RU208651U1 - Армированная труба с барьерными свойствами - Google Patents
Армированная труба с барьерными свойствами Download PDFInfo
- Publication number
- RU208651U1 RU208651U1 RU2021105531U RU2021105531U RU208651U1 RU 208651 U1 RU208651 U1 RU 208651U1 RU 2021105531 U RU2021105531 U RU 2021105531U RU 2021105531 U RU2021105531 U RU 2021105531U RU 208651 U1 RU208651 U1 RU 208651U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- polymer
- composite material
- reinforced
- barrier layer
- Prior art date
Links
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 title claims abstract description 86
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 96
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 76
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 239000011160 polymer matrix composite Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229920013657 polymer matrix composite Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 63
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 36
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 10
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 9
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 8
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 5
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 5
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 5
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001470 polyketone Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 4
- 150000002892 organic cations Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920001083 polybutene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 4
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 3
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 3
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims description 3
- 229920000491 Polyphenylsulfone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052599 brucite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001679 gibbsite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000271 hectorite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L hectorite Chemical compound [Li+].[OH-].[OH-].[Na+].[Mg+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O[Si]([O-])(O1)O[Si]1([O-])O2 KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 3
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 3
- 229910001785 vantasselite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004712 Metallocene polyethylene (PE-MC) Substances 0.000 claims description 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical class OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004113 Sepiolite Substances 0.000 claims description 2
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 claims description 2
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 2
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 claims description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052626 biotite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VNSBYDPZHCQWNB-UHFFFAOYSA-N calcium;aluminum;dioxido(oxo)silane;sodium;hydrate Chemical compound O.[Na].[Al].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O VNSBYDPZHCQWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 claims description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 150000004770 chalcogenides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910001919 chlorite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052619 chlorite group Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxosilane oxo(oxoalumanyloxy)alumane oxygen(2-) Chemical compound [O--].[K+].[K+].O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O YGANSGVIUGARFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 claims description 2
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052900 illite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- CYPPCCJJKNISFK-UHFFFAOYSA-J kaolinite Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3].[Al+3].[O-][Si](=O)O[Si]([O-])=O CYPPCCJJKNISFK-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 2
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052627 muscovite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 2
- VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L nonaaluminum;magnesium;tripotassium;1,3-dioxido-2,4,5-trioxa-1,3-disilabicyclo[1.1.1]pentane;iron(2+);oxygen(2-);fluoride;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[F-].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[Al+3].[K+].[K+].[K+].[Fe+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2.O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O2 VGIBGUSAECPPNB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000273 nontronite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052628 phlogopite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052615 phyllosilicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229920003055 poly(ester-imide) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229910000275 saponite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000276 sauconite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052624 sepiolite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019355 sepiolite Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000005624 silicic acid group Chemical class 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910021647 smectite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 2
- CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N trimagnesium;hydroxy(trioxido)silane;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].O[Si]([O-])([O-])[O-].O[Si]([O-])([O-])[O-] CWBIFDGMOSWLRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 2
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 2
- LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B zirconium(4+);tetraphosphate Chemical class [Zr+4].[Zr+4].[Zr+4].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O LEHFSLREWWMLPU-UHFFFAOYSA-B 0.000 claims description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims 1
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 claims 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 11
- 230000032798 delamination Effects 0.000 abstract description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 90
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 4
- 101150096674 C20L gene Proteins 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 102220543923 Protocadherin-10_F16L_mutation Human genes 0.000 description 3
- 101100445889 Vaccinia virus (strain Copenhagen) F16L gene Proteins 0.000 description 3
- 101100445891 Vaccinia virus (strain Western Reserve) VACWR055 gene Proteins 0.000 description 3
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000011157 advanced composite material Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000004715 ethylene vinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 2
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 2
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019440 Mg(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- MSKQYWJTFPOQAV-UHFFFAOYSA-N fluoroethene;prop-1-ene Chemical group CC=C.FC=C MSKQYWJTFPOQAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
- B32B1/08—Tubular products
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/12—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement
- F16L9/127—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement the walls consisting of a single layer
- F16L9/128—Reinforced pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Abstract
Полезная модель направлена на снижение газопроницаемости и обеспечение высокой стойкости к расслоению армированной трубы. Указанная задача достигается тем, что армированная труба состоит из внутренней трубы из термопластичного полимера, окружающего ее композитного материала, состоящего из термопластичного полимера композитного материала и однонаправленных непрерывных армирующих волокон, и наружной полимерной оболочки, в которой внутренняя труба, композитный материал и наружная полимерная оболочка плавно сплавлены друг с другом посредством нагрева, а композитный материал содержит по меньшей мере одну барьерную прослойку из полимер-матричного композита, сплавленного с композитным материалом посредством нагрева и состоящего из термопластичного полимера барьерной прослойки, однонаправленных непрерывных армирующих волокон, и однородно диспергированного в термопластичном полимере барьерной прослойки наполнителя из слоистого материала с размером частиц от 1 до 600 нм и аспектным отношением от 70 до 6000, с объемной долей в термопластичном полимере от 0,2 до 35%. 15 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Полезная модель относится к трубопроводной технике, в частности, к многослойным композитным термопластичным трубам с армированием волокнами и барьерными слоями, изготовленных методами экструзии, или формования, и/или намотки, применяемых в нефтяной и газовой промышленности, используемых для транспортировки газообразных и жидкообразных веществ, а также при устройстве газовых и нефтяных скважин, и для ремонтных и спускоподъемных работ. Другие области применения включают: транспортировку технологических газов, жидкостей, сред и суспензий, трубопроводные системы водоснабжения, отопления, газоснабжения, систем подачи сжатого воздуха, технологические трубопроводы судов и железнодорожного подвижного состава, систем противопожарного водоснабжения.
