RU178047U1 - HIGH-PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE - Google Patents

HIGH-PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE Download PDF

Info

Publication number
RU178047U1
RU178047U1 RU2017111236U RU2017111236U RU178047U1 RU 178047 U1 RU178047 U1 RU 178047U1 RU 2017111236 U RU2017111236 U RU 2017111236U RU 2017111236 U RU2017111236 U RU 2017111236U RU 178047 U1 RU178047 U1 RU 178047U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polymer
pipe
tapes
reinforcing
winding
Prior art date
Application number
RU2017111236U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Викторович Робин
Татьяна Андреевна Робина
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Промтехнологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Промтехнологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Промтехнологии"
Priority to RU2017111236U priority Critical patent/RU178047U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU178047U1 publication Critical patent/RU178047U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00Rigid pipes
    • F16L9/02Rigid pipes of metal
    • F16L9/04Reinforced pipes

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазовой отрасли, в частности к многослойным полимерным армированным трубам, которые могут быть использованы для сбора и транспортировки нефти, воды, газа, химических реагентов. Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение удельного веса трубы при сохранении прочностных характеристик, снижение времени на монтаж и обслуживание трубопровода, увеличение срока службы трубопровода. Полимерная армированная труба содержит последовательно нанесенные на наружную поверхность полимерной трубы армированный слой и внешнюю полимерную оболочку, при этом армирующий слой выполнен из четырех последовательно спирально намотанных повивов армирующих полимерных лент.The utility model relates to the oil and gas industry, in particular to multilayer polymer reinforced pipes that can be used to collect and transport oil, water, gas, chemicals. The technical result of the claimed utility model is to reduce the specific gravity of the pipe while maintaining the strength characteristics, reducing the time for installation and maintenance of the pipeline, increasing the life of the pipeline. The reinforced polymer pipe comprises a reinforced layer and an outer polymer shell successively applied to the outer surface of the polymer pipe, the reinforcing layer being made of four sequentially spirally wound coils of reinforcing polymer tapes.

Description

Полезная модель относится к нефтегазовой отрасли, в частности к многослойным полимерным армированным трубам, которые могут быть использованы для сбора и транспортировки нефти, воды, газа, химических реагентов.The utility model relates to the oil and gas industry, in particular to multilayer polymer reinforced pipes that can be used to collect and transport oil, water, gas, chemicals.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Известны трубы с неметаллическим сердечником, покрытым многослойной оболочкой из навитой металлической ленты (SU 185161 A1, опубл. 30.07.1966). Металлическая лента имеет ступенчатую форму в поперечном сечении.Known pipes with a non-metallic core covered with a multilayer sheath of wound metal tape (SU 185161 A1, publ. 30.07.1966). The metal strip has a stepped shape in cross section.

Недостатком данной конструкции можно считать большую жесткость трубы, так как металлическая лента имеет ступенчатую форму и прикрепляется к сердечнику по плоскости с помощью клея. Следствием большой жесткости трубы будут большой радиус изгиба и невозможность намотки на барабан. Создание ступенчатой формы возможно только для пластичной ленты, что уменьшает механическую прочность конструкции в целом.The disadvantage of this design can be considered the greater rigidity of the pipe, since the metal tape has a stepped shape and is attached to the core along the plane with glue. The consequence of the large stiffness of the pipe will be a large bending radius and the inability to wind on a drum. Creating a step shape is possible only for plastic tape, which reduces the mechanical strength of the structure as a whole.

Известна неметаллическая труба, состоящая из армирующего металлического ленточного каркаса с витками внахлест на ширину не менее половины ширины ленты и наполнителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и термостойкости, каркас имеет форму винтового коноида с зазором между витками, а его лента поперечно профилирована (SU 1200066 A1, опубл. 23.12.1985).Known non-metallic pipe, consisting of a reinforcing metal tape frame with overlaps with a width of at least half the width of the tape and filler, characterized in that, in order to increase strength and heat resistance, the frame has the shape of a screw conoid with a gap between the turns, and its tape is transversely profiled (SU 1200066 A1, publ. 12/23/1985).

Недостатком данной конструкции можно считать крупные размеры такого каркаса и, как следствие, невозможность выполнения многослойной конструкции. Прочности однослойного каркаса будет недостаточно для обеспечения сопротивления высокому давлению внутри трубы. Обеспечить многослойную намотку каркаса такой формы и объединение его в одну компактную и надежную конструкцию трубы невозможно. The disadvantage of this design can be considered the large dimensions of such a frame and, as a consequence, the inability to perform a multilayer structure. The strength of the single-layer frame will not be enough to provide resistance to high pressure inside the pipe. It is impossible to provide multilayer winding of a frame of such a shape and combining it into one compact and reliable pipe design.

