CN208595322U - 一种具有保温隔热功能的复合材料增强柔性管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种具有保温隔热功能的复合材料增强柔性管，包括内衬层、抗压层、抗拉层和外保护层，相邻两层之间设有抗摩擦层，所述内衬层由自内向外包括：内密封层、第一粘结层、绝热层、第二粘结层和外密封层。本实用新型柔性管与现有技术相比，不仅重量轻、抗腐蚀性强、弯曲性能优良，而且加入的绝热层，一方面保持内部介质一直处于高温状态，避免由于介质冷却而引起的阻塞现象，另一方面保持抗压层和抗拉层一直处于恒温状态，避免因材料性能随温度变化而引起柔性管承载性能的改变。
Description
技术领域
本实用新型涉及柔性管技术，具体涉及深海油气工程用柔性管。
背景技术
随着陆地石油的日益枯竭，人类对石油的开采逐渐转向海洋，并加速走向油气资源丰富的深海领域。海洋管道连接着海底各井口及井口与海上浮式生产设备，是作为输送油气资源必不可少的海洋工程装备之一，海洋管道的合理设计对海洋事业的安全和快速发展具有重大意义。根据管道弯曲刚度不同，海洋管道可分为钢制管和柔性管，目前大规模服役的为钢制管道，但其耐腐蚀耐疲劳性能差，不易安装和维修，逐渐被抗腐蚀性强、安装效率高、可回收性强的柔性管所替代，柔性管成为了海洋工程装备的发展热点。
应用于海洋工程中的复合材料增强柔性管通常为三层结构：内衬层、增强层和外保护层。增强层采用复合材料组成的纤维带交叉缠绕而成，极大的提高了柔性管的抗内压能力，而且通过改变纤维带缠绕角度，使得柔性管具有不同的抗内压和抗拉伸能力。此类柔性管在使用过程中存在如下缺陷：
当此类柔性管输送高温介质时，管中介质的热量会大量流失，这种现象使得粘稠度较高的介质因温度降低，进而粘稠度大幅增加，导致阻塞现象发生。同时，介质热量的扩散，导致抗压层和抗拉层温度升高，使得两层组成材料发生蠕变和松弛，进而引起抗压和抗拉性能的减弱，导致柔性管整体性能下降。
实用新型内容
针对现有柔性管存在绝热性差、抗压和抗拉性能弱的缺陷，提出一种具有保温隔热功能的复合材料增强柔性管，其采用以下的技术方案予以实现：
一种具有保温隔热功能的复合材料增强柔性管，包括内衬层、抗压层、抗拉层和外保护层，相邻两层之间设有抗摩擦层，所述内衬层由自内向外包括：内密封层、第一粘结层、绝热层、第二粘结层和外密封层。
进一步地，所述绝热层厚度为5-7mm，其材质为聚氨酯泡沫塑料，所述第一、第二粘结层厚度为0.25-0.5mm，其材质为粘结性热熔胶，所述内密封层厚度为 3-5mm，所述外密封层厚度为2-3mm，内、外密封层材质为聚乙烯或聚丙烯或交联聚乙烯。
进一步地，所述抗压层和抗拉层均为交错缠绕并热熔粘结而成的纤维带，所述抗压层纤维带层数为10-30层，缠绕角度为±(70-85)°，相邻两层缠绕方向相反，所述抗拉层纤维带层数为10-30层，缠绕角度为±(30-55)°，相邻两层缠绕方向相反。
进一步地，所述纤维带厚度为0.13-0.3mm。
进一步地，所述外保护层自内向外包括：外层密封层、外层粘结层和耐磨层。
进一步地，所述外层密封层厚度为2-3mm，所述外层粘结层厚度为 0.25-0.5mm，所述耐磨层厚度为3-5mm。
进一步地，所述外层密封层材质为聚乙烯或聚丙烯，所述外层粘结层材质为粘结性热熔胶，所述耐磨层材质为尼龙-11或尼龙-12。
进一步地，所述抗摩擦层为单层结构，其材质为尼龙-11或尼龙-12，厚度为 1-2.5mm。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：
本实用新型柔性管不仅重量轻、抗腐蚀性强、弯曲性能优良，而且加入的绝热层具有两方面功能：保持内部介质一直处于高温状态，避免由于介质冷却而引起的阻塞现象；保持抗压层和抗拉层一直处于恒温状态，避免因材料性能随温度变化而引起柔性管承载性能的改变。本实用新型为复合材料增强柔性管更加广泛的输送各类油气资源，从而提高在海洋工程中的适用性。