Полимерные и композитные трубы используются в самых различных отраслях, таких как: строительстве, жилищно-коммунальном хозяйстве, нефтегазовой отрасли, судостроении. Простота их изготовления, легкость, гибкость, отсутствие коррозии, низкая шероховатость поверхности, повышающая их пропускную способность и препятствующая образованию отложений, дали им существенные преимущества по сравнению со стальными трубопроводами. Новые подходы к армированию дали полимерно-композитным трубам высокую прочность, и позволили изготавливать высоконапорные трубы для тяжелых условий эксплуатации в нефтяной и газовой отрасли для транспортировки газообразных и жидкообразных веществ, при устройстве газовых и нефтяных скважин, и для ремонтных и спускоподъемных работ.
Особый интерес представляют термопластичные полимерно-композитные трубы с барьерными свойствами, имеющие низкую газопроницаемость и паропроницаемость, они позволяют транспортировать жидкие теплоносители в системах теплоснабжения и отопления, жидкие, газообразные и агрессивные среды, флюиды в нефтегазовой отрасли, в том числе метанол и среды с высоким содержанием сероводорода.
Известны многослойные полимерные трубы с барьерными свойствами, например, по патенту RU № 2224160, от 05.05.1999 г., F16L 9/12, которые состоят из внутреннего и наружного полимерных слоев, между которыми расположен газобарьерный из этиленвинилового спирта (EVOH), соединенный с внутренним и наружным слоями трубы слоями адгезива. Подобное решение позволяет получить трубы с низкой газопроницаемостью, однако из-за отсутствия армирования они имеют относительно не высокую стойкость к внутреннему давлению (в пределах 3,0 МПа). Кроме того, барьерный слой соединен с внутренним и наружным слоями трубы адгезивными слоями, что не позволяет обеспечить высокую стойкость к расслоению трубы.
Известна конструкция трубы из композиционного материала, по патенту на полезную модель RU №190049 от 07.12.2017, F16L 11/112, имеющая стенку из полимерного материала и армирующую систему из непрерывных нитей, стенка выполнена из полиэтилена повышенной термостойкости (PERT), а армирующая система выполнена в виде сетчатой структуры из арамидных нитей и расположена внутри стенки трубы, которые могут быть снабжены газобарьерным слоем, препятствующим диффузии газов, выполненным из пленки с газобарьерными свойствами и соединен с другими слоями трубы адгезивным слоем.
Недостатком указанных труб является то, что из-за отсутствия адгезии между армирующими нитями, такие трубы имеют не высокую стойкость к давлению, в пределах 4,0…10,0 МПа. Кроме того, барьерный слой соединен с другими слоями трубы адгезивными слоями, что не обеспечивает высокую стойкость к расслоению трубы.
Наиболее близким решением к предложенной конструкции являются композитные термопластичные трубы по заявке WO 1995/007428 от 16.03.1995 г., МПК B32B 1/08, B32B 27/08, F16L 9/128, имеющие внутреннюю трубу, состоящую из термопластичного полимера, на которую нанесен композитный слой, имеющий когезионное соединения с внутренней трубой, или в некоторых случаях на внутреннюю трубу без образования связи, наматывается полимерная лента, армированная однонаправленными волокнами.
Недостатком указанной конструкции труб является то, что соединение между полимерной лентой, армированной однонаправленными волокнами, и контактной поверхностью внутренней полимерной трубы, в случае близкой к оптимальной комбинации материалов, является недостаточным, чтобы выдерживать нагрузки при установке и эксплуатации в жестких условиях, которым подвергают трубы данного типа. Это, например, приводит к расслоению композитной термопластичной трубы в условиях быстрого снижением давления газа или под воздействием значительных изгибающих усилий. Поэтому в этих трубах предпринимаются попытки применять полимер одного типа для внутренней трубы, и композитной матрицы из полимерных лент, армированных однонаправленными волокнами (см., например, «Thermoplastic Composite Pipe: An Analysis And Testing Of A Novel Pipe System For Oil & Gas»; презентация J.L.C.G. de Kanter и J. Leijten на 17-й конференции ICCM в Эдинбурге, Великобритания, 2009 г.).
Производство гибких труб с высокой и сверхвысокой стойкостью к внутреннему давлению (до 100 МПа и более), делает их применение особенно востребованным в нефтегазовой отрасли, однако, газопроницаемость этого типа труб ограничивает область их применения.
Задачей настоящей полезной модели является снижение газопроницаемости армированной трубы.
Технический результат достигается за счет включения в композитную матрицу армирующего слоя армированных термопластичных полимеро-композитных труб полимерно-композитных слоев с газобарьерными свойствами.