Известна конструкция гибкой армированной трубы, которая имеет наружный слой и один внутренний слой, выполненные из полимерного материала, между которыми расположен, по меньшей мере, один армирующий слой, выполненный из стальной ленты, покрытой, по меньшей мере, с одной стороны адгезивом (RU 151014 U1, опубл. 20.03.2015).A known design of a flexible reinforced pipe, which has an outer layer and one inner layer made of polymer material, between which is located at least one reinforcing layer made of a steel tape coated on at least one side with an adhesive (RU 151014 U1, published March 20, 2015).

Недостатками конструкции данной трубы можно считать применение в качестве армирующего слоя только стальной ленты и очень малое отношение толщины стальной ленты к внутреннему диаметру трубы, которое составляет 0,0006-0,002.The disadvantages of the design of this pipe can be considered the use of only steel tape as the reinforcing layer and a very small ratio of the thickness of the steel tape to the inner diameter of the pipe, which is 0.0006-0.002.

Известна многослойная труба, раскрытая в RU 120183 U1, опубл. 10.09.2012 (прототип). Многослойная труба содержит внутреннюю полимерную трубу, армирующую систему из высокопрочных нитей, которые могут быть объединены в группы, формирующие ленты.Known multilayer pipe disclosed in RU 120183 U1, publ. 09/10/2012 (prototype). The multilayer pipe contains an inner polymer pipe reinforcing a system of high-strength filaments, which can be combined into groups forming ribbons.

Многослойная труба обладает следующими недостатками:A multilayer pipe has the following disadvantages:

-вследствие армирования трубы-основы полимерными нитями возникает возможность неравномерного распределения нитей и появления локальных мест с низкой плотность их намотки, что соответственно приведет к снижению прочностных характеристик в этих местах.- due to the reinforcement of the base pipe with polymer threads, there is the possibility of an uneven distribution of the threads and the appearance of local places with a low density of their winding, which accordingly will lead to a decrease in the strength characteristics in these places.

- для преодоления этого недостатка необходимо кратно увеличивать количество армирующих нитей, либо объединять армирующие нити в ленты путем их переплетения, вводить в конструкцию продольные нити, которые также переплетаются с основными навитыми слоями армирующих нитей.- to overcome this drawback, it is necessary to increase the number of reinforcing threads by a multiple, or to combine reinforcing threads into ribbons by weaving them, to introduce longitudinal threads into the structure, which are also intertwined with the main wound layers of reinforcing threads.

- формирование лент из элементарных нитей и их взаимное переплетение крайне усложняют саму конструкцию армированной трубы и технологический процесс ее изготовления.- the formation of tapes from elementary threads and their mutual interweaving extremely complicate the very design of the reinforced pipe and the technological process of its manufacture.

Известна гибкая полимерная армированная труба, раскрытая в RU 165000 U1, опубл. 27.09.2016, (прототип). Труба содержит внутренний и наружный слой, выполненные из полимерного материала, между которыми расположен армирующий слой из металлических лент, спирально намотанных 4-мя повивами, причем первые два повива металлических лент имеют одинаковое направление, а последующие повивы имеют противоположное направление, причем угол повивов металлических лент относительно оси трубы имеет величину 55°±5%, а между металлическими лентами одного повива имеется зазор, составляющий от 5 до 15% от ширины ленты, толщина которой составляет 0,3-1,5мм. Known flexible polymer reinforced pipe disclosed in RU 165000 U1, publ. 09/27/2016, (prototype). The pipe contains an inner and outer layer made of a polymeric material, between which there is a reinforcing layer of metal tapes spirally wound with 4 coils, the first two coils of metal bands having the same direction, and the subsequent coils having the opposite direction, with the angle of the coils of metal tapes relative to the axis of the pipe, it has a value of 55 ° ± 5%, and there is a gap between the metal tapes of one winding, comprising 5 to 15% of the width of the tape, the thickness of which is 0.3-1.5 mm.

