CN216789471U - 一种lng低温软管管体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种LNG低温软管管体，包括：位于最里层的密封层为无缝波纹钢管；位于次里层的填充层包括填充棉，缠绕于所述密封层；位于填充层外的铠装层为织带，缠绕于所述填充层；位于铠装层外的保冷层为胶带，缠绕于所述铠装层；位于保冷层外的泄漏监测层为耐低温型铠装传感光缆，缠绕于所述保冷层；位于最外层的外防护层，包覆于所述保冷层外周。本实用新型的软管具有耐‑196℃低温，耐压不低于1.2MPa，弯曲半径不高于10倍软管内径，承压能力稳定以及柔顺度较高的特点。

Description

一种LNG低温软管管体

技术领域

本实用新型涉及油气资源储存与运输技术领域，具体涉及一种LNG低温软管管体。

背景技术

LNG(液化天然气)接收终端可分为陆地接收终端和海上接收终端。陆地接收终端目前在世界范围内已得到广泛的应用，并且随着天然气需求的增加仍在快速发展。海上LNG接收终端是近年提出的一种新的接收终端。海上LNG接收终端又可进一步分为浮式接收终端和固定式接收终端，其中固定式接受终端与陆地接收终端类似。根据LNG 接收终端形式的不同，采用的LNG卸料方式也不同。

浮式液化天然气生产储卸装置(LNG Floating Production Storage andoffloading Unit,FLNG)是一种用于海上天然气田开发的浮式生产装置，通过系泊系统定位于海上，具有开采、处理、液化、储存和装卸天然气的功能，并通过与液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船搭配使用，实现海上天然气田的开采和天然气运输。利用FLNG进行海上气田开发结束了海上气田只能采用管道运输上岸的单一模式，节约运输成本，且不占用陆上空间。此外，FLNG还可以在气田开采结束后二次使用，安置于其他天然气田，经济性能较高。

针对我国南海恶劣海况条件，如果现有系泊技术难以有效解决FLNG浮式平台与运输船载体间的差异化运动问题，需要采用特殊设计的低温卸料系统，以满足低温和晃动工况的严苛要求。低温软管输送系统在重量、柔韧性、耐腐蚀性、隔热性等方面综合优势明显，FLNG外输作业时，行之有效的方式是采用串靠系泊，即通过系泊缆与LNG 运输船连接，并使用低温软管连接FLNG与LNG运输船进行卸料，将FLNG存储的LNG 传输至运输船，因此要求低温软管能够承受超低温工况的同时，还需要克服FLNG与 LNG运输船之间相对运动的影响。

因此，如何能够获得柔韧性、耐腐蚀性、隔热性等方面综合优势明显的LNG低温软管管体，成为了该领域的一个难题。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种LNG低温软管管体，以得到高性能的低温软管。

本实用新型提出一种LNG低温软管管体，包括：

位于最里层的密封层为无缝波纹钢管；

位于次里层的填充层包括填充棉，缠绕于所述密封层；

位于填充层外的铠装层为织带，缠绕于所述填充层；

位于铠装层外的保冷层为胶带，缠绕于所述铠装层；

位于保冷层外的泄漏监测层为耐低温型铠装传感光缆，缠绕于所述保冷层；

位于最外层的外防护层，包覆于所述保冷层外周。

根据本实用新型的一种实施方式，所述无缝波纹钢管为304无缝钢管或306无缝钢管旋压成型。

根据本实用新型的一种实施方式，所述填充棉为耐低温波纹型聚烯烃泡沫。

根据本实用新型的一种实施方式，所述填充层还包括玻纤带，所述玻纤带缠绕于所述填充棉。

根据本实用新型的一种实施方式，所述铠装层为芳纶织带，轴向缠绕的角度为20°—25°。

根据本实用新型的一种实施方式，所述保冷层为气凝胶带。

根据本实用新型的一种实施方式，所述耐低温型铠装传感光缆包括内置的1～2芯传感光纤，光纤外依次设置不锈钢螺旋管、高模量凯夫拉芳纶纱(加强件)、编织网及特种塑胶外护套。

根据本实用新型的一种实施方式，所述外防护层包括CPE(氯化聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PA11(尼龙-11)、TPU(聚醚类材料)、PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯) 中的任一种。