Поставленная задача достигается тем, что армированная труба с барьерными свойствами состоит из внутренней трубы из термопластичного полимера, окружающего ее композитного материала, включающего термопластичный полимер композитного материала, однонаправленные непрерывные армирующие волокна, и наружной полимерной оболочки, в которой внутренняя труба, композитный материал и наружная полимерная оболочка плавно сплавлены друг с другом посредством нагрева. Композитный материал содержит по меньшей мере одну барьерную прослойку из полимер-матричного композита, сплавленного с композитным материалом посредством нагрева и состоящего из термопластичного полимера барьерной прослойки, однонаправленных непрерывных армирующих волокон и однородно диспергированного в термопластичном полимере барьерной прослойки, наполнителя из слоистого материала с размером частиц от 1 до 600 нм и аспектным отношением от 70 до 6000, с объемной долей в термопластичном полимере от 0,2 до 35%, при этом термопластичный полимер барьерной прослойки с однородно диспергированным в нем наполнителем из слоистого материала окружает со всех сторон однонаправленные непрерывные армирующие волокна.
Номинальное давление композитных (армированных) термопластичных труб всегда было основным требованием к техническим свойствам, однако в настоящее время газонепроницаемость является одним из наиболее востребованных технических свойств, предъявляемым к трубам.
В предлагаемой полезной модели существенную долю достижения высоких значений номинального давления обеспечивает композитный материал, который включает по меньшей мере один слой из ленты толщиной от 10 до 1500 мкм из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала, намотанной на внутреннюю трубу или предыдущий слой под углами от 0° до 90° к оси внутренней трубы, и по меньшей мере один слой из ленты толщиной от 10 до 1500 мкм из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала, намотанной на внутреннюю трубу или предыдущий слой под углами от 90° до 180° к оси внутренней трубы.
Использование в композитном материале армированной (композитной) трубы с распределенными барьерными свойствами спаренных и намотанных в противоположных направлениях симметрично относительно оси внутренней трубы слоев лент из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала позволяет снизить вероятность образование расслоений, нарушения цельности композитного материала вследствие воздействия скручивающих напряжений (нагрузок) в композитной трубе.
Снижение газопроницаемости достигается за счет барьерной(ых) прослойки(ек) из полимер-матричного композита, сплавленного с композитным материалом посредством нагрева, и состоящего из термопластичного полимера барьерной прослойки, однонаправленных непрерывных армирующих волокон, и однородно диспергированного в термопластичном полимере барьерной прослойки наполнителя из слоистого материала, содержащего большое количество анизотропных частиц слоистого материала - тонких пластинок с высоким аспектным отношением в полимерной матрице полимер-матричного композитов (полимер-матричных нанокомпозитов, полимерных нанокомпозитов) существенно снижает их газопроницаемость (снижает диффузию газов).
В армированной трубе по меньшей мере одна барьерная прослойка расположена между двух слоев из лент из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала, и сплавлена с этими двумя слоями ленты из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала посредством нагрева.
В армированной трубе по меньшей мере одна барьерная прослойка расположена между внутренней трубой и слоем из ленты из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала и сплавлена с внутренней трубой и слоем ленты из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала посредством нагрева.
В армированной трубе по меньшей мере одна барьерная прослойка состоит из по меньшей мере одного слоя ленты из полимер-матричного композита толщиной от 10 до 1500 мкм намотанной под углами от 0° до 180° к оси внутренней трубы на по меньшей мере один слой ленты из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала.
В армированной трубе по меньшей мере одна барьерная прослойка состоит из по меньшей мере одного слоя ленты из полимер-матричного композита толщиной от 10 до 1500 мкм намотанной на внутреннюю трубу под углами от 0° до 180° к оси внутренней трубы.
В армированной трубе по меньшей мере одна барьерная прослойка может состоять из по меньшей мере двух слоев лент из полимер-матричного композита толщиной от 10 до 1500 мкм, намотанных симметрично в противоположных направлениях относительно друг друга под углами 0°…180° к оси внутренней трубы на по меньшей мере один слой ленты из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала.
В армированной трубе по меньшей мере одна барьерная прослойка может состоять из по меньшей мере двух слоев лент из полимер-матричного композита толщиной от 10 до 1500 мкм, намотанных на внутреннюю трубу симметрично в противоположных направлениях относительно друг друга под углами 0°…180° к оси внутренней трубы.
Использование в барьерной прослойке армированной (композитной) трубы с барьерными свойствами спаренных и намотанных в противоположных направлениях симметрично относительно оси внутренней трубы слоев лент из полимер-матричного композита позволяет снизить вероятность образование расслоений, нарушения цельности композитного материала вследствие воздействия скручивающих напряжений (нагрузок) в композитной трубе.
В армированной трубе слои лент из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала и слои лент из полимер-матричного композита могут быть намотаны на внутреннюю трубу или предыдущий слой под разными углами относительно друг друга и в диапазоне от 0° до 180° к оси внутренней трубы.
В армированной трубе объемная доля армирующих однонаправленных непрерывных волокон в термопластичном полимере композитного материала может составлять от 15 до 90%.
В армированной трубе полимер-матричный композит барьерной прослойки может содержать армирующие однонаправленные непрерывные волокна в объемной доли от 35 до 70%, при этом термопластичный полимер барьерной прослойки с однородно диспергированным в нем наполнителя из слоистого материала окружает со всех сторон однонаправленные непрерывные армирующие волокна.