Недостатками гибкой полимерной армированной трубы являются:The disadvantages of a flexible polymer reinforced pipe are:

- применение в качестве армирующего слоя только металлических лент снижает эксплуатационные характеристики трубы в части весовых характеристик и теплопроводности;- the use as a reinforcing layer of only metal tapes reduces the operational characteristics of the pipe in terms of weight characteristics and thermal conductivity;

- в конструкции рассматриваемой трубы имеется два повива металлических лент в одном направлении, затем два повива металлических лент в другом направлении, что ограничивает возможности применять другой порядок армирования;- in the design of the pipe in question there are two coils of metal tapes in one direction, then two coils of metal tapes in the other direction, which limits the ability to use a different reinforcement order;

- несмотря на то, что теплопроводность рассматриваемой трубы за счет полимерных слоев ниже, чем у металлических труб, однако рассматриваемые трубы по этому показателю будут уступать металлическим трубам с теплоизолирующим покрытием.- despite the fact that the thermal conductivity of the pipe under consideration due to the polymer layers is lower than that of metal pipes, however, the pipes under consideration will be inferior in this indicator to metal pipes with a heat-insulating coating.

РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИDISCLOSURE OF A USEFUL MODEL

Задачей заявленной полезной модели является разработка гибкой высоконапорной полимерной армированной трубы, обладающей высокими эксплуатационными свойствами.The objective of the claimed utility model is the development of a flexible high-pressure polymer reinforced pipe with high performance properties.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности трубы при сохранении массогабаритных характеристик, снижение трудоемкости при изготовлении трубы, снижение времени на монтаж и обслуживание трубопровода, увеличение срока службы трубопровода.The technical result of the claimed utility model is to increase the reliability of the pipe while maintaining weight and size characteristics, reduce the complexity in the manufacture of the pipe, reduce the time for installation and maintenance of the pipeline, increase the life of the pipeline.

Указанный технический результат достигается за счет того, что высоконапорная полимерная армированная труба содержит последовательно нанесенные на наружную поверхность полимерной трубы армированный слой и внешнюю полимерную оболочку, при этом армирующий слой выполнен из четырех последовательно спирально намотанных повивов армирующих полимерных лент.The specified technical result is achieved due to the fact that the high-pressure polymer reinforced pipe contains a reinforced layer and an external polymer shell successively applied to the outer surface of the polymer pipe, while the reinforcing layer is made of four sequentially wound coils of reinforcing polymer tapes.

Между армирующими лентами каждого повива выполнен зазор.A gap is made between the reinforcing tapes of each midwife.

По крайней мере, один повив армирующих лент имеет противоположное направление намотки.At least one coil of reinforcing tapes has an opposite winding direction.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:The invention will be more clear from the description, which is not restrictive and given with reference to the accompanying drawings, which depict:

Фиг. 1 – высоконапорная гибкая полимерная армированная труба с двухслойным покрытием.FIG. 1 - high-pressure flexible polymer reinforced pipe with a two-layer coating.

1 – полимерная труба; 2 – первый повив армирующих лент; 3 – второй повив армирующих лент; 4 – третий повив армирующих лент; 5 – четвертый повив армирующих лент; 6 – зазоры; 7 – внешняя полимерная оболочка.1 - polymer pipe; 2 - the first winding of reinforcing tapes; 3 - the second winding of reinforcing tapes; 4 - the third winding of reinforcing tapes; 5 - the fourth winding of reinforcing tapes; 6 - gaps; 7 - the outer polymer shell.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF A USEFUL MODEL

Высоконапорная полимерная армированная труба (1) содержит последовательно нанесенные на наружную поверхность полимерной трубы (1) армированный слой и внешнюю полимерную оболочку (7), при этом армирующий слой выполнен из четырех последовательно спирально намотанных повивов (2-5) армирующих полимерных лент.The high-pressure polymer reinforced pipe (1) contains a reinforced layer and an external polymer shell (7) sequentially applied to the outer surface of the polymer pipe (1), while the reinforcing layer is made of four sequentially wound coils (2-5) of reinforcing polymer tapes.

Между армирующими лентами каждого повива (2-5) выполнен зазор (6).Between the reinforcing tapes of each winding (2-5), a gap (6) is made.

По крайней мере, один повив (3-5) армирующих лент имеет противоположное направление намотки по сравнению с ниже намотанным повивом.At least one winding (3-5) of reinforcing tapes has an opposite winding direction compared to a lower winding winding.

Полимерная труба (1) – внутренний слой, составляющий основу трубы, и внешняя полимерная оболочка (7) изготовлены из коррозионно-стойкого полимерного материала, выбранного из группы: полиэтилен, полиамид, сверхвысокомолекулярный полиэтилен, поливинилхлорид.Polymer pipe (1) - the inner layer that forms the basis of the pipe, and the outer polymer shell (7) are made of a corrosion-resistant polymer material selected from the group: polyethylene, polyamide, ultra high molecular weight polyethylene, polyvinyl chloride.

