CN207316254U

CN207316254U - 一种内衬抗硫非金属高钢级管线管

Info

Publication number: CN207316254U
Application number: CN201720920985.9U
Authority: CN
Inventors: 张淑慧; 齐丽华; 马秋荣; 徐秀清; 宫少涛; 张翔
Original assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Tubular Goods Research Institute
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2018-05-04
Anticipated expiration: 2027-07-26

Abstract

本实用新型公开了一种内衬抗硫非金属高钢级管线管，由内而外包括耐腐蚀的非金属内层、用于改善界面性能的过渡层以及用于承压的金属层。本实用新型管材结构与性能可设计强，能够根据不同工矿设计相适用结构的管材；适于输送含湿硫化氢、二氧化碳等腐蚀性介质同时共存的条件下；管材能够输送高流速、高温和高压介质；在酸性油气田等苛刻环境中的使用寿命长；避免高钢级管道在焊缝处过早失效；管材质量较轻，施工与运输均方便，同时可极大避免因第三方施工所导致的破坏；管材生产容易、综合成本低；管材可在使用条件苛刻的油气田领域和化工领域推广使用。

Description

一种内衬抗硫非金属高钢级管线管

技术领域

本实用新型属于石油天然气、化工等技术领域，涉及一种内衬抗硫非金属高钢级管线管。

背景技术

近二十年来，含硫化氢天然气已成为我国天然气资源的重要组成部分，随着天然气消费量的加速递增，油气输送管线用钢的强度等级和管径逐渐增大，管道输送压力逐渐提高。普通碳钢管材在这类高酸性环境中腐蚀非常严重，不仅会发生坑蚀，而且会发生硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)和氢致开裂(HIC)；酸性气田油气输送管线采用抗H2S合金管线成本非常高，单井集输采用抗硫碳钢管线加注缓蚀剂的方法时加注成本高，管理难度比较大，高流速输气管线上的应用效果也有待进一步证实；高钢级大口径天然气管道安全问题日益突显，随之而来的我国发生了多起与高钢级管道焊缝相关的断裂、泄漏等失效事故，高钢级管道环焊缝的焊接质量成为制约高强度管线钢应用的技术瓶颈。

近年来，随着耐腐蚀性能优良的非金属管材的深入研究和现场应用，它们正成为含硫输送用管的一个重要发展方向。目前非金属管材在少数酸性油气集输中得到应用的有两类：1)以玻璃钢为代表的增强热固性塑料管。该类玻璃钢管材抗冲击性和接头密封性比较差，存在外力破坏、接头气体渗漏的风险，因此主要在一些低压输气环境中试用。2)采用PE为内衬层的增强热塑性塑料管(RTP管)。常用PE为内衬层的RTP管由于内衬材料自身渗透性高、耐温较低(≤60℃)，在硫化氢环境中适用性不确定、连接结构不完善等原因，只用在了低压(≤4MPa)输气管道。

由于金属和非金属管材在我国含硫油气田上单独应用时各自的缺点较为突出，目前含H2S、CO2气田严重的腐蚀问题是制约气田开发的技术瓶颈之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种适用于含H₂S、CO₂和Cl^-等多种腐蚀性介质共存的高温、高压、高流速等苛刻条件下油气输送用的内衬抗硫非金属高钢级管线管，用以解决现有金属管材抗硫性能较差、高钢级管道焊缝处易失效等问题，突破制约金属与非金属管材独立在含硫环境中应用的技术局限性。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种内衬抗硫非金属高钢级管线管，由内而外包括耐腐蚀的非金属内层、用于改善界面性能的过渡层以及用于承压的金属层。

本实用新型进一步的改进在于：

过渡层为通过热塑性改性热固性树脂制成的树脂基体。

过渡层的厚度为0.3～0.6mm。

金属层为采用高钢级X80、X90或X100管线钢制成的高钢级管线管。

金属层的厚度为15.3～33.8mm。

非金属内层的厚度为1.8～3.5mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型管材结构与性能可设计强，能够根据不同工矿设计相适用结构的管材；适于输送含湿硫化氢、二氧化碳等腐蚀性介质同时共存的条件下；管材能够输送高流速、高温和高压介质；在酸性油气田等苛刻环境中的使用寿命长；避免高钢级管道在焊缝处过早失效；管材质量较轻，施工与运输均方便，同时可极大避免因第三方施工所导致的破坏；管材生产容易、综合成本低；管材可在使用条件苛刻的油气田领域和化工领域推广使用。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