Наличие в полимер-матричном композите барьерной прослойки композитной трубы армирующих однонаправленных непрерывных волокон дополнительно обеспечивает вклад барьерного слоя в общую прочность трубы.
В армированной трубе однонаправленные непрерывные армирующие волокна композитного материала могут быть выбраны из группы волокон: стеклянные волокна, углеродные волокна, арамидные волокна, борные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, карбидокремниевые волокна, полиамидные волокна, волокна из сложного полиэфира, волокна из жидкокристаллического сложного полиэфира, полиакрилонитрильные волокна, волокна из полиимида, волокна из полиэфиримида, волокна из полифениленсульфида, волокна из полиэфиркетона, волокна из полиэфирэфиркетона, волокна из поликетона, волокна из сверхмолекулярного полиэтилена.
Для формирования обеспечивающего стойкость к давлению композитного материала и для формирования барьерной(ых) прослойки(ек) конструкционно подобного (однотипного) лентообразного материала (препегов, прекурсоров) позволяет повысить технологичность производства термопластичных композитных труб. Это является одним из преимуществ предложенного решения, поскольку позволяет производить на одном и том же технологическом оборудовании термопластичные армированные композитные трубы с газо-барьерными свойствами и без них.
В армированной трубе термопластичный полимер внутренней трубы, термопластичный полимер композитного материала, термопластичный полимер барьерной прослойки и полимер наружной полимерной оболочки когезионно совместимы, и выбраны из группы полимеров: полиэтилен (PE, HDPE, LDPE), полиэтилен высокой (повышенной) термостойкости PE-RT (Polyethylene of Raised Temperature resistance), сополимер полиэтилена с октеном, сополимер полиэтилена с октеном-1, сополимер полиэтилена с гексеном, сополимер полиэтилена с гексеном-1, металлоценовый полиэтилен высокой плотности, сополимер этилена с виниловым спиртом (EVOH), поливиниловый спирт, полипропилен (PP, PP-R), сополимеры полипропилена, полибутен (PB, PB-1), сополимеры полибутена, поливинилхлорид (PVC, HPVC), акрилонитрил бутадиен стирол (ABS), полиамид (PA), полифталамид (PPA), полиэтиленнафталат (PEN), полиэтилентерефталат (PET), полибутиленнафталат (PBT), фторполимер (PFA), фторэтилен-пропилен (FEP), поливинилиденфторид (PVDF), полифениленсульфид (PPS), полиэфирсульфон (PES), полифенилсульфон (PPSU), полиимид (PI), полиэфир имид (PEI), полиоксиметилен (POM), полиариленэфиркетон (PAEK), полиэфирэфиркетон (PEEK, PEK), поликетон (PK, Polyketon), а также смеси и композиции вышеперечисленных полимеров.
Использование в армированной (композитной) трубе когезионно совместимы полимерных материалов для термопластичного полимера внутренней трубы, термопластичного полимера композитного материала, термопластичного полимера барьерной прослойки и полимера наружной полимерной оболочки позволяет получить гомогенное соединение слоев при нагревании (сплавлении) и обеспечить высокую стойкость трубы к расслоению.
В армированной трубе слоистый материал полимер-матричного композита барьерной прослойки из может быть выбран из группы, включающей: смектитовые глины (например, монтмориллонит: (OH)4Si8(Al3,34Mg0,67)O20·M0,67); синтетические и полусинтетические глины (например, гекторит: MgO(SiO2)s(Al2O3)a(AB)b(H2O)x, где AB это ионная пара NaF), органоглины, слоистые кремниевые кислоты, слоистые органосиликаты, слоистые силикаты, слоистые алюмосиликаты, слоистые глины, минеральные слоистые гидроксиды (например, брусит: Mg(OH)2, гиббсит: Al(OH)3), слоистые двойные гидроксиды (LDHs) (например, Mg6Al3·4 (OH)18·8 (CO3)1·7 H2O; или Zn6Al2(OH)16CO3nH2O), слоистые алюмино-фосфаты (например, минеральный ALPO (берлинит), Al4(PO4)3(OH)3 ⋅9H2O (вантасселит)), М+4 фосфаты, фосфонаты (например, α-форма: Zr(HPO4)·2H2O; γ-форма: ZrPO4O2P(OH)2·2H2O; λ-форма; ZrPO4XY (X и Y анионные или нейтральные лиганды)), хлориды (например, FeCl3, FeOCl, CdI2, CdCl2), халькогениды (например: TiS2, MoS2, MoS3, (PbS)1⋅18(TiS2)2), цианиды (например: Ni(CN)2, оксиды (например: H2Si2O5, V6O13, HTiNbO5, Cr0⋅5V0⋅5S2, W0⋅2V2⋅8 O7, Cr3O8, MoO3(OH)2, V2O5, VOPO4-2H2O, CaPO4CH3-H2O, MnHAsO4-H2O, Ag6Mo10O33), кремнеземы, смешаннослойные минералы с чередованием пакетов различных типов.