В качестве армирующих полимерных лент применяют полимерный материал, выбранный из группы: полиэфир, полиолефины, сверхвысокомолекулярный полиэтилен.As reinforcing polymer tapes, a polymer material selected from the group: polyester, polyolefins, ultra-high molecular weight polyethylene is used.

Применяют ленты толщиной 0,5-2,0 мм, шириной – 20-95 мм. Обоснование толщины и ширины применяемых лент приведено ниже.Apply tapes with a thickness of 0.5-2.0 mm, a width of 20-95 mm. Justification of the thickness and width of the applied tapes is given below.

Заявленную высоконапорную полимерную армированную трубу изготавливают следующим образом.The claimed high-pressure polymer reinforced pipe is made as follows.

Для изготовления полимерной трубы (1) – внутреннего слоя, составляющего основу трубы, применяют экструдер, в который загружают полимерный материал, например, полиэтилен и нагревают до вязко-текучего состояния и выдавливается через формующую головку в виде непрерывной полимерной трубы (1), которая образует внутренний слой, составляющий основу трубы. Получаемую трубу наматывают на технологический барабан. Внешний диаметр трубы при этом составляет от 40 до 219 мм, толщина стенки от 3 до 20 мм. Конкретная толщина стенки выбирается по параметру SDR (отношение внешнего диаметра трубы к толщине стенки), который в технике обычно составляет величину от 6 до 17. Далее полимерная труба (1) подается в узел намотки повивов полимерных лент, в котором внешняя поверхность полимерной трубы (1) покрывается четырьмя повивами (2-5) полимерных лент, например, из полиэтилентерефталата путем намотки при помощи крутильной машины, при угле намотки ленты, составляющим 55°±5%. При намотке полимерных лент по крайней мере один повив (3-5) имеет противоположное направление намотки, например, второй повив (3) имеет противоположное направление намотки по отношению к первому повиву (2), третий и четвертый повивы (4, 5) имеют направление намотки, совпадающее с первым повивом (2), или, например, в соответствии еще с одним вариантом намотки: первый и второй повивы (2,3) наматываются в одну сторону, а третий и четвертые повивы (4,5) имеет противоположное направление намотки. Намотка повивов (2-5) полимерных лент осуществляют таким образом, что между полимерными лентами каждого повива (2) выполнен зазор, составляющий 5-10 % от ширины ленты, а зазор ниже намотанного повива закрывается выше намотанным повивом. После узла намотки повивов полимерных лент стальная труба (1) с четырьмя намотанными повивами (2-5) подается в экструдер для нанесения внешней полимерной оболочки (6), в котором при помощи экструзии на четвертый повив (5) полимерной ленты наносится сплошной полимерный слой, например, полиэтилен, образующий внешнюю полимерную оболочку (6) полимерной трубы (1). Толщина полимерной оболочки выбирается также на основе параметра SDR, показатели которого в этом случае имеют величину от 5 до 15. Т.к. ленты армирующего слоя имеют толщину до 2 мм, и при этом во внешнем повиве имеются зазоры между лентами, на внешней полимерной оболочке при экструдировании могут проявляться неровности, вызванные этими зазорами. Для выравнивания поверхности внешнего слоя армирующих элементов может применяться повив из тонких лент, например, полиэтиленовых, полипропиленовых или полиэтилентерефталатных. Толщина этих лент имеет величину от 0,2 до 0,6 мм. На окончательной операции гибкая полимерная армированная труба, содержащая 4 повива полимерных лент и внешнюю полимерную оболочку наматывается в бухту или на транспортные барабаны. Непрерывная длина, наматываемая на транспортный барабан, заявленной гибкой полимерной армированной трубы диаметром 40 мм, может составлять 2500 м, а при диаметре 170 мм – 200 м.For the manufacture of polymer pipe (1) - the inner layer that forms the basis of the pipe, an extruder is used, in which polymer material is loaded, for example, polyethylene and heated to a viscous-flowing state and extruded through a forming head in the form of a continuous polymer pipe (1), which forms the inner layer that forms the base of the pipe. The resulting pipe is wound on a process drum. The external diameter of the pipe is from 40 to 219 mm, the wall thickness is from 3 to 20 mm. The specific wall thickness is selected by the SDR parameter (the ratio of the external diameter of the pipe to the wall thickness), which is usually 6 to 17 in the technique. Next, the polymer pipe (1) is fed to the winding unit of the polymer tape wound, in which the outer surface of the polymer pipe (1 ) is covered with four coils (2-5) of polymer tapes, for example, of polyethylene terephthalate by winding using a twisting machine, with a tape winding angle of 55 ° ± 5%. When winding polymer tapes, at least one winding (3-5) has the opposite winding direction, for example, the second winding (3) has the opposite winding direction with respect to the first winding (2), the third and fourth windings (4, 5) have a direction winding, which coincides with the first winding (2), or, for example, in accordance with another variant of winding: the first and second windings (2,3) are wound in one direction, and the third and fourth windings (4,5) have the opposite direction of winding . The winding of the coils (2-5) of polymer tapes is carried out in such a way that a gap is made between the polymeric tapes of each cove (2), amounting to 5-10% of the width of the tape, and the gap below the wound coils is closed above the wound coils. After the unit for winding the coils of polymer tapes, a steel pipe (1) with four coiled coils (2-5) is fed into the extruder for applying the outer polymer sheath (6), in which a continuous polymer layer is applied by extrusion onto the fourth coil (5) of the polymer tape, for example, polyethylene forming the outer polymer shell (6) of the polymer pipe (1). The thickness of the polymer shell is also selected based on the SDR parameter, the indicators of which in this case are from 5 to 15. Since the ribbons of the reinforcing layer have a thickness of up to 2 mm, and in this case there are gaps between the ribbons in the outer coil, and irregularities caused by these gaps may appear on the outer polymer shell during extrusion. For leveling the surface of the outer layer of reinforcing elements, twisting of thin tapes, for example, polyethylene, polypropylene or polyethylene terephthalate, can be used. The thickness of these tapes is between 0.2 and 0.6 mm. In the final operation, a flexible polymer reinforced pipe containing 4 coils of polymer tapes and an outer polymer shell is wound into a bay or onto transport drums. The continuous length wound around the transport drum of the claimed flexible polymer reinforced pipe with a diameter of 40 mm can be 2500 m, and with a diameter of 170 mm, 200 m.