根据本实用新型的一种实施方式，所述管体还包括端部接头，所述端部接头包括：设于管体端部的预制内芯、凹型圈、凸型圈、内支撑套、接头外皮和法兰，所述凹型圈设于所述预制内芯的外层，所述凸型圈套在铠装层外并扣压于所述凹型圈对应位置，所述凹型圈和所述凸型圈形成反锁装置，所述内支撑套扣压于所述保冷层上，所述内支撑套焊接于所述预制内芯上，所述接头外皮扣压于所述外防护层上，所述法兰连接所述预制内芯的端部。

根据本实用新型的一种实施方式，所述内支撑套一端预留光缆穿出口。

本实用新型可以获得耐-196℃低温，耐压不低于1.2MPa，弯曲半径不高于10倍软管内径，承压能力稳定以及柔顺度较高的低温软管。

附图说明

图1为本实用新型一实施例低温软管的横截面结构示意图；

图2为本实用新型一实施例波纹管焊接断面示意图；

图3为本实用新型一实施例波纹管波峰焊接点示意图；

图4为本实用新型一实施例端部预制内芯焊接示意图；

图5为本实用新型一实施例聚烯烃泡沫带固定在波纹管上的示意图；

图6为本实用新型一实施例耐低温型铠装传感光缆结构示意图；

图7为本实用新型一实施例铠装层缠绕机示意图；

图8为本实用新型一实施例保冷层缠绕机示意图；

图9为本实用新型一实施例外护层挤出机示意图；

图10为本实用新型一实施例端部接头成型结构示意图；

附图标号：

1-第一断面,2-第二断面，3-R角，4-预制内芯焊接点，5-预制内芯，6-聚烯烃泡沫带，7-光纤；8-加强件，9-不锈钢螺旋管，10-编织网，11-外护套，12-滚轮，13- 笼角缠绕机，14-保冷层缠绕滚轮，15-双层缠带机，16-玻纤带缠绕机，17-挤出机， 18-水箱，19-牵引机，20-凹型圈，21-凸型圈，22-内支撑套，23-接头外皮，24-法兰。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

针对现有LNG低温软管加工技术缺失这一行业亟待解决的关键问题，本实用新型提出一种LNG低温软管管体，以填补现有技术的空白，解决行业关键问题。

首先对LNG低温软管结构进行说明。如图1所示，为低温软管的横截面结构示意图，由图可知低温软管结构由内向外主要包括：密封层a(用于密封低温介质和承载软管的内部压力，使得LNG在密封层内部实现流动输送)、铠装层b(增强软管轴向抗拉力，保证软管的受力强度)、保冷层c(提供低温介质保冷，降低冷损，防止低温软管外部出现霜冻结冰等现象)、泄漏监测层d(对低温软管运行过程进行状态监测，当出现低温介质泄漏时能够及时发现并采取有效防护措施)、外防护层e(保护低温软管，且可以防潮隔离，防止外部水汽渗入软管内部)，各层之间视具体加工方法可设置中间辅助层。以上低温软管各功能层材料均为耐超低温的柔性材料，因此可以保障低温软管具有较大的操作弹性，使得低温软管可以在运行过程实现卷曲收放，便于存储和运输。

基于上述LNG低温软管的结构和功能特性，本实用新型提出了一种LNG低温软管管体成型工艺，以保证上述结构可以实现标准化、产品化：

(1)LNG低温软管管体与成型工艺考虑了软管尺寸的兼容性和操作弹性。以内径8寸低温软管为例，可实现低温软管管体内径200mm-250mm，管体壁厚55mm-85mm，长度为2m-100m范围软管样件；

(2)加工工艺适用于上述软管结构及材料选型，工艺参数可调可控，具体加工装置可根据工艺描述进行设计或选用。

具体地，本实用新型的一种实施方式提出了一种LNG低温软管管体与成型工艺，主要包括：(1)密封层成型工艺，(2)填充层成型工艺，(3)铠装层成型工艺，(4) 保冷层成型工艺，(5)泄漏监测层成型工艺，(6)外防护层成型工艺，(7)接头成型工艺。具体方案如下：

(1)密封层成型工艺

本软管结构的密封层采用无缝波纹管，单节无缝波纹管通过焊接工艺进行连接。

一种实施方式的密封层成型工艺如下：

旋压304无缝钢管或306无缝钢管→波纹成型→氩弧焊接→焊接性能检测。

其中，“旋压304无缝钢管或306无缝钢管”：具体可包含先进行1次旋压开坯处理，然后进行1次真空退火热处理，再进行4次旋压减薄成型，最后进行真空固溶热处理。

开坯处理主要目的在于精整毛坯的表面质量及相关尺寸，保证后续大变形量旋压时材料能具有良好的流动状态，有利于保证最终产品的尺寸精度。

真空退火热处理俗称“软化”处理，其目的是消除旋压变形引起的材料加工硬化。

4次旋压减薄成型通过变形量的合理分配，使厚壁不锈钢管最终减薄成型至目标尺寸。总体减薄率不得超出材料的极限减薄率。

真空固溶热处理在所有道次旋压成型结束后进行，目的是改善材料的微观组织和力学性能。经固溶处理后，相比于旋压后未固溶处理的性能，材料强度有所降低，但塑性显著提升，综合性能比传统波纹管获得较大提升。