В армированой трубе слоистый материал полимер-матричного композита барьерной прослойки выбран из группы слоистых материалов, включающей: монтмориллонит, бентонит, нонтронит, бейделлит, волконскоит, гекторит, сапонит, сепиолит, стевенсит, сауконит, собокит, свинфордит, кенияит, филлосиликаты, кремниевая кислота, фосфаты циркония, дихалькогениды, полиэдральный олигомерный силсесквиоксан, титанат калия, канемит, макатит, октосиликат, магадиит, кенияит, слюды, вермикулит, иллит, ледикит, трубчатый аттапульгит, брусит, гиббсит, берлинит, вантасселит, тальк, серпентин, хризотил-асбест, ревдинскит, палыгорскит, мусковит, флогопит, биотит, глауконит, пеннит, клинохлор, каолинит, хризоколла, гарниерит, мурманит, иллит-монтмориллонит, вермикулит-хлорит, графит, оксид графита, нитрид бора, нитрид алюминия, нанотрубки и наночастицы углерода, наночастицы сульфата бария, наночастицы кремнезема.
В армированной трубе поверхность слоистого материала полимер-матричного композита барьерной прослойки модифицирована методом, выбранным из группы: модификация поверхностно-активными веществами, модификация малеиновым ангидридом, модификация органическими катионами, путем обмена катионов натрия на различные катионы, путем обмена катионов натрия на органические катионы, модификация реагентами, посредством ультразвуковой обработки.
Поверхность слоистого материала модифицирована любым иным методом поверхностной модификации.
Внутренняя труба из термопластичного полимера армированной трубы с барьерными свойствами может быть изготовлена методами экструзии.
Композитный материал, состоящий из термопластичного полимера композитного материала и непрерывных однонаправленных армирующих волокон изготовлен методами намотки с натяжением на внутреннюю трубу и/или на барьерную(ые) прослойку(и) слоев лент из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера композитного материала, которые плавно сплавлены между собой, с наружной поверхностью трубы, и барьерной прослойкой путем нагрева поверхностей трубы и лент до температуры размягчения по Вика или до температуры расплавления до образования гомогенного соединения между наружной поверхностью внутренней трубы, с прилегающим слоем лент (слоев) композитного материала из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера композитного материала между собой, и слоем(ями) барьерной(х) прослойки(ек).
Барьерная прослойка из полимер-матричного композита может быть изготовлена методами намотки с натяжением на слой(и) композитного материала и/или на наружную поверхность внутренней трубы слоев лент из полимер-неорганического композита, которые плавно сплавлены между собой и с поверхностями композитного материала и/или внутренней трубы путем нагрева поверхностей лент барьерной прослойки, композитного материала трубы и внутренней трубы до температуры размягчения по Вика или до температуры расплавления до образования гомогенного соединения между поверхностями слоя(ев) барьерной(ых) прослойки(ек) и слоев композитного материала, и/или поверхностью внутренней трубы.
Наружная полимерная оболочка армированной термопластичной трубы изготовлена методами экструзии путем экструдирования на предварительно нагретую до температуры размягчения по Вика или расплавления наружной поверхности композитного материала.
Наружная полимерная оболочка термопластичной армированной трубы также может быть изготовлена путем термоусадки на предварительно нагретую до температуры размягчения по Вика или расплавления наружной поверхность композитного материала готовой полимерной оболочки (защитной трубы).
Для изготовления армированной трубы могут быть использованы готовые, изготовленные промышленным способом, ленты композитного материала с использованием армирующих волокон и полимеров.
В настоящее время ленты (препеги) из полимерных материалов, и термопластичных полимеров, и однонаправленных непрерывных армирующих волокон (UD tapes) широко представлены на рынке. Например, UD ленты компаний Toray Advanced Composites (США), BÜFA Thermoplastic Composites GmbH & Co. KG (Германия), TOPOLO (Китай).
Ленты композитного материала и ленты барьерной прослойки с использованием слоистых материалов, армирующих волокон и полимеров могут быть изготовлены промышленным способом с помощью существующего промышленного оборудования. Например, промышленное оборудование для производства лент (препегов) из непрерывных однонаправленных армирующих волокон и термопластичных полимеров предлагают компании: KraussMaffei (Германия), Fartrouven R&D, GPM Machinery (Китай).
Для изготовления лент (препегов) из непрерывных однонаправленных армирующих волокон и термопластичных полимеров могут быть использованы термопластичные полимеры и волокна с поперечным сечением волокон, выбранным из группы: круглым, прямоугольным, овальным, эллиптическим или коконообразным.
Причем для намотки и сплавления слоев лент, армированных непрерывными волокнами композитного материала, и лент барьерной прослойки композитной трубы может быть использовано существующее промышленное оборудование. Например, промышленное оборудование для намотки слоев лент армированных непрерывными волокнами предлагают компании: KraussMaffei (Германия), Fartrouven R&D (Португалия), GPM Machinery (Китай).
На фигуре показана схема конструкции армированной трубы с барьерными свойствами.
Армированная труба с барьерными свойствами состоит из внутренней трубы из термопластичного полимера 1, окружающего ее композитного материала 2, разделенного барьерными прослойками 3, и полимерной оболочки 4, которые сплавлены по граничащим поверхностям.
Армированная труба с барьерными свойствами изготавливается в три этапа, которые реализуются последовательно либо в одной производственной линии, либо на трех отдельных производственных линиях (производственных участках).
Первый этап включает изготовление внутренней трубы из термопластичного полимера методом экструзии.