Основными характеристиками прочности для напорной полимерной трубы являются характеристики максимального давления, которое может выдерживать труба и прочности на разрыв. В предлагаемой полезной модели эти характеристики достигаются следующим образом. В условиях, когда в качестве армирующей системы применяется высокопрочный материал – сплошная полимерная лента, армирующая система воспринимает на себя всю возникающую от действия внутреннего давления нагрузку, а полимерные слои, в силу больших коэффициентов относительного удлинения и малой деформации армирующей системы, нагружены незначительно. В связи с этим, прочностные свойства таких труб в первую очередь определяются соответствующими характеристиками сплошной полимерной ленты, а выбор параметров армирующей системы: толщина ленты, количество слоев лент, предел прочности материала, из которого изготовлена лента может быть проведен без учета прочностных и деформационных характеристик полимерных слоев. Для расчета армирующей системы на внутреннее гидростатическое давление используем формулу:The main strength characteristics for a pressure polymer pipe are the characteristics of the maximum pressure that the pipe and tensile strength can withstand. In the proposed utility model, these characteristics are achieved as follows. Under conditions when a high-strength material is used as a reinforcing system - a continuous polymer tape, the reinforcing system takes on all the load arising from the action of internal pressure, and the polymer layers, due to the large coefficients of relative elongation and small deformation of the reinforcing system, are slightly loaded. In this regard, the strength properties of such pipes are primarily determined by the corresponding characteristics of a continuous polymer tape, and the choice of reinforcing system parameters: tape thickness, number of tape layers, tensile strength of the material from which the tape is made can be carried out without taking into account the strength and deformation characteristics of polymer layers. To calculate the reinforcing system for internal hydrostatic pressure, we use the formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где Р – внутреннее давление в трубе;where P is the internal pressure in the pipe;

DH – наружный диаметр трубы;D H is the outer diameter of the pipe;

е – минимальная толщина стенки трубы;e is the minimum wall thickness of the pipe;

σ – временное сопротивление разрыву сплошной полимерной ленты.σ is the tensile strength of a continuous polymer tape.

