热复合体1a和1b，它们没有盖住所述内管

   的端部19a、19b。

2、两半管状复合体20a、20b构成的连接件置于管状复合体1a和

   1b两端之间，完成隔热体。两半管状复合体20a和20b均包括真

   空封装在由所述多层膜构成的所述包层里的预成型隔热材料半

   管。两半管状复合体在未被覆盖的端部19a、19b处绕所述内管3

   相对接合在一起。

图19中，管状隔热复合体1a、1b间隔开一定长度，该长度例如可为200毫米、最好为400毫米，以方便进入例如以焊接装配内管3的区域。

图21a、21b分别以侧面图和剖面图示出了内管3，所述管上安放有内壁6，其相对纵向边缘6₃和6₄根据图4所示实施方式彼此焊接上，再折迭插入管四周。

然后，隔热材料管状件5被安放在管3周围，如图22a所示，再安放包层的外壁7，其相对边缘7₁、7₂根据图4所示实施法纵向焊接起来，如图22b所示。

实施所述复合体的所述相对端部8a、8b处的内外壁各边缘6₅、7₅的圆焊缝有困难，因为由内壁和外壁构成的两圆柱形直径不同，因此其圆周也不同。图23a至23d详细示出了根据本发明的一焊缝实施方式即，在如图23b所示的六连续位置a、b、c、d、e及f上，通过点焊24把外壁7焊接在内壁6上，形成图23c所示的构型。在该构型中，包层外壁7具有同样的圆周，但剩余长度23大致均匀分布在内壁6的圆周上。图23d详细描述了最后焊接步骤即，移动焊接元件，此处以一滚筒加热器22来表示，它简单地靠在外壁上。滚筒22驱逐其前面的剩余长度23，直至到达下一焊点。在该位置上，滚筒于是使剩余外壁的包层的两内面靠近，将它们相互直接焊接起来。继续圆焊接，因此，可连续消除掉由六点焊24分隔开的六段初始剩余长度23。这样获得的焊缝的特征在于，它实施在圆形部分里、包层内外壁之间，在外壁和其自身之间的剩余长度消除区里。所述内外壁彼此封合起来的各边缘6₅、7₅在外壁的所述边缘7₅里，有许多沿所述端部8a、8b的圆周均匀对称间隔的折21。

图24示出了外壁纵向焊缝的一最佳实施方式，它有利于管状隔热复合体抽真空。焊接顺序如下：

● 如图21a、21b所示，纵向焊接后把内壁6安装在管3上，

● 如图22a、22b所示，安装隔热材料5和包层的外壁7，再根据所

   谓“pas de pèlerin”方式，纵向焊接包层外壁的相对纵向边缘

   7₁、7₂。该焊接方式在于，沿纵向XX’焊接包层的一个长度31如

   75厘米，留出未焊接长度32如20厘米，再重新焊接一个长度，

   如此继续。这样，在包层外壁的外母线上，可看到一系列焊接区

   31和开口区32。

● 这样，可根据前面图23a至23d中所述的方式，实施端部8a、8b

   的圆焊缝。这样，管状隔热复合体只除了图24所示的开口区32

   的位置外，被完全焊接起来。

   于是，组件被安放在真空室里，由压合机35构成的一装置被安放在各椭圆孔处，所述压力机装配有驱动装置33如气动致动器，在所述动力传动装置端安放有加热尺(règle chauflantes)34。如图所示，驱动装置33在收缩位置上，开口区32的边缘例如靠双面胶带，最好被分开保持在相对于主动加热区略有偏移的区里，所述胶带可确保把边缘粘贴在加热尺34上。真空室关闭和实施真空前，右开口区将装配其压合系统。当达到足够真空时，片状或颗粒状“吸气剂”最好分配在各开口区32里，压合机35再靠驱动装置33关闭，加热尺34受热以实施最后密封。这样安放的“吸气剂”未需接触外部空气，这导致了白白消耗其部分吸附能力。为此，吸气剂储存在真空或惰性气体箱中，一达到希望的真空水平，所述箱就接通真空室。

这些开口区32形成“椭圆孔”型，它们具有明显优势：可优化抽真空时间，因为各开口区32排空局限在其左右如每边各50厘米处的部分管，而若没有“椭圆孔”的隔热复合体从其端部8a、8b抽真空，如管状复合体长6米，气体分子则必须运行至少3米的距离。椭圆孔32的位置及长度取决于隔热材料类型及必须分配在所述管状隔热复合体长度上的吸气剂的数量。例如，4米长的管状隔热复合体的第一椭圆孔32离端部40厘米，长20厘米，再有相距80厘米、同样长20厘米的三个椭圆孔32，最后一椭圆孔离第二端有40厘米。

