漂浮式输油软管及其胶料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种漂浮式输油软管，包括管体和管端部件，所述管端部件包括法兰和短节，所述管体包括内胶层、帘线加强层、第一钢丝加强层、中胶层、管体层、漂浮层和外层；所述法兰与所述管体之间通过所述短节固定连接；其中内胶层的组分包括丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶，其重量比为：50～80∶20～50；管体层、钢丝加强层中的橡胶和中胶层的组分均包括天然橡胶和丁苯橡胶，其重量比为：50～80∶20～50，外层的组分包括天然橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙胶，其重量比为：15～60∶20～40∶20～45。本发明专利技术还公开了上述漂浮式输油软管所用胶料的制备方法。本发明专利技术提高了管道的耐油性、密封性和抗老化性，延长了管道的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种输油管道，特别是涉及一种漂浮式输油软管及其胶料制备方法。
技术介绍
近几年来海洋石油开发迅猛发展，一些新型的海洋采油终端，例如浮式生产储油和卸油单元(FPSO)典型地用于开采位于水下的石油储藏，FPSO可以从已经在水下钻出的许多油井中汲取油。采出油再被泵送之后，原油临时存储在FPSO中。然后将该原油传输到穿梭油轮上，以便传送到期望的位置，例如炼油厂。然而，将原油从FPSO传输到海上的穿梭油轮是一项要求极高的工作，因为在容器之间有持续的相对运动。在不利的天气条件，例如高浪、大风以及海上有暴风雨期间，该工作就变得更加困难了。目前，漂浮式的输油管被广泛用于在水面上的物体之间输送油品。中国专利CN277544Y中公开了一种自浮式输油管，包括有一段管道和固定在管道两端的连接法兰，该管道的管壁为多层结构，由内至外为内胶层、增强层、中胶层、漂浮材料层、过渡胶层、环箍层和外胶层，其中内胶层、中胶层、过渡胶层和外胶层均为橡胶材料，增强层、环箍层由多层高强度帘子布缠绕构成。该自浮式输油管可用于普通环境下的水上输油，但其管道的强度较低，不适合用于风浪较大的条件下，尤其是海洋环境中的水上输油。目前适用于连接海洋采油终端(如FPSO/FSO/FSU或海洋平台)与穿梭油轮，将采油终端开采出的原油直接通过管道输送至外输油轮的输油软管的需求量急剧上升。仅以目前正在使用的FPSO为例，用于FPSO和穿梭油轮之间输送原油的输油软管使用量和备用量近600根。当前国内还未见到用于外输FPSO的输油软管产业化的先例，而采购一根输油软管的成本一般在25-30万人民币，不仅费用昂贵、还存在采购难度大，供应周期长，购买受限、需要保持一定库存量、保养和维修不便等诸多问题。另外目前正在使用的输油软管由于其设计参数、实验环境与中国国内海洋环境在水质、水温、酸碱度、盐分和风浪等方面存在差异，因此在实际使用过程中也存在一些问题。比如：1)软管的结构整体性不好，管道承受压力变化的能力较差，尤其是在短管内输送的原油流量增大、压力增加的情况下，输油软管端部法兰的短节与内胶层相接触的部位由于是由两种刚度和表面性质差异较大的材料缠绕胶粘结合而成，因此最易出现结合不牢而产生空隙，导致管中的高压原油由此从内向外挤破内胶层和其外部的其他各层加强层而在端部形成裂缝，造成原油泄漏；2)软管中各橡胶层的抗内压、抗拉性能较差，由于输油软管的外部使用环境变化较大，高浪、大风和暴雨都会导致短时间内海洋采油终端与穿梭油轮之间的相对位置发生明显改变，使处于使用状态的输油软管承受较大的拉力变化，同时原油流量增大、压力增加时还会使软管中的各橡胶层承受一定强度的内压，橡胶的抗内压、抗拉性能直接影响到输油软管的瞬间拉伸率和永久拉伸率，若其抗内压、抗拉性能差容易造成材料疲劳，导致软管的变形无法恢复，甚至于直接产生破损断裂现象；3)软管外层表面粗糙、存在大量凹陷与细纹，容易为海洋生物及微生物的生长提供场所，造成输油软管自重增加，影响其漂浮性能，同时外层的凹陷与细纹处由于生物的生长代谢作用较表层的光滑部位更容易老化开裂，导致外层破损和漂浮层-->外露。以上缺陷的存在导致目前使用的输油软管使用寿命短、管道易老化破损、在恶劣环境下使用可靠性低，严重影响了我国海洋石油工业的发展。此外根据调研，如果输油软管能规模产业化，每根软管可节约50％的费用，经济效益明显，同时还可以促进橡胶生产、零配件生产等相关企业的发展。因此开发出适合中国海洋环境的外输软管，实现FPSO外输软管的规模产业化不仅能够填补国内生产的空白，满足国内市场的需要，而且还可以进军国际市场，具有广阔的市场前景。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够提高管道抗压、抗拉、抗腐蚀的性能，使其不易破损、能够延长使用寿命并能够在恶劣环境下可靠使用的漂浮式输油软管及其胶料的制备方法。