CN203488871U - 复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：它包括两异型材，两个异型材均包括一钢条和一斜工字钢带，钢条的横截面呈等腰梯形，钢条的上底具有向上突起的梯形凸台、下底具有向下突起的梯形凸台，斜工字钢带由相平行的上翼板和下翼板，以及连接在上翼板和下翼板之间的倾斜腹板组成，且上翼板与腹板之间所夹锐角与钢条的底角相等，斜工字钢带的腹板长度与钢条的侧腰长度相当。钢条的顶角嵌入斜工字钢带的钝角凹槽内，同一侧的底角嵌入同一侧斜工字钢带的锐角凹槽内，构成异型材，将另一倒置的异型材的钢条嵌入正置的异型材的斜工字钢带内，两个异型材相互嵌合成环状缠绕在复合软管的内衬层外壁上。本实用新型可以广泛用于海洋或航天工程等领域柔性复合管道结构中。

Description

复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层

技术领域

本实用新型涉及一种铠装复合软管，特别涉及一种复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层。

背景技术

传统的海底管道一般以钢管为主，其整体的建造、安装和后续保养工作周期长且费用高。近年来国外兴起的柔性复合软管由于防腐蚀性好、针对海底地形地貌适应性强、铺设速度快且费用低、不易结蜡和能够重复利用等优点,已开始应用到海底油、气和水的海底管道中。

柔性复合软管主要有两种，一种为粘结性复合软管，另一种为非粘结性复合软管。粘结性复合软管的连接一般是由聚合物层和金属增强层挤压连成一体，其挤压成型后通过特殊的工序使聚合物材料层和金属增强层之间产生较高的粘合强度，该类软管一般仅在较短距离跨接管道中应用。而非粘结复合软管一般由聚合物材料层和金属增强层通过物理的方式组合而成，其每一层与每一层间不需要使用化学工艺粘合，各层间通过摩擦和接触压力来传递载荷，其具有良好的柔性，已逐渐成为软管中的主流结构，此类复合软管一般在长距离和高压的管道中使用。非粘结复合软管广泛应用在海洋工程中对原油、天然气或水的输送。

非粘结复合软管是由骨架层、内衬层、抗压铠装层、抗拉铠装层和外包覆层等多层构成，其中抗压铠装层主要用于抵抗径向力，并通过异型材互锁形成，其异型材截面形状有Z、C、X、T型等。现有技术的抗压铠装层是由异型材与管轴成大角度缠绕而成，缠绕角度一般接近于90度，因此可以提供较大环向力以抵抗较大内压，对内衬层起约束作用，防止内衬层爆破。抗压铠装层经缠绕后在相邻的截面间有一定的间隙，可以使软管具有一定的柔性。接头对抗压铠装层钢丝端部的良好固定是提供较大内压的前提，当接头不能对抗压铠装层钢丝端部提供良好的固定时，抗压铠装层将不具有较好的提供抵抗内压的能力，并很快的将内压传递给抗拉铠装层。由于抗拉铠装层的钢丝缠绕角度在30～40度之间，抗拉铠装层主要用于抵抗轴向压力，此时抵抗环向力的能力较弱。所以，接头和抗压铠装层钢丝端部的固定非常重要。

由于相邻的截面间有一定的间隙，这样可以保证了软管有一定的柔性，同时带来了隐患，当软管弯曲过大或轴向运动过大时，至使相邻截面间的运动过大，进而造成相邻的截面间有相互滑出的隐患，将会导致截面互锁功能的丧失。抗压铠装层相邻截面间的间隙越大该层的弯曲柔性越好，但由此间隙的增大会造成了内衬层的蠕变量也在随其增大。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种既能解决钢条间上下错位位移和径向位移的复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：它包括两异型材，两个所述异型材均包括一钢条和一斜工字钢带，所述钢条的横截面呈等腰梯形，所述钢条的上底具有向上突起的梯形凸台、下底具有向下突起的梯形凸台，所述斜工字钢带由相平行的上翼板和下翼板，以及连接在上翼板和下翼板之间的倾斜腹板组成，且上翼板与腹板之间所夹锐角与所述钢条的底角相等，所述斜工字钢带的腹板长度与所述钢条的侧腰长度相当；