Для примера возьмем две конструкции гибкой полимерной армированной трубы:For example, take two designs of a flexible polymer reinforced pipe:

Конструкции выполнены в соответствии с предлагаемой полезной моделью, где в качестве армирующих элементов применена сплошная полимерная (полиэтилентерефталатная) лента с допустимым напряжением на разрыв 400 МПа и толщиной от 0,5 до 2,0 мм. Результаты расчетов приведены в таблице 1. Ширина ленты выбирается таким образом, чтобы при намотке повивов ленты на трубу между лентами одного повива оставался зазор в 5-15% от ширины ленты. Например при диаметре намотки 110мм и шести лентах ширина ленты должна составлять 28 мм, а при 4 лентах 44 мм. Угол намотки лент при этом может составлять от 50 до 60 градусов. Данный угол намотки выбирается для обеспечения равнопрочности армирующих элементов в радиальном и осевом направлениях. Известно, что условие равнопрочности определяется выражением: tg2(ц)=2, где ц≈55° – угол повива полимерных лент к оси трубы. Слои полимерной ленты, уложенные во взаимно противоположных направлениях под углом ц≈55° обеспечивают равнопрочность системы армирования к действию внутреннего давления в осевом и радиальном направлении. На практике сложно обеспечить точный угол повивов металлических лент, поэтому он выбирается некоторой погрешностью, например в 10%.The constructions are made in accordance with the proposed utility model, where solid polymer (polyethylene terephthalate) tape with a tensile strength of 400 MPa and a thickness of 0.5 to 2.0 mm is used as reinforcing elements. The calculation results are shown in table 1. The width of the tape is selected so that when winding coils of tape on the pipe between the tapes of one coils there is a gap of 5-15% of the width of the tape. For example, with a winding diameter of 110 mm and six tapes, the width of the tape should be 28 mm, and with 4 tapes 44 mm. The angle of winding tapes can be from 50 to 60 degrees. This winding angle is selected to ensure equal strength of the reinforcing elements in the radial and axial directions. It is known that the condition of equal strength is determined by the expression: tg 2 (c) = 2, where c ≈ 55 ° is the angle of winding of polymer tapes to the axis of the pipe. The layers of polymer tape laid in mutually opposite directions at an angle of ≈ 55 ° provide equal strength of the reinforcement system to the action of internal pressure in the axial and radial directions. In practice, it is difficult to ensure the exact angle of the meanings of metal tapes, so it is chosen by a certain error, for example, at 10%.

Как показали расчеты, подтвержденные экспериментами, заявленная гибкая армированная полимерная труба позволяет снизить удельный вес трубы (см. табл. 1) при сохранении прочностных характеристик (см. табл. 2), по сравнению с прототипом, в котором в качестве армированных лент используют металлические ленты.As the calculations confirmed by experiments showed, the claimed flexible reinforced polymer pipe allows to reduce the specific gravity of the pipe (see table. 1) while maintaining the strength characteristics (see table. 2), compared with the prototype, in which metal tapes are used as reinforced tapes .

Таблица 1Table 1

Figure 00000002
Figure 00000002

Таблица 2table 2

Figure 00000003
Figure 00000003

Таким образом, учитывая, что наиболее востребованными трубами в нефтегазовом секторе являются трубы на давление до 150 бар, подобранная для армирующей системы сплошная полимерная лента обеспечивает прочностные характеристики трубопровода, который можно отнести к классу высоконапорных.Thus, given that the most popular pipes in the oil and gas sector are pipes with a pressure of up to 150 bar, a continuous polymer tape selected for the reinforcing system provides strength characteristics of the pipeline, which can be classified as high-pressure.

Заявленная высоконапорная полимерная армированная труба изготавливается большими длинами и поставляется на барабанах, поэтому для правильной работы армирующего слоя трубы – повивов сплошных полимерных лент при изгибах трубопровода, необходимо обеспечить смещение повивов относительно друг друга. При изгибе трубы участки сплошных полимерных лент, расположенные на внутреннем радиусе намотки на транспортный барабан сжимаются, а участки сплошных полимерных лент, расположенные на внешнем радиусе намотки на транспортный барабан растягиваются. Т.к. армирующие ленты имеют высокий модуль упругости и не могут растягиваться/сжиматься происходит взаимное смещение лент относительно друг друга и изменение зазоров между ними в повивах без изменения геометрических размеров самих лент. Соответственно при намотке на транспортный барабан на внешнем радиусе зазоры немного увеличиваются, а на внутреннем немного уменьшаются – за счет этого в сплошной полимерной ленте не возникает напряжений при изгибе трубопровода. Таким образом, наличие зазоров в повиве лент позволяет сохранить геометрию трубы и избежать возможной деформации сплошных полимерных армирующих лент. На практике зазоры между лентами рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить намотку или укладку трубопровода с минимально допустимым радиусом изгиба без нарушения прочностных характеристик армирующего слоя.The claimed high-pressure polymer reinforced pipe is manufactured in large lengths and is delivered on drums, therefore, for the correct operation of the reinforcing layer of the pipe - coils of continuous polymer tapes when bending the pipeline, it is necessary to ensure the displacement of the coils relative to each other. When the pipe bends, sections of continuous polymer tapes located on the inner radius of the winding on the transport drum are compressed, and sections of continuous polymer tapes located on the outer radius of the winding on the transport drum are stretched. Because the reinforcing tapes have a high modulus of elasticity and cannot stretch / contract, the tapes move relative to each other and the gaps between them in the coils change without changing the geometric dimensions of the tapes themselves. Accordingly, when winding onto a transport drum, the gaps slightly increase on the outer radius, and decrease slightly on the inner one - due to this, stresses do not arise in a continuous polymer tape when the pipeline bends. Thus, the presence of gaps in the coils of tapes allows you to save the geometry of the pipe and to avoid the possible deformation of continuous polymer reinforcing tapes. In practice, the gaps between the tapes are calculated in such a way as to ensure winding or laying of the pipeline with a minimum bending radius without violating the strength characteristics of the reinforcing layer.