图25所示的是管状隔热复合体内外壁安装方式的一变型，在该变型中，内壁圆周与所述相对端8a、8b处外壁的圆周大致相同，事实上略小，后者大致等于由隔热材料管5构成的管的外径。因此，管状隔热复合体内壁的圆形端边缘6₅的直径比内管3的直径大得多。于是，把纵向自焊接的所述内壁6安放在管3四周，再把直径和隔热材料管5的直径大致相同的一卡盘40滑动到每一端部8a、8b。在内壁6端部的边缘6₅因而直接接触到卡盘40，使内外壁各边缘6₅、7₅之间不存在显著的间隙。把和所述管端的边缘6₅之间的管3相接触的内壁的整个中间区均匀压紧，以缩小由内壁形成的管的直径，消除内壁6中间区圆周相对于管3圆周的剩余长度，这会在中间区内形成折41。所述折41在锥形连接区42里逐渐消减，最后结束在接触卡盘的边缘6₅区里。这样就安装好隔热件5，再安装外壁7，并以上述“pas de pelerin”方式焊接。于是，在端部8a、8b处的焊缝通过如由滚筒加热器43构成的一装置来实施，所述滚筒加热器简单地在包层外壁7的外围上滚动，并受控地靠在所述外壁44上。

焊接装置可以是加热、超声波或感应型的，它可为简单靠在待焊接外壁上的一滚筒或一摩擦滑块。焊接可由粘合、双面胶或这些方法的组合来替代。

有利地是，图26示出了结合前面所述的两种生产法，来实施一较长管道的隔热。比如，在管3上安放根据图14、21-22-23实施的第一隔热复合体1A。再并列放上根据图25中所述方式实施的一隔热复合体1B，这可使两A、B型管状隔热复合体尽量靠近，因而减少了热桥(pontsthermiques)。轮流放置A-B-A-B……直至必须使用图1中详细示出的机械连接装置9，以维持内外管之间的间距。为使图更明了，以理解管状隔热复合体的圆形端8a、8b的嵌套，图中所示的B型隔热复合体直径更大，事实上，第一管状复合体1A的端部8a、8b形成直径大致等于所述隔热材料管5的内径的一圆柱体，第二管状复合体1B的端部8a、8b形成直径大致等于所述隔热材料管5外径的一圆柱体。

管状隔热复合体仍为一种易脆产品，有利地是，它受到一具有机械强度的外防护罩(未示出)的保护。该防护罩可以是由一结实薄膜构成的简单包层，或可应用复合材料如基于环氧树脂或聚胺酯的复合材料构成，这些复合材料在环境热量或紫外线辐射作用下聚合。若为简单管，该防护罩相当于一包层。若为PIP，当通过滑动把包层安放在所述管状隔热复合体上时，该防护罩可有利地避免对管状隔热复合体的损坏。

这种高性能隔热适合于所有直径为2或3英寸的管道，尤其是直径在6至14英寸之间的海底开采管道。可达到所需性能要求的隔热厚度，对由开孔聚胺酯泡沫塑料构成的隔热材料，约为5毫米至2厘米。在某些应用中如要求达到最佳隔热，可考虑最大至5厘米的厚度。

Claims (23)

1.管状隔热复合体(1)，可安放在一管道(3)，最好是深海的海底管道周围，其特征在于它包括：

—软包层(4)及真空封闭在所述包层(4)的内壁(6)和外壁(7)之间的隔热材料(5)，

—所述壁(6，7)各由一多层膜(10)构成，该膜包括至少一屏蔽层(11)，最好为一金属膜，及至少一个最好是热塑性材料的塑料层(12)，

—所述隔热材料为管状(5，15a，15b)，及

—在所述管状复合体的纵向(XX’)上的相对端(8a，8b)均由所述管状复合体的所述内外壁的各边缘(6₅，7₅)构成，它们最好通过粘合或热焊接彼此封合。

2.根据权利要求1所述的管状隔热复合体，其特征在于，所述包层(4)的各壁(6，7)形成关于纵轴(XX’)的一旋转面，由构成该壁的矩形多层膜通过粘合或热焊接而将其相对纵向边缘(6₁/6₂，7₁/7₂)相互封接起来而获得，所述封接合沿所述旋转面的一母线实施。

3.根据权利要求1或2所述的管状隔热复合体，其特征在于，壁(6，7)的所述两相对纵向边缘(6₁/6₂，7₁/7₂)相互封接在朝包层外面的同一面上。

4.根据权利要求1至3其中之一所述的管状隔热复合体，其特征在于，在所述管状复合体纵向方向(XX’)上的所述相对端(8a，8b)分别由各所述壁的包层的相互封合的内面各边缘(6₅，7₅)构成。