所述钢条的顶角嵌入所述斜工字钢带的钝角凹槽内，同一侧的底角嵌入同一侧所述斜工字钢带的锐角凹槽内，构成所述异型材，将另一倒置的所述异型材的钢条嵌入正置的所述异型材的斜工字钢带内，两个所述异型材相互嵌合成环状缠绕在复合软管的内衬层外壁上。

所述钢条的每一边角均设置圆弧角过渡。

所述钢条的顶角为120度，所述钢条上底和下底上的梯形凸台等高。

所述钢条和所述斜工字钢带均采用碳钢，且所述钢条为实心。

两个相邻的所述钢条之间空隙至少是所述斜工字钢带壁厚的3倍，且所述斜工字钢带的壁厚不小于1.5mm。

所述内衬层外壁上设置有一层或多层所述抗压铠装层，且所述抗压铠装层内加入覆盖所述钢条和所述斜工字钢带的润滑油。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、斜工字钢带与钢条严密嵌合，保证相邻斜工字钢带之间位置的相对固定，因此，每一个管道截面受较大集中力或者膜面力，相邻的钢条由于侧壁的相互接触会分担部分受力，以保证管道不会受外力而失效。相邻的钢条留有适当空隙，斜工字钢带之间在管道轴向也具备一定的运动空间，因此为管道系统提供了“柔性”。2、由于钢条的长边和短边的两端均设计了与斜工字钢带翼板匹配的平直凹槽，钢条的平直凹槽均设计了圆弧角过渡，避免与斜工字钢带发生尖端接触冲击，因此斜工字钢带可以在装配时翼板与钢条上下边可以过渡平顺。3、钢条为实心的钢条，其截面惯性矩较大且均匀性优异，因此其承受各个方向的力矩的能力较为平衡，安全性更高；并且相邻结构之间有一定的“空隙”，并注入相当量润滑油，因此相邻结构之间的摩擦力大大的降低，保证了结构的寿命。因此，本实用新型可以广泛用于海洋工程或者航天工程等领域柔性复合管道结构中。

附图说明

图1是本实用新型复合软管结构示意图

图2是本实用新型抗压铠装层示意图

图3是本实用新型异型材横截面示意图

图4是本实用新型异型材相邻截面嵌合示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型所涉及的复合软管结构与已有的非粘结复合软管结构类似，从内层到外层依次包括骨架层1、内衬层2、抗压铠装层3、第一耐磨层4、第一抗拉铠装层5、第二耐磨层6、第二抗拉铠装层7、第三耐磨层8、保温层9和外包覆层10。其中，骨架层1由互锁钢带缠绕而成，骨架层1内输送流体，用于防止内衬层2的压溃；在骨架层1外表面设置有用于密封输送流体的内衬层2，在内衬层2外壁设置有抗压铠装层3，抗压铠装层3为非粘结层，层间可以相互错动；在抗压铠装层3外表面间隔包裹有第一耐磨层4；在第一耐磨层4外表面和第二耐磨层6内表面之间设有第一抗拉铠装层5，第二耐磨层6用于减小第一抗拉铠装层5和第二抗拉铠装层7之间的摩擦，在第二耐磨层6外表面和第三耐磨层8之间设有第二抗拉铠装层7，在第三耐磨层8外表面包裹有保温层9，在保温层9外表面包裹有外包覆层10组成非粘结复合软管。

如图2所示，本实用新型的发明点在于对抗压铠装层3进行了改进：本实用新型的抗压铠装层3通过两异性材31相互嵌合缠绕成环状，两个异性材31与复合软管管轴的缠绕角度接近于90度。如图3所示，异型材31包括一钢条32和一斜工字钢带33。其中，钢条32的横截面呈等腰梯形，且钢条32的上底和下底分别具有向上和向下突起的梯形凸台。斜工字钢带33由相平行的上翼板和下翼板，以及连接在上翼板和下翼板之间的倾斜腹板组成，且上翼板与腹板之间所夹锐角与钢条32的底角相等，斜工字钢带33的腹板长度与钢条32的侧腰长度相当。