Высоконапорные полимерные армированные трубы обладают некоторыми характеристиками, обуславливающими более высокую производительность и низкую стоимость по сравнению с жесткими стальными трубами. Главной характеристикой является простота монтажа и замены, типичные для катушечной гибкой продукции. Большая длина труб позволяет минимизировать количество точек сварки и соединений, обеспечивая максимальную надежность и срок службы трубопровода. Высоконапорные полимерные армированные трубы обладают высокой внутренней и внешней коррозийной стойкостью за счет отсутствия металлических элементов, обеспечивая долговечность и сводя к нулю необходимость антикоррозийной защиты и регулярных осмотров, необходимых при применении стальных труб.High-pressure polymer reinforced pipes have some characteristics that lead to higher productivity and lower cost compared to hard steel pipes. The main characteristic is the ease of installation and replacement, typical of bobbin flexible products. The large length of the pipes minimizes the number of welding points and joints, providing maximum reliability and service life of the pipeline. High-pressure polymer reinforced pipes have high internal and external corrosion resistance due to the absence of metal elements, ensuring durability and nullifying the need for corrosion protection and regular inspections required when using steel pipes.

Высоконапорные полимерные армированные трубы могут использоваться для наземного монтажа или для траншейной укладки, а также с применением наклонно-направленного бурения или метода восстановления трубопровода, при котором труба протягивается сквозь обычный поврежденный стальной трубопровод. Высоконапорные полимерные армированные трубы идеально подходят для восстановления трубопроводов благодаря наличию возможности сохранения давления и независимости от структурной целостности трубопровода, сквозь который она протягивается. Применение методов заглубления позволяет минимизировать воздействие на окружающую среду, снижая степень воздействия на верхний слой почвы.High-pressure polymer reinforced pipes can be used for surface mounting or for trench laying, as well as using directional drilling or a pipeline restoration method in which the pipe is pulled through a normal damaged steel pipe. High-pressure polymer reinforced pipes are ideally suited for pipeline restoration due to the possibility of maintaining pressure and independence from the structural integrity of the pipeline through which it extends. The use of deepening methods allows minimizing the impact on the environment, reducing the degree of impact on the topsoil.

Высоконапорные полимерные армированные трубы могут также устанавливаться над поверхностью земли и идеальны для применения в областях с суровыми климатическими условиями, таких как тундра, где отрытый трубопровод может быть установлен с минимальным применением инфраструктуры, например, опор, и во многих случаях может быть установлена в местах, не оборудованных доступом для транспорта.High-pressure polymer reinforced pipes can also be installed above the ground and are ideal for applications in harsh climatic conditions, such as the tundra, where an open pipeline can be installed with minimal use of infrastructure, such as supports, and in many cases can be installed in places not equipped with access for transport.

Заявленная высоконапорная полимерная армированная труба по сравнению с прототипом имеет меньший коэффициент теплопередачи, что обеспечивает меньшие тепловые потери транспортируемого флюида, например, коэффициент теплопроводности для различных металлов составляет от 35 до 400 Вт/(м⋅К), а аналогичный коэффициент для полимеров в среднем имеет показатель 0,36 Вт/(м⋅К).The claimed high-pressure polymer reinforced pipe in comparison with the prototype has a lower heat transfer coefficient, which provides lower heat loss of the transported fluid, for example, the thermal conductivity for various metals is from 35 to 400 W / (m⋅K), and the same coefficient for polymers on average has indicator 0.36 W / (m⋅K).

Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать ограниченным по объему только ниже следующей формулой изобретения.A utility model has been disclosed above with reference to a specific embodiment. For specialists, other embodiments of the utility model that do not change its essence, as disclosed in the present description, may be obvious. Accordingly, a utility model should be considered limited in scope only below by the following claims.