5.根据权利要求4所述的管状隔热复合体，其特征在于，相互封合的所述内外壁的所述各边缘(6₅，7₅)，在所述外壁边缘(7₅)里至少有一折，最好有一组折，它们最好沿所述端部(8a，8b)的圆周均匀地对称间隔。

6.根据权利要求4所述的管状隔热复合体，其特征在于，相互封合的所述内外壁的所述各边缘(6₅，7₅)形成一圆柱体，其直径和所述隔热材料管(5)的外径大致相同，包层的所述内壁在和所述端部(8a，8b)之间的管(3)相接触的中间区里有折(41)。

7.根据权利要求1至6其中之一所述的管状隔热复合体，其特征在于，同一壁的朝包层外面相互封接的所述相对纵向边缘(6₁/6₂，7₁/7₂)覆盖有一补充多层膜(13)，以覆盖所述纵向边缘部分。

8.根据权利要求1至7其中之一所述的管状隔热复合体，其特征在于，所述包层里面的压力低于5毫巴，最好低于1毫巴。

9.根据权利要求1至8其中之一所述的管状隔热复合体，其特征在于，在所述包层(4)里的隔热材料(5)为一微孔合成材料泡沫。

10.根据权利要求1至9其中之一所述的管状隔热复合体，其特征在于，所述微孔合成材料泡沫为开孔聚胺酯泡沫。

11.根据权利要求1至10其中之一所述的管状复合体，其特征在于，所述隔热材料管由装配起来的若干管弧(15a，15b)，最好是彼此相对接合的两半管构成。

12.绝热管，最好为适合深海的海底管道，其特征在于，它包括根据权利要求1至11其中之一所述的单位管状复合体(1)，所述管状复合体安放在所述管周围，在其所述端部(8a，8b)彼此直接连接或通过连接件(20a，20b)连接起来。

13.根据权利要求12所述的绝热管，其特征在于，所述单位管状复合体(1)在其所述端部(8a，8b)彼此插入，这些端互相重叠地弹性配合。

14.根据权利要求13所述的绝热管，其特征在于，把第一单位管状复合体(1A)和第二管状复合体(1B)并列放置，所述第一管状复合体的端部(8a，8b)形成一圆柱体，其直径和所述隔热材料管(5)的内径大致相同，所述第二管状复合体的端部(8a，8b)形成一圆柱体，其直径和所述隔热材料管(5)的外径大致相同。

15.根据权利要求1至13其中之一所述的绝热管，其特征在于，所述单位管状复合体(1)在其所述端部(8a，8b)处有互补面(16₁，16₃)，它们互相协作，以使两单位管状复合体的所述端部彼此嵌套起来。

16.根据权利要求15所述的绝热管，其特征在于，所述互补面(16)包括由几个垂直于所述纵轴(XX’)的阶梯形平面(16₁，16₃)构成的三维面(16)，这些平面之间通过和所述轴不直交的同轴旋转面(16₂)连接起来。

17.两同轴管组件，包括一内管(3)及一外管(2)，并包括根据权利要求1至12其中之一的单位管状复合体(1)，它们安放在所述两管之间的空间里，在它们的所述端部(8a，8b)处彼此连接，所述内管，以及最好所述外管，包括有根据权利要求13至16其中之一所述的绝热管。

18.根据权利要求13至17其中之一所述的两同轴管组件，其特征在于，所述外管(2)和内管(3)之间通过中心定位机械连接装置(9)连接起来，所述连接装置最好包括塑料部件，最好还是合成橡胶部件，这些部件与靠着某些所述管状复合体(1)的所述端部(8a，8b)。

19.根据权利要求17或18所述的两同轴管组件，其特征在于，在包层以外的所述两管之间的空间里的压力低于3巴，最好等于大气压。

20.一种制造根据权利要求13至19其中之一所述的绝热管或两同轴管组件的方法，其特征在于它包括下列步骤：

1、把所述隔热材料(5)贴在或直接设置在构成覆盖一个所述管的所述内壁6的第一多层膜(10)上，使所述隔热材料(5)形成一管状，然后，

2、把构成包层(4)的所述外壁(7)的第二多层膜(10)覆盖在所述隔热材料(5)上，

3、把所述内外壁的各所述边缘(6₅，7₅)封接起来，从而实现所述复合体的所述相对端部(8a，8b)。

21.根据权利要求20所述的制造两管组件的方法，其特征在于，在第1步骤中，隔热材料管5的实施是通过把两预成形半管(15a，15b)绕所述内管3相对接合起来。

22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，在第3步骤中，在外壁的所述端部(8a，8b)的所述边缘(7₅)里，至少实施有一折，最好有一组折，它们最好沿所述管状复合体的所述端部(8a，8b)的圆周均匀对称间隔。

23.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，在第1步骤中，在所述内壁(6)的所述端部(8a，8b)的所述边缘(6₅)之间的内壁上预先实施有若干折(41)。

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