Второй этап включает намотку с натяжением на внутреннюю трубу лент из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала и лент из полимер-матричного композита барьерной прослойки. При этом наружная поверхность внутренней трубы сплавляются с граничащей поверхностью армированных лент композитного материала. Армированные ленты композитного материала и ленты барьерной прослойки сплавлены между собой путем нагрева. Если композитный материал и барьерная прослойка состоят из нескольких слоев лент, то они также послойно сплавляются между собой путем нагрева.
Сплавление слоев термопластичной композитной трубы производится при нагреве до температуры размягчения по Вика или температуре расплавления полимеров, из которых состоят армированные ленты и полимера внутренней трубы.
Третий этап включает нанесение на граничащую внешнюю поверхность композитного материала, нагретого до температуры размягчения по Вика или температуры расплавления термопластичного полимера композитного материала, наружной полимерной оболочки методом экструзии, или путем термоусадки готовой полимерной оболочки (трубы).
Проникающие через стенку внутренней трубы армированной трубы с барьерными свойствами газообразные среды задерживаются по меньшей мере одной барьерной прослойкой, в случае с несколькими барьерными прослойками, газовые среды последовательно задерживаются каждой барьерной прослойкой, до достижения необходимого уровня газопроницаемости.
Для оценки барьерных свойств использовалась армированная труба с внутренним диаметром 26 мм. Внутренняя труба, и наружная полимерная оболочка изготовлена методом экструзии из полиамида -6 (TECAMID 6), для композитного материала была использована армированная однонаправленным стекловолокном лента TC910 компании «Toray Advanced Composites», термопластичный композит, в котором используется матричная смола полиамид 6 (PA6).
Барьерная прослойка выполнена из ленты из полимер-матричного композита, армированного однонаправленным непрерывным стекловолокном в объемной доле 50%, в качестве термопластичного полимера ленты барьерной прослойки использован полиамид 6
(TECAMID 6), в котором диспергирован наполнитель из слоистого силиката (монтмориллонита) с размером частиц от 1 до 5 нм и аспектным отношением 100…150, обработанного фенолом в количестве 3% от массы.
Испытания барьерных свойств (кислородопроницаемость) проводились по ГОСТ Р 52134-2003 при температуре (40±2)°С. Результаты испытаний представлены в таблице
Таблица
| Состав термопластичного полимера барьерной прослойки: | Труба без барьерной прослойки | Вариант 1 | Вариант 2 |
| Полиамид 6 | 100% | 91% | 91% |
| Слоистый наполнитель | 9% | 9% | |
| Количество слоев барьерной ленты (прослойки) | - | 2 | 4 |
| Проницаемость по О2, см3/м2 за 24 часа при 23°С | 32 | 5,6 | 2,7 |
Дополнительно, благодаря тому, что в армированной трубе с барьерными свойствами используются когезионносовместимые полимерные материалы, после сплавления слоев, в пограничных зонах между внутренней трубой, композитным материалом, барьерными прослойками и наружной оболочка образуется гомогенное соединения, тем самым обеспечивая высокую стойкость к расслоению трубы в целом.
Предложенная конструкция армированной трубы промышленно применимыми с помощью существующих технических средств и планируется начать серийное производство в IV кв. 2021 г.
В настоящей полезной модели возможны разнообразные модификации и изменения, соответственно, предполагается, что настоящая полезная модель охватывает возможные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без отступления от сущности и объема полезной модели, раскрытого в прилагаемой формуле полезной модели.
Claims (20)
1. Армированная труба с барьерными свойствами, включающая
а) внутреннюю трубу из термопластичного полимера,
б) окружающего ее композитного материала, состоящего из термопластичного полимера композитного материала и однонаправленных непрерывных армирующих волокон, и
в) наружную полимерную оболочку, причем внутренняя труба, композитный материал и наружная полимерная оболочка плавно сплавлены друг с другом посредством нагрева,
отличающаяся тем, что композитный материал содержит по меньшей мере одну барьерную прослойку из полимер-матричного композита, сплавленного с композитным материалом посредством нагрева и состоящего из термопластичного полимера барьерной прослойки, однонаправленных непрерывных армирующих волокон и однородно диспергированного в термопластичном полимере барьерной прослойки наполнителя из слоистого материала с размером частиц от 1 до 600 нм и аспектным отношением от 70 до 6000, с объемной долей в термопластичном полимере от 0,2 до 35%, при этом термопластичный полимер барьерной прослойки с однородно диспергированным в нем наполнителем из слоистого материала окружает со всех сторон однонаправленные непрерывные армирующие волокна.
2. Армированная труба по п. 1, отличающаяся тем, что композитный материал включает по меньшей мере один слой из ленты толщиной от 10 до 1500 мкм из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала, намотанной на внутреннюю трубу или предыдущий слой под углами от 0° до 90° к оси внутренней трубы, по меньшей мере один слой из ленты толщиной от 10 до 1500 мкм из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала, намотанной на внутреннюю трубу или предыдущий слой под углами от 90° до 180° к оси внутренней трубы.
3. Армированная труба по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна барьерная прослойка расположена между двух слоев из лент, армированных однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала, и сплавлена с ними посредством нагрева.
4. Армированная труба по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна барьерная прослойка расположена между внутренней трубой и слоем ленты из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала и сплавлена с внутренней трубой и слоем ленты посредством нагрева.