Claims (4)

1. Высоконапорная полимерная армированная труба, содержащая последовательно нанесенные на наружную поверхность полимерной трубы армированный слой и внешнюю полимерную оболочку, отличающаяся тем, что армирующий слой выполнен из четырех последовательно спирально намотанных повивов армирующих полимерных лент.1. A high-pressure polymer reinforced pipe containing a reinforced layer and an outer polymer shell successively applied to the outer surface of the polymer pipe, characterized in that the reinforcing layer is made of four sequentially spirally wound coils of reinforcing polymer tapes. 2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что между армирующими лентами каждого повива выполнен зазор.2. The pipe according to claim 1, characterized in that a gap is made between the reinforcing tapes of each winding. 3. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, один повив армирующих лент имеет противоположное направление намотки.3. The pipe according to claim 1, characterized in that at least one winding of the reinforcing tapes has the opposite direction of winding. 4. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что по внешнему повиву армирующего слоя наложен дополнительный повив из тонких полимерных лент толщиной 0,2-0,6 мм.4. The pipe according to claim 1, characterized in that, according to the outer layer of the reinforcing layer, an additional layer of thin polymer tapes 0.2-0.6 mm thick is applied.
RU2017111236U 2017-04-04 2017-04-04 HIGH-PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE RU178047U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111236U RU178047U1 (en) 2017-04-04 2017-04-04 HIGH-PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111236U RU178047U1 (en) 2017-04-04 2017-04-04 HIGH-PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU178047U1 true RU178047U1 (en) 2018-03-21

Family

ID=61703684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111236U RU178047U1 (en) 2017-04-04 2017-04-04 HIGH-PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU178047U1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3907785A1 (en) * 1989-03-10 1990-09-13 Gerhard Rosenberg Plastic pipe and process for its production
RU2183784C1 (en) * 2001-01-05 2002-06-20 Цыплаков Олег Георгиевич Multi-layer pipe line
RU2205318C2 (en) * 2001-02-19 2003-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технология композитов" Plastic pipe
RU165000U1 (en) * 2015-10-12 2016-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Промтехнологии" FLEXIBLE HIGH PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3907785A1 (en) * 1989-03-10 1990-09-13 Gerhard Rosenberg Plastic pipe and process for its production
RU2183784C1 (en) * 2001-01-05 2002-06-20 Цыплаков Олег Георгиевич Multi-layer pipe line
RU2205318C2 (en) * 2001-02-19 2003-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технология композитов" Plastic pipe
RU165000U1 (en) * 2015-10-12 2016-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Промтехнологии" FLEXIBLE HIGH PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8967205B2 (en) Anti-extrusion layer with non-interlocked gap controlled hoop strength layer
RU2665776C1 (en) Polymeric reinforced pipe with electric heat tracing
US10221971B2 (en) Flexible pipe body and method of manufacture
US6401760B2 (en) Subsea flexible pipe of long length and modular structure
CA2755289C (en) Metal cord reinforced flexible pipe
CN108930846B (en) Metal tape winding continuous reinforced thermoplastic composite pipe
US7238400B2 (en) Flat textile strip forming one layer of a flexible duct that is used for hydrocarbon transport and the duct thus formed
US20090084459A1 (en) Thermal insulation of flexible pipes
US7766051B2 (en) Stabilized flexible pipe for transporting hydrocarbons
US20150152983A1 (en) Pressure armor with integral anti-collapse layer
RU165000U1 (en) FLEXIBLE HIGH PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE
CN105358888A (en) Hose with optimised steel wire reinforcement layers
RU178047U1 (en) HIGH-PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE
US8689423B2 (en) Reducing fluid turbulance in a flexible pipe
RU177704U1 (en) HIGH-PRESSURE POLYMERIC REINFORCED PIPE
US9067397B2 (en) Hybrid pipe design and method of manufacture
AU2012360236A1 (en) Flexible pipe body and method of manufacture
CN105508807A (en) Reinforced thermoplastic composite pipe for non-excavation insertion and processing method thereof
WO2018046886A1 (en) Flexible pipe design and manufacture
WO2003098093A1 (en) Thermally insulated, rigid pipe-in-pipe systems
US9441767B2 (en) Elongate tape and method of producing same
US11592125B2 (en) Pipe body cathodic protection
CN220775277U (en) Coiled plastic line pipe for laying desert surface
CN101581390B (en) High-pressure hydraulic reinforced hose
WO2024022615A1 (en) Composite layer and method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20220117

Effective date: 20220117