CN206539786U - 一种复合材料油气管道 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种复合材料油气管道，包括呈管状设置的内衬层，缠绕在内衬层外部的纤维增强层，铺覆在纤维增强层上的蜂窝层，通过粘接层包覆在蜂窝层上的外保护层；纤维增强层和外保护层分别包括若干逐层密布缠绕的纤维层；蜂窝层中的蜂窝单元均沿管道径向设置，并在管道周向上密铺。其通过优化油气管道结构提高管道耐压、保温和提高输送效率；其结构只设置有一层塑料的内衬层，保证了油水在其内部的流动性，利用蜂窝层、粘接层和外保护层形成对内衬层的保温、外部防腐，以及抗击外部压力的良好特性；外保护层形成初步保护，蜂窝层利用其形成的空间实现保温，以及沿径向设置的蜂窝单元，在保证外部抗击的同时，能够很好的平衡内外压力的分布和传导。

Description

一种复合材料油气管道

技术领域

本实用新型涉及油气输送管道，具体为一种复合材料油气管道。

背景技术

管道输送作为五大运输体系之一，相对于水运、公路、铁路、航空业来说，在现实和未来社会中，将占据重要位置。如果说遍布城乡的各种管道网是保障社会正常生产、生活，促进经济发展的毛细血管，那么纵横交错的油气长输管道，构成了整个社会的动脉。在注水、石油、天然气输送技术领域，全钢质管道因其强度高、可焊性好易于连接，备受油气管道界的青睐，近百年来给世界管道事业的发展做出了极大的贡献，但全钢质管道存在如下问题：(1)耐腐蚀能力差，需辅以外防腐层保护及阴极保护等技术措施；(2)内壁较粗糙，沿程摩阻大，耗能高；(3)大口径、高压力钢质管道，管壁厚，制板、卷管难度大，质量缺陷率高；(4)管道自重大，重型设备使用费高，占用施工场地大，土地赔偿费用高；(5)管道长期安全运营难度大、维护费用高。

随着油气用量的迅猛增长，管道的输量、压力、管径越来越大，最大管径已达OD1422mm，压力12MPa。目前国内外管道工程应用较为成熟的是X80及以下钢级管材，X90、X100、X120等高钢级管材正处于研究阶段。初步研究表明：X100、X120等高强度钢质管材的延性要求高，管材自止裂性能差，高钢级管线钢的应用将会受到一定的限制。

塑料管材由于其优异的自防腐性、良好的韧性和挠性、便利可靠的连接性、管壁光滑等特点，在国内外市政、海工、建筑、低压燃气等许多工程领域发展迅猛，甚至在有些领域已部分或完全地取代了传统的钢制管道。但单一塑料管道强度低，无法适应油气管道输送的要求。

为了解决塑料管材的强度问题，出现的复合材料管材很好的解决了强度和承压能力不足的问题，一般采用三层结构，内层通常是耐腐蚀、耐磨损的热塑性塑料管，中间层是通过玻璃钢起增强作用的增强层，外层是起保护作用的外包覆层；但是其抗外力损伤性能差，一旦外层受损，中间的增强层就失去了保护，一旦增强层受损那么管体的承压能力也就无从保证了。会引发一连串的失效和破坏；加之油气管道现场施工条件较差，施工人员水平参差不齐，很难避免在运输、铺设和使用过程中的意外损伤，埋下安全隐患。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种复合材料油气管道，结构简单，设计合理，输送效率高，耐压性能好，抗外力强。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种复合材料油气管道，包括呈管状设置的内衬层，缠绕在内衬层外部的纤维增强层，铺覆在纤维增强层上的蜂窝层，通过粘接层包覆在蜂窝层上的外保护层；所述的纤维增强层和外保护层分别包括若干逐层密布缠绕的纤维层；所述的蜂窝层中的蜂窝单元均沿管道径向设置，并在管道周向上密铺。

优选的，内衬层由经拉挤制备的工程塑料制成，厚度为2-10mm。

优选的，纤维增强层中的纤维层由碳纤维增强树脂线或带、无碱玻璃纤维增强树脂线或带、玄武岩纤维增强树脂线或带中的至少一种密布缠绕形成；相邻两层之间的缠绕角度相差15°-45°；纤维增强层的厚度为5-28mm。

优选的，蜂窝层的厚度为2-3mm，蜂窝层中蜂窝单元的横截面积小于以其厚度为半径的圆面积。

优选的，外保护层中的纤维层由芳纶纤维增强树脂线或带、无碱玻璃纤维增强树脂线或带、玄武岩纤维增强树脂线或带中的至少一种密布缠绕形成；相邻两层之间的缠绕角度相差60°-90°；外保护层的厚度为1-3mm。

优选的，粘接层由外保护层中树脂浸润纤维后在蜂窝层的表面固化形成。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型的复合材料管道，通过优化油气管道结构提高管道耐压、保温和提高输送效率；其结构只设置有一层塑料的内衬层，保证了油水在其内部的流动性，利用蜂窝层、粘接层和外保护层形成对内衬层的保温、外部防腐，以及抗击外部压力的良好特性；外保护层形成初步保护，蜂窝层利用其形成的空间实现保温，以及沿径向设置的蜂窝单元，在保证外部抗击的同时，能够很好的平衡内外压力的分布和传导，具有轻质、保温、耐压、耐候和输送效率高的优点。