波纹成型后，产品的有效长度约为初始长度的三分之一。波高15-19mm，波距 12-13mm，壁厚0.6-1.0mm(可根据实际应用工况对结构进行调整)。

“氩弧焊接”：实际应用时可根据工况条件将多个单节波纹管焊接成所需要的长度。波纹管焊接时，波纹管端面齐头时在内波峰上断开，然后把波峰垂直面磨平，焊接时两个断面(图2所示)即第一断面1和第二断面2的平面要对齐，然后焊接外波峰R角3处，见图3所示。

“焊接性能检测”只对焊缝的气密性进行评估，无需打压检测焊缝强度，以避免波纹管失稳变形影响其使用性能，气密性检测的具体操作为：波纹管充气状态下的浸水实验，在波纹管两端焊接法兰24后进行，充气参数可按行业标准执行，气体压力为 0.2MPa左右，保压3分钟左右。

波纹管在加工外部各层时，提前把加工好的端部接头预制内芯5焊在波纹管上。焊接工艺和波纹管波峰焊接工艺相似，预制内芯焊接点4见图4。接头焊完后做静水压试验。

(2)填充层成型工艺

填充层加工，先把预制好的耐低温波纹型聚烯烃泡沫带6固定在波纹管上，然后用两盘式缠绕机通过缠绕工艺用80X0.2mm(宽度X厚度)的玻纤带把聚烯烃泡沫带6 缠绕固定在波纹管上，见图5所示。

(3)铠装层成型工艺

铠装层作为抗拉层，在加工时，首先把已加工好的25mm(宽度可调)X2mm(厚度可调)芳纶织带用打带机缠绕在线盘上，共24盘。然后按缠绕机一号绞体12盘、二号绞体12盘分别装在缠绕机上，把每盘的张力调节在80-100N之间，然后把每盘接到出线孔，分别牵在出线轮上，把每根芳纶带固定在波纹管预制内芯上。启动主机，轴向缠绕角度20°—25°进行缠绕。根据提前设计好的管体长度，最后把芳纶带缠绕在尾端预制好的接头上，固定好后准备下一道工序的加工。

缠绕机可采用笼角缠绕机13两套，覆带牵引机一套，9.5米滚轮12两套。铠装层缠绕机示意如图7所示。

(4)保冷层成型工艺

保冷层可采用气凝胶带，胶带规格选用厚度5-10mm、宽度100mm，选用双层缠带机加工成型，然后用玻纤带缠绕固定，一次两层。可根据设计厚度来确定缠绕次数，缠绕时张力不低于50N。保冷层缠绕机生产线示意如图8所示，包括位于两侧的保冷层缠绕滚轮14，中间的双层缠带机15和玻纤带缠绕机16。

(5)泄漏监测层成型工艺

采用耐低温型铠装传感光缆缠绕敷设，耐低温型铠装传感光缆内置1～2芯传感光纤7，光纤7外依次由不锈钢螺旋管9、高模量凯夫拉芳纶纱(加强件8)、不锈钢编织网10及特种塑胶外护套11进行保护，光缆敷设方式优选采用螺旋排布，敷设在所述某两层保冷层之间(即在某一层保冷层外部，采用螺旋缠绕的方式敷设)。光缆结构如图6所示。

(6)外防护层成型工艺

外防护层根据CPE(氯化聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PA11(尼龙-11)、TPU (聚醚类材料)、PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)等不同设计材料可适应工况条件的要求，选用相适应规格的挤出机挤出包覆管体。在挤出过程中需要注意挤出聚合物材料的温度特性控制以及冷却，避免挤出缺陷的发生。外防护层挤出机生产线示意如图9 所示，主要包括依次设置的挤出机17、水箱18和牵引机19。

(7)端部接头成型安装工艺

接头的加工与各功能层的加工同时进行。

在预制内芯5焊接完成后时，把加工好的凹型圈20焊接在预制内芯5外部。

在铠装层加工完成后，通过扣压机把加工好的凸型圈21套在芳纶织带上，通过扣压模具，将凸型圈21扣压在凹型圈20对应位置，实现反锁。扣压时不能把芳纶织带卡断，扣压压力一般不超过5Mpa。