5. Армированная труба по п. 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна барьерная прослойка состоит из по меньшей мере одного слоя ленты из полимер-матричного композита толщиной от 10 до 1500 мкм, намотанной под углами от 0° до 180° к оси внутренней трубы на слой ленты из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала.
6. Армированная труба по п. 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна барьерная прослойка состоит из по меньшей мере одного слоя ленты из полимер-матричного композита толщиной от 10 до 1500 мкм, намотанной на внутреннюю трубу под углами от 0° до 180° к оси внутренней трубы.
7. Армированная труба по п. 3, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна барьерная прослойка состоит из по меньшей мере двух слоев лент из полимер-матричного композита толщиной от 10 до 1500 мкм, намотанных симметрично в противоположных направлениях относительно друг друга под углами 0°…180° к оси внутренней трубы на по меньшей мере один слой ленты из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала.
8. Армированная труба по п. 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна барьерная прослойка состоит из по меньшей мере двух слоев лент из полимер-матричного композита толщиной от 10 до 1500 мкм, намотанных на внутреннюю трубу симметрично в противоположных направлениях относительно друг друга под углами 0°…180° к оси внутренней трубы.
9. Армированная труба по п. 1, отличающаяся тем, что слои лент из армированного однонаправленными непрерывными волокнами термопластичного полимера композитного материала и слои лент из полимер-матричного композита намотаны на внутреннюю трубу или предыдущий слой под разными углами относительно друг друга и в диапазоне от 0° до 180° к оси внутренней трубы.
10. Армированная труба по п. 1, отличающаяся тем, что объемная доля армирующих однонаправленных непрерывных волокон в термопластичном полимере композитного материала составляет 15…93%.
11. Армированная труба по п. 1, отличающаяся тем, что полимер-матричный композит барьерной прослойки содержит армирующие однонаправленные непрерывные волокна в объемной доле 35…70%, при этом термопластичный полимер барьерной прослойки с однородно диспергированным в нем наполнителем из слоистого материала окружает со всех сторон однонаправленные непрерывные армирующие волокна.
12. Армированная труба по любому из пп. 1, 10, 11, отличающаяся тем, что однонаправленные непрерывные армирующие волокна композитного материала выбраны из группы волокон: стеклянные волокна, углеродные волокна, арамидные волокна, борные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, карбидокремниевые волокна, полиамидные волокна, волокна из сложного полиэфира, волокна из жидкокристаллического сложного полиэфира, полиакрилонитрильные волокна, волокна из полиимида, волокна из полиэфиримида, волокна из полифениленсульфида, волокна из полиэфиркетона, волокна из полиэфирэфиркетона, волокна из поликетона, волокна из сверхмолекулярного полиэтилена.
13. Армированная труба по п. 1, отличающаяся тем, что термопластичный полимер внутренней трубы, термопластичный полимер композитного материала, термопластичный полимер барьерной прослойки и полимер наружной полимерной оболочки когезионно совместимы и выбраны из группы полимеров: полиэтилен, полиэтилен повышенной термостойкости, сополимер полиэтилена с октеном, сополимер полиэтилена с октеном-1, сополимер полиэтилена с гексеном, сополимер полиэтилена с гексеном-1, металлоценовый полиэтилен высокой плотности, полипропилен, сополимеры полипропилена, полибутен, сополимеры полибутена, поливинилхлорид, акрилонитрил бутадиен стирол, полиамид, полифталамид, полиэтиленнафталат, полиэтилентерефталат, полибутиленнафталат, фторполимер, фторэтилен-пропилен, поливинилиденфторид, полифениленсульфид, полиэфирсульфон, полифенилсульфон, полиимид, полиэфиримид, полиоксиметилен, полиариленэфиркетон, полиэфирэфиркетон, поликетон, а также смеси и композиции вышеперечисленных полимеров.
14. Армированная труба по п. 1, отличающаяся тем, что слоистый материал полимер-матричного композита барьерной прослойки выбран из группы, включающей: смектитовые глины, синтетические глины, органоглины, слоистые кремниевые кислоты, слоистые органосиликаты, слоистые силикаты, слоистые алюмосиликаты, слоистые глины, минеральные слоистые гидроксиды, слоистые двойные гидроксиды (LDHs), слоистые алюмино-фосфаты, М+4 фосфаты, фосфонаты, хлориды, халькогениды, цианиды, оксиды, кремнеземы, смешаннослойные минералы с чередованием пакетов различных типов.
15. Армированная труба по п. 1, отличающаяся тем, что слоистый материал полимер-матричного композита барьерной прослойки выбран из группы слоистых материалов, включающей: монтмориллонит, бентонит, нонтронит, бейделлит, волконскоит, гекторит, сапонит, сепиолит, стевенсит, сауконит, собокит, свинфордит, кенияит, филлосиликаты, кремниевая кислота, фосфаты циркония, дихалькогениды, полиэдральный олигомерный силсесквиоксан, титанат калия, канемит, макатит, октосиликат, магадиит, кенияит, слюды, вермикулит, иллит, ледикит, трубчатый аттапульгит, брусит, гиббсит, берлинит, вантасселит, тальк, серпентин, хризотил-асбест, ревдинскит, палыгорскит, мусковит, флогопит, биотит, глауконит, пеннит, клинохлор, каолинит, хризоколла, гарниерит, мурманит, иллит-монтмориллонит, вермикулит-хлорит, графит, оксид графита, нитрид бора, нитрид алюминия, нанотрубки и наночастицы углерода, наночастицы сульфата бария, наночастицы кремнезема.