在一个优选的实施例中，钢条32的每一边角均设置圆弧角过渡。

在一个优选的实施例中，钢条32的顶角为120度。

在一个优选的实施例中，钢条32上底和下底上的梯形凸台等高。

在一个优选的实施例中，钢条32和斜工字钢带33均采用碳钢，且钢条32为实心。

在一个优选的实施例中，两个相邻的钢条32之间空隙至少是斜工字钢带33壁厚的3倍，斜工字钢带33的壁厚不小于1.5mm。

如图2、4所示，本实用新型在使用时，首先将钢条32的顶角嵌入斜工字钢带33的钝角凹槽内，且留有一定空隙；同一侧的底角嵌入同一侧斜工字钢带33的锐角凹槽内，且有一定空隙，以构成异型材31。使用同样方法获得另一异型材31并将其倒置，将倒置的异型材31的钢条32嵌入正置的异型材31的斜工字钢带33，然后将两个异型材31相互嵌合环状缠绕在内衬层2外壁上。相邻的钢条32之间具有一定空隙也为金属蠕变应变提供了空间裕量，因此可以应用在更高的温度环境中。对于整个复合软管来说，抗压铠装层3在保证强度的前提下提供了足够的柔性，同时斜工字钢带33嵌合钢条32，钢条32上底/下底上的梯形凸台分别紧邻斜工字钢带33的上翼板/下翼板，这样可以限制钢条32的周向错位位移，减少相邻钢条32的滑出。

在一个优选的实施例中，内衬层2外壁上设置有一层或多层抗压铠装层3。

在一个优选的实施例中，抗压铠装层3内需要加入能够覆盖钢条32和斜工字钢带33的润滑油。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：它包括两异型材，两个所述异型材均包括一钢条和一斜工字钢带，所述钢条的横截面呈等腰梯形，所述钢条的上底具有向上突起的梯形凸台、下底具有向下突起的梯形凸台，所述斜工字钢带由相平行的上翼板和下翼板，以及连接在上翼板和下翼板之间的倾斜腹板组成，且上翼板与腹板之间所夹锐角与所述钢条的底角相等，所述斜工字钢带的腹板长度与所述钢条的侧腰长度相当；

所述钢条的顶角嵌入所述斜工字钢带的钝角凹槽内，同一侧的底角嵌入同一侧所述斜工字钢带的锐角凹槽内，构成所述异型材，将另一倒置的所述异型材的钢条嵌入正置的所述异型材的斜工字钢带内，两个所述异型材相互嵌合成环状缠绕在复合软管的内衬层外壁上。

2.根据权利要求1所述的复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：所述钢条的每一边角均设置圆弧角过渡。

3.根据权利要求1所述的复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：所述钢条的顶角为120度，所述钢条上底和下底上的梯形凸台等高。

4.根据权利要求2所述的复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：所述钢条的顶角为120度，所述钢条上底和下底上的梯形凸台等高。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：所述钢条和所述斜工字钢带均采用碳钢，且所述钢条为实心。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：两个相邻的所述钢条之间空隙至少是所述斜工字钢带壁厚的3倍，且所述斜工字钢带的壁厚不小于1.5mm。

7.根据权利要求5所述的复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：两个相邻的所述钢条之间空隙至少是所述斜工字钢带壁厚的3倍，且所述斜工字钢带的壁厚不小于1.5mm。

8.根据权利要求1或2或3或4或7所述的复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：所述内衬层外壁上设置有一层或多层所述抗压铠装层，且所述抗压铠装层内加入覆盖所述钢条和所述斜工字钢带的润滑油。

9.根据权利要求所述5的复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：所述内衬层外壁上设置有一层或多层所述抗压铠装层，且所述抗压铠装层内加入覆盖所述钢条和所述斜工字钢带的润滑油。

10.根据权利要求6所述的复合软管梯形截面嵌合抗压铠装层，其特征在于：所述内衬层外壁上设置有一层或多层所述抗压铠装层，且所述抗压铠装层内加入覆盖所述钢条和所述斜工字钢带的润滑油。

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