进一步的，通过不同的纤维增强树脂的使用，在纤维增强层的小角度范围差，使其具有更好的抗内压，增强内压特性；在外部保护层通过大角度范围差，使其能够避免损伤时将多层纤维层同时破坏的情况，极大的提高了其使用范围，并且蜂窝层作为进一步的保护对增强层实现了保护。

进一步的，粘接层无需单独设置，能够与外保护层对蜂窝层的包裹时同步实现，结构合理，操作简单，设计巧妙。

附图说明

图1为本实用新型实例中所述的复合材料油气管道的结构示意图。

图中：内衬层1，纤维增强层2，蜂窝层3，粘接层4，外保护层5。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型一种复合材料油气管道，由内衬层1，纤维增强层2，蜂窝层3，粘接层4和外保护层5构成。内衬层1由工程塑料制成，实现防腐和对油气的低阻输送，提高输送效率；纤维增强层2和外保护层5由纤维增强的环氧树脂线或带制成，蜂窝层3由金属蜂窝或非金属蜂窝制成，不仅有抗击外部压力，而且具有保温特征，同时能够将内外压力进行合理分布和传导；外保护层5实现第一层的抗外压以及对外的防腐，采用本实用新型所述的结构能够提高复合材料油气管道的抗内压和外压能力，能够一次性解决油气管道内压、外压、保温、防腐等多种问题。其能够应用于油气输送领域，可替代原有的金属管道，抗压、保温性能优良，解决了金属管道防腐问题，输送效率提高50％以上。并且其由于制备工艺成熟简单，因此不受管道直径、压力的限制，彻底消除了钢材腐蚀对管道长期运营的不利影响，可消除传统钢质管道、在研RTP管道及CRLP管道的问题与不足，能够应用于任何油气输送管道。

本实用新型的复合材料管道，能够通过如下连续的生产工艺流程制备得到，其生产工艺包括4部分，即内衬层1为螺杆挤出成型，纤维增强层2为纤维在线浸胶(或纤维带)缠绕成型，蜂窝层3为制备的蜂窝型材包覆而成，外保护层5为螺杆挤出或包覆成型。

内衬层制备时，采用拉挤、注塑、喷射、浇铸等工艺制备工程塑料(PE、PP、PVDF等)内衬层，厚度为2～10mm。

纤维增强层制备时，采用缠绕、拉绕等工艺制备纤维增强层，能够利用碳纤维增强树脂、玻璃纤维增强树脂、玄武岩纤维增强树脂等中的至少一种，厚度为5～28mm；相邻两层之间的缠绕角度相差15°-45°。

蜂窝层制备时，在纤维增强层表面铺覆蜂窝层，蜂窝层厚度为2～3mm。

外保护层制备时，采用缠绕、拉绕等工艺制备纤维增强层，能够利用芳纶纤维增强树脂、玻璃纤维增强树脂、玄武岩纤维增强树脂等中的至少一种，厚度为1～3mm，相邻两层之间的缠绕角度相差60°-90°。

能够适用于内压10MPa、外压1MPa、规格为OD1016mm的长输油气管道；内压6.4MPa、外压1MPa、规格为OD1016mm的长输油气管道；内压10MPa、外压0.8MPa、规格为OD1016mm的长输油气管道；以及内压10MPa、外压1MPa、规格为OD300mm的长输油气管道。

以上所述仅为本实用新型的实施案例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种复合材料油气管道，其特征在于，包括呈管状设置的内衬层(1)，缠绕在内衬层(1)外部的纤维增强层(2)，铺覆在纤维增强层(2)上的蜂窝层(3)，通过粘接层(4)包覆在蜂窝层(3)上的外保护层(5)；所述的纤维增强层(2)和外保护层(5)分别包括若干逐层密布缠绕的纤维层；所述的蜂窝层(3)中的蜂窝单元均沿管道径向设置，并在管道周向上密铺。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料油气管道，其特征在于，内衬层(1)由经拉挤制备的工程塑料制成，厚度为2-10mm。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料油气管道，其特征在于，纤维增强层(2)中的纤维层由碳纤维增强树脂线或带、无碱玻璃纤维增强树脂线或带、玄武岩纤维增强树脂线或带中的至少一种密布缠绕形成；相邻两层之间的缠绕角度相差15°-45°；纤维增强层(2)的厚度为5-28mm。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料油气管道，其特征在于，蜂窝层(3)的厚度为2-3mm，蜂窝层中蜂窝单元的横截面积小于以其厚度为半径的圆面积。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料油气管道，其特征在于，外保护层(5)中的纤维层由芳纶纤维增强树脂线或带、无碱玻璃纤维增强树脂线或带、玄武岩纤维增强树脂线或带中的至少一种密布缠绕形成；相邻两层之间的缠绕角度相差60°-90°；外保护层(5)的厚度为1-3mm。

6.根据权利要求1所述的一种复合材料油气管道，其特征在于，粘接层(4)由外保护层(5)中树脂浸润纤维后在蜂窝层(3)的表面固化形成。