铠装层扣压好后，再进行保冷层的加工。

保冷层加工完成后，将预制好的内支撑套22通过扣压机扣压在保冷层上。内支撑套22与预制内芯5焊接固定。内支撑套22一端预留光缆穿出口。

内支撑套22扣压焊接完成之后，进行外防护层的加工。

外防护层加工完成后，将预制好的接头外皮23通过扣压机扣压在外防护层上。

接头外皮23扣压完成后，将法兰24焊在预制内芯上。最后再做静水压试验，试验压力不超过设计压力的1.5倍，可采用液压驱动方式进行扣压。接头加工示意图见图10所示。

本实用新型上述实施方式中的材料或参数可根据需要进行调整。上述实施方式中的加工设备可采用现有技术实现，此处不再赘述。

同时，本实用新型得到了上述工艺成型的低温软管管体，包括

位于最里层的密封层a为无缝波纹钢管；

位于次里层的填充层f包括填充棉，缠绕于所述密封层a；

位于填充层外的铠装层b为织带，缠绕于所述填充层f；

位于铠装层外的保冷层c为胶带，缠绕于所述铠装层b；

位于保冷层外的泄漏监测层d为耐低温型铠装传感光缆，缠绕于所述保冷层c；

位于最外层的外防护层e，包覆于所述保冷层c外周。

本软管管体耐-196℃低温，耐压不低于1.2MPa，弯曲半径不高于10倍软管内径，承压能力稳定以及柔顺度较高。

针对现有LNG低温输送系统面临的加工工艺与方法缺失这一行业亟待解决的关键问题，本实用新型人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出的上述LNG低温软管及加工工艺，填补了现有技术的空白，解决了行业的关键问题。

需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

此外，在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，各实施方式都可根据需要进行组合或删减，附图中并非所有部件都是必要设置，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所述的这些实施例，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LNG低温软管管体，其特征在于，包括：

位于最里层的密封层为无缝波纹钢管；

位于次里层的填充层包括填充棉，缠绕于所述密封层；

位于填充层外的铠装层为织带，缠绕于所述填充层；

位于铠装层外的保冷层为胶带，缠绕于所述铠装层；

位于保冷层外的泄漏监测层为耐低温型铠装传感光缆，缠绕于所述保冷层；

位于最外层的外防护层，包覆于所述保冷层外周。

2.根据权利要求1所述的LNG低温软管管体，其特征在于，所述无缝波纹钢管为304无缝钢管或306无缝钢管旋压成型。

3.根据权利要求1或2所述的LNG低温软管管体，其特征在于，所述填充棉为耐低温波纹型聚烯烃泡沫带。

4.根据权利要求3所述的LNG低温软管管体，其特征在于，所述填充层还包括玻纤带，所述玻纤带缠绕于所述填充棉。

5.根据权利要求1或2或4所述的LNG低温软管管体，其特征在于，所述铠装层为芳纶织带，轴向缠绕的角度为20°—25°。

6.根据权利要求1或2或4所述的LNG低温软管管体，其特征在于，所述保冷层为气凝胶带。

7.根据权利要求1或2或4所述的LNG低温软管管体，其特征在于，所述耐低温型铠装传感光缆包括内置的1～2芯传感光纤，光纤外依次设置不锈钢螺旋管、高模量凯夫拉芳纶纱、编织网及特种塑胶外护套。

8.根据权利要求1或2或4所述的LNG低温软管管体，其特征在于，所述外防护层包括氯化聚乙烯、高密度聚乙烯、尼龙-11、聚醚类材料、聚氯乙烯、聚乙烯中的任一种。

9.根据权利要求1或2或4所述的LNG低温软管管体，其特征在于，所述管体还包括端部接头，所述端部接头包括：设于管体端部的预制内芯、凹型圈、凸型圈、内支撑套、接头外皮和法兰，所述凹型圈设于所述预制内芯的外层，所述凸型圈套在所述铠装层外并扣压于所述凹型圈对应位置，所述凹型圈和所述凸型圈形成反锁装置，所述内支撑套扣压于所述保冷层上，所述内支撑套焊接于所述预制内芯上，所述接头外皮扣压于所述外防护层上，所述法兰连接所述预制内芯的端部。

10.根据权利要求9所述的LNG低温软管管体，其特征在于，所述内支撑套一端预留光缆穿出口。

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