附图说明
图1为本实用新型实施例柔性管分层示意图；
图2为本实用新型实施例柔性管绝热层示意图；
如上各图中：1、内衬层；2、抗压层；3、抗拉层；4、外保护层；5、抗摩擦层；6、内密封层；7、第一粘结层；8、绝热层；9、第二粘结层；10、外密封层；11、外层密封层；12、外层粘结层；13、耐磨层；14、聚氨酯；15、聚氨酯塑料泡孔；16、短玻璃纤维。
具体实施方式
本实用新型提出了一种重量轻、抗腐性性能强并兼顾良好弯曲性能，且具有绝热性能的复合材料增强柔性管，该柔性管采用高分子复合材料，导热系数远低于金属材料，另外，内衬层添加绝热层，以此保证管体抗拉层和抗压层温度稳定，维持管体承载性能的稳定，又可保证输送介质温度稳定，便于高温介质的运输。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。
参考图1，本实施例复合材料增强柔性管，从内至外包括内衬层1、抗压层2、抗拉层3、外保护层4以及抗摩擦层5。内衬层1和外保护层4为多层共挤。
内衬层1由内至外包括内密封层6、第一粘结层7、绝热层8、第二粘结层9 和外密封层10。内衬层1主要用于密封内部流体，防止内部流体介质热量向外扩散泄漏。内密封层6和外密封层10起到密封内部流体作用。绝热层8主要起到两方面的作用，一是保证粘稠度较高的内部高温介质维持高温状态，避免因温度降低引起粘稠度增强，导致的阻塞现象，二是保证抗压层和抗拉层性能稳定，避免高温介质引起抗压层和抗拉层温度升高，导致柔性管的整体承载性能下降。内密封层6和绝热层8之间通过第一粘结层7粘结，外密封层10和绝热层8之间通过第二粘结层9粘结，确保在温度变化和管道大应变情况下两层结构仍然完全粘结。
内衬层1优选的厚度为10-16mm。为保证良好的绝热性能和弯曲性能，绝热层7优选的厚度为5-7mm；起主要密封作用的内密封层5优选的厚度为3-5mm，起次要密封作用的外密封层9优选的厚度为2-3mm；粘结层6和8每层厚度 0.25-0.5mm，即可产生较强的粘结性能。内衬层1中内密封层6和外密封层10 为聚乙烯或聚丙烯或交联聚乙烯等，粘结层7和9为粘结性热熔胶。参考图2，绝热层8为短玻璃纤维增强的聚氨酯泡沫塑料，短玻璃纤维16和聚氨酯塑料泡孔15均匀地分布于绝热层8的聚氨酯14中。
抗压层2和抗拉层3主要起承载作用，均由复合材料纤维带绕以一定角度绕管道轴向缠绕而成，相邻两层纤维带缠绕方向相反。抗压层2缠绕角度优选的为±(70-85)°，较高的缠绕角度可充分利用纤维带高强度特性，保证一定抗扭转的前提下，抵抗较高的内外压载荷。抗压层2过大的厚度会引起弯曲性能下降，本实施例抗压层厚度优选为10-30层纤维带，可设置多个抗压层，既保证柔性管具有较高的抗内外性能，又使得管道具有良好的弯曲性能。柔性管采用多个抗压层时，抗压层之间设置抗磨擦层。抗拉层3缠绕角度优选为±(30-55)°，较低的缠绕角度可充分利用纤维带高强度特性，保证一定抗扭转的前提下，抵抗较高的拉伸载荷。抗拉层3的厚度优选为10-30层纤维带，过大的厚度会引起弯曲性能下降。可设置多个抗拉层，既保证柔性管具有较高的抗拉伸性能，又使得管道具有良好的弯曲性能。柔性管采用多个抗拉层时，抗拉层之间设置抗磨擦层。抗压层2和抗拉层3中的纤维带厚度由纤维和热塑性高分子材料经过粘结而成的复合材料，而且纤维的排布均匀。其厚度通常为 0.13-0.3mm。