其中：1-非金属层；2-过渡层；3-金属层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

参见图1，本实用新型提出的在酸性条件下能够长期应用的内衬抗硫非金属高钢级(X80、X90、X100)管线管，是一种采用多层结构设计的金属/非金属复合管材，通常具有3层结构，但可根据具体工矿要求设计3层以上结构：1)内层采用硫化氢渗透率极低的高性能非金属材料。该类材料在输送含湿H₂S、CO₂、Cl-等腐蚀性介质时，显现出极大的优势。2)非金属层与金属层之间增加一层过渡层，以改善金属与非金属界面性能；3)过渡层外部为金属层，采用高钢级管线管(X80、X90、X100)，构成抗硫管道结构主要承力部分，避免应用中高钢级管道在焊缝等部位过早失效，延长管道使用寿命，提高管道整体安全性。

本实用新型中所述管材的内层材料，为超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基)醚共聚物等耐腐蚀非金属材料，该类材料硫化氢渗透率极低，尤其适用于湿硫化氢等多种腐蚀性离子共存的条件下；该类材料同时具有较高的刚度、承压能力，耐温范围较宽的优点。过渡层为热塑性树脂改性热固性树脂，同时采用纳米粒子改性，充分保证非金属层与金属层的紧密粘合，改善界面性能；金属层主要采用X80、X90、X100高钢级管线管，可制作大口径、耐高压管线管。

本实用新型管线管的制备过程：(1)首先通过挤塑工艺成型非金属管材；(2)调配过渡层树脂基体配方，根据实际使用工矿条件，对树脂基体进行相应改性；(3)复合金属层，由外向内依次为金属层、过渡层、和非金属内层，制得内衬抗硫非金属高钢级(X80、X90、X100)管线管。

本实用新型内衬抗硫非金属高钢级(X80、X90、X100)管线管，它包括1抗硫非金属内层1、2过渡层、3金属层。在抗硫非金属内层1选用渗透率极低的材质，适合输送高流速、酸性含硫介质；过渡层2所采用的树脂基体为热塑性改性热固性树脂，改善与金属层的粘接强度，实现管材结构性能的整体性，并延长管道使用寿命；金属层3采用高钢级(X80、X90、X100)管线管，赋予管材结构刚性，使管道可以耐高压。

非金属内层1材质为超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯-全氟(烷基乙烯基)醚共聚物等塑料。过渡层2材质为热塑性树脂改性热固性树脂，同时经过添加纳米粒子进行改性；过渡层的厚度范围为0.3mm-0.6mm。金属层3材质为高钢级X80、X90、X100管线钢。渗透率极低的抗硫非金属内层1和过渡层2的同时采用，极大改善了非金属内层与金属层之间的粘接强度和管材结构的完整性，可以输送高流速、酸性截止；同时避免高钢级管线管在焊缝处过早失效；高钢级管线钢与非金属材质的复合，可以输送高流速、高温、高压酸性介质。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims

1.一种内衬抗硫非金属高钢级管线管，其特征在于，由内而外包括耐腐蚀的非金属内层(1)、用于改善界面性能的过渡层(2)以及用于承压的金属层(3)；过渡层(2)为通过热塑性改性热固性树脂制成的树脂基体；金属层(3)为采用高钢级X80、X90或X100管线钢制成的高钢级管线管。

2.根据权利要求1所述的内衬抗硫非金属高钢级管线管，其特征在于，过渡层(2)的厚度为0.3～0.6mm。

3.根据权利要求1所述的内衬抗硫非金属高钢级管线管，其特征在于，金属层(3)的厚度为15.3～33.8mm。

4.根据权利要求1所述的内衬抗硫非金属高钢级管线管，其特征在于，非金属内层(1)的厚度为1.8～3.5mm。