16. Армированная труба по любому из пп. 1, 14, 15, отличающаяся тем, что поверхность слоистого материала полимер-матричного композита барьерной прослойки модифицирована методом, выбранным из группы: модификация поверхностно-активными веществами, модификация малеиновым ангидридом, модификация органическими катионами, путем обмена катионов натрия на различные катионы, путем обмена катионов натрия на органические катионы, модификация реагентами, посредством ультразвуковой обработки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021105531U RU208651U1 (ru) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | Армированная труба с барьерными свойствами |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021105531U RU208651U1 (ru) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | Армированная труба с барьерными свойствами |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU208651U1 true RU208651U1 (ru) | 2021-12-29 |
Family
ID=80039507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021105531U RU208651U1 (ru) | 2021-03-04 | 2021-03-04 | Армированная труба с барьерными свойствами |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU208651U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116753368A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-15 | 浙江大学 | 一种防止氢渗透鼓包的复合管及其设计方法、输氢管网 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995007428A1 (en) * | 1993-09-06 | 1995-03-16 | Neste Oy | Thermoplastic composite pipe |
| RU2224160C2 (ru) * | 1998-05-06 | 2004-02-20 | Вирсбо Брукс АБ | Многослойная труба и система труб для проведения воды в системах водо- и теплоснабжения |
| RU190049U1 (ru) * | 2017-12-07 | 2019-06-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа Полимертепло" | Труба |
| RU202560U1 (ru) * | 2020-06-10 | 2021-02-24 | Общество с ограниченной ответственностью «ЭНЕРГОПАЙП» | Термопластичная композитная труба |
-
2021
- 2021-03-04 RU RU2021105531U patent/RU208651U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995007428A1 (en) * | 1993-09-06 | 1995-03-16 | Neste Oy | Thermoplastic composite pipe |
| RU2224160C2 (ru) * | 1998-05-06 | 2004-02-20 | Вирсбо Брукс АБ | Многослойная труба и система труб для проведения воды в системах водо- и теплоснабжения |
| RU190049U1 (ru) * | 2017-12-07 | 2019-06-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Группа Полимертепло" | Труба |
| RU202560U1 (ru) * | 2020-06-10 | 2021-02-24 | Общество с ограниченной ответственностью «ЭНЕРГОПАЙП» | Термопластичная композитная труба |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116753368A (zh) * | 2023-08-09 | 2023-09-15 | 浙江大学 | 一种防止氢渗透鼓包的复合管及其设计方法、输氢管网 |
| CN116753368B (zh) * | 2023-08-09 | 2024-01-16 | 浙江大学 | 一种防止氢渗透鼓包的复合管及其设计方法、输氢管网 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU208651U1 (ru) | Армированная труба с барьерными свойствами | |
| US9040136B2 (en) | Flexible pipe | |
| Okpala | The benefits and applications of nanocomposites | |
| JP2020073323A (ja) | 薬液輸送用多層チューブの製造方法 | |
| AU2010257151B2 (en) | Low-permeation flexible fuel hose | |
| JP5224153B2 (ja) | 黒鉛粘土複合材、並びにこの複合材からなるガスケット又はパッキン | |
| JP5450768B2 (ja) | 多層チューブ | |
| JP2003247672A (ja) | 油圧ライン | |
| RU204545U1 (ru) | Композитная труба с распределенными барьерными свойствами | |
| GB2607979A (en) | Multi-layered pipe | |
| CN101815891A (zh) | 用于输送和/或存储液体和气体介质的复合产品及其生产方法 | |
| JP5577576B2 (ja) | 液体又は蒸気バリア性を有するポリアミド樹脂成形部品、燃料タンク部品、燃料チューブ、燃料配管用継手、クイックコネクター、及び燃料配管部 | |
| RU210547U1 (ru) | Композитная труба с распределенным газовым барьером | |
| RU206065U1 (ru) | Термопластичный лентовидный препег с барьерными свойствами | |
| RU213281U1 (ru) | Термопластичная армированная лента с барьерными свойствами | |
| JP2012193750A (ja) | 無機繊維粘土複合材及びその製造方法、並びにこの複合材からなるガスケット又はパッキン | |
| RU203164U1 (ru) | Термопластичная композитная труба c усиленными оболочками | |
| RU202560U1 (ru) | Термопластичная композитная труба | |
| KR20220038769A (ko) | 가스를 수송 또는 저장하거나 해저에서 연안 석유 매장지에서 활용하기 위한 다층 구조물 | |
| JP2011046794A (ja) | 膨張黒鉛製ガスケット | |
| CN214618240U (zh) | 一种无机纳米阻氧辐射交联聚乙烯管材 | |
| CN213361391U (zh) | 多层冷却水管 | |
| RU204558U1 (ru) | Композитная труба | |
| KR20170018244A (ko) | 덕트 구조체 | |
| CN218441076U (zh) | 一种复合缠绕增强不锈钢管 |