外保护层4由内至外包括外层密封层11、外层粘结层12和耐磨层13。外层密封层11主要起密封功能，防止外部流体渗入管体；耐磨层13主要起保护管体作用，防止因外部摩擦、碰撞等引起管体受损；外层粘结层12起粘结密封层 11和耐磨层13的作用，保证在温度变化和管道大应变情况下两层结构仍然完全粘结。外保护层4优选厚度为5-9mm。为保证外保护层具有一定的密封性能，外层密封层11优选厚度为2-3mm，外层粘结层12厚度为0.25-0.5mm，即可保证良好的粘结性能，耐磨层13厚度为3-5mm，即可具有良好的保护内部结构的功能。外保护层4中外层密封层10为聚乙烯或聚丙烯等，外层粘结层11为粘结性热熔胶，耐磨层12为尼龙-11或尼龙-12等。
抗摩擦层5用于各层之间，防止结构层由于滑移摩擦产生结构损伤，其材料为尼龙-11或尼龙-12等，抗摩擦层13厚度为1-2.5mm。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (8)
1.一种具有保温隔热功能的复合材料增强柔性管，包括内衬层、抗压层、抗拉层和外保护层，其特征在于：相邻两层之间设有抗摩擦层，所述内衬层由自内向外包括：内密封层、第一粘结层、绝热层、第二粘结层和外密封层。
2.根据权利要求1所述的复合材料增强柔性管，其特征在于：所述绝热层厚度为5-7mm，其材质为聚氨酯泡沫塑料，所述第一、第二粘结层厚度为0.25-0.5mm，其材质为粘结性热熔胶，所述内密封层厚度为3-5mm，所述外密封层厚度为2-3mm，内、外密封层材质为聚乙烯或聚丙烯或交联聚乙烯。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料增强柔性管，其特征在于：所述抗压层和抗拉层均为交错缠绕并热熔粘结而成的纤维带，所述抗压层纤维带层数为10-30层，缠绕角度为±(70-85)°，相邻两层缠绕方向相反，所述抗拉层纤维带层数为10-30层，缠绕角度为±(30-55)°，相邻两层缠绕方向相反。
4.根据权利要求3所述的复合材料增强柔性管，其特征在于：所述纤维带厚度为0.13-0.3mm。
5.根据权利要求3所述的复合材料增强柔性管，其特征在于：所述外保护层自内向外包括：外层密封层、外层粘结层和耐磨层。
6.根据权利要求5所述的复合材料增强柔性管，其特征在于：所述外层密封层厚度为2-3mm，所述外层粘结层厚度为0.25-0.5mm，所述耐磨层厚度为3-5mm。
7.根据权利要求6所述的复合材料增强柔性管，其特征在于：所述外层密封层材质为聚乙烯或聚丙烯，所述外层粘结层材质为粘结性热熔胶，所述耐磨层材质为尼龙-11或尼龙-12。
8.根据权利要求7所述的复合材料增强柔性管，其特征在于：所述抗摩擦层为单层结构，其材质为尼龙-11或尼龙-12，厚度为1-2.5mm。
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| CN201820755597.4U CN208595322U (zh) | 2018-05-21 | 2018-05-21 | 一种具有保温隔热功能的复合材料增强柔性管 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114440015A (zh) * | 2020-11-05 | 2022-05-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种耐高温双马树脂纤维增强非金属油管及其制作方法 |
| CN117146071A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-12-01 | 中国石油大学(北京) | 深海采矿非金属非粘结柔性混输管及其制造方法 |
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- 2018-05-21 CN CN201820755597.4U patent/CN208595322U/zh active Active
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