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种漂浮式输油软管，包括管体和管端部件，所述管端部件包括法兰和短节，所述管体的最内层为内胶层，在所述内胶层的外侧与其相邻的是帘线加强层，所述帘线加强层的外侧相邻的第一钢丝加强层，所述第一钢丝加强层由缠绕在所述帘线加强层外侧的多个设有间距的第一钢丝圈和填充在它们之间的橡胶形成，在所述第一钢丝加强层的外侧与其相邻的是中胶层；在所述中胶层的外侧设有管体层，在所述管体层的外侧与其相邻的是漂浮层，在所述漂浮层的外侧与其相邻的是外层；所述法兰与所述管体之间通过所述短节固定连接；其中所述内胶层的组分包括丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶，其重量比为：50～80∶20～50；所述管体层、所述第一钢丝加强层中的橡胶和所述中胶层的组分均包括天然橡胶和丁苯橡胶，其重量比为：50～80∶20～50，所述外层的组分包括天然橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙胶，其重量比为：15～60∶20～40∶20～45。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种在如上述的输油软管中使用的胶料的制备方法，包括以下步骤：1)切割生胶：用切胶机切割各类胶种，将生胶切成小块，其中天然橡胶每块10～20kg，丁苯橡胶和丁腈橡胶每块不超过10kg；氢化丁腈橡胶和三元乙丙橡胶每块不超过5kg；2)对生胶进行塑炼：其中天然橡胶进行三段塑炼；辊距调整为≤1mm，将天然胶包辊薄通5～20遍；再将辊距调整为5～7mm，塑炼5～10分钟后出片，停放8小时以上得到一段胶，将一段胶包辊薄通5～20遍，再将辊距调整为8～10mm，塑炼5～10分钟后出片，停放8小时以上得到二段胶，将二段胶包辊薄通5～10遍，再将辊距调整为10～12mm，塑炼5分钟后出片停放得到三段胶；其中分别对丁苯橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和三元乙丙橡胶进行一段塑炼，辊距调整为≤1mm，将胶料包辊薄通5～20遍，再将辊距调整为5～7mm，塑炼5～10分钟后出片，停放8小时以上得到一段胶；3)对塑炼后的胶料进行混炼：向密炼机中按一定比例投入塑炼后的胶料，混炼2～3分钟，再投放活性剂和防老剂，运转2～5分钟后，-->再添加炭黑，运行2～5分钟后，再投放粘合剂再运行10～12分钟，保持温度在50-80℃，运行1～2分钟后，关闭密炼机，出料；启动开炼机，将混炼胶放置于开炼机上后添加硫磺，调整辊距至7～8mm，待混合均匀后迅速出片，停放8小时以上待用；4)对混炼后的胶料进行热炼：将混炼胶片放于热炼机的辊上；加热辊温至45～50℃，开始热炼；针对需要压延的管体层胶料、第一和第二钢丝加强层中的橡胶材料和中胶层中的胶料，进行出卷，针对需要挤出的内胶层胶料和外层胶料，进行出条，待用；其中在混炼步骤中按重量比为50～80∶20～50投入丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶制备用于输油软管内胶层的胶料，在混炼步骤中按重量比为50～80∶20～50投入天然橡胶和丁苯橡胶制备用于输油软管管体层胶料、第一和第二钢丝加强层中的橡胶材料和中胶层的胶料，在混炼步骤中按重量比为15～60∶20～40∶20～45投入天然橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙橡胶制备用于输油软管外层的胶料。本专利技术具有的优点和积极效果是：采用在内胶层与管体层之间设置帘线加强层和钢丝加强层的结构，提高了软管的抗拉强度和承受内压的能力，提高了软管的整体性本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种漂浮式输油软管，包括管体和管端部件，所述管端部件包括法兰（１）和短节（２），其特征在于，所述管体的最内层为内胶层（４），在所述内胶层（４）的外侧与其相邻的是帘线加强层（６），所述帘线加强层（６）的外侧相邻的第一钢丝加强层，所述第一钢丝加强层由缠绕在所述帘线加强层（６）外侧的多个设有间距的第一钢丝圈（７）和填充在它们之间的橡胶（８）形成，在所述第一钢丝加强层的外侧与其相邻的是中胶层（９）；在所述中胶层（９）的外侧设有管体层（１１），在所述管体层（１１）的外侧与其相邻的是漂浮层（１４），在所述漂浮层（１４）的外侧与其相邻的是外层（１５）；所述法兰（１）与所述管体之间通过所述短节（２）固定连接；其中所述内胶层（４）的组分包括丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶，其重量比为：５０～８０∶２０～５０；所述管体层（１１）、所述第一钢丝加强层中的橡胶（８）和所述中胶层（９）的组分均包括天然橡胶和丁苯橡胶，其重量比为：５０～８０∶２０～５０，所述外层（１５）的组分包括天然橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙胶，其重量比为：１５～６０∶２０～４０∶２０～４５。

【技术特征摘要】
1.一种漂浮式输油软管，包括管体和管端部件，所述管端部件包括法兰(1)和短节(2)，其特征在于，所述管体的最内层为内胶层(4)，在所述内胶层(4)的外侧与其相邻的是帘线加强层(6)，所述帘线加强层(6)的外侧相邻的第一钢丝加强层，所述第一钢丝加强层由缠绕在所述帘线加强层(6)外侧的多个设有间距的第一钢丝圈(7)和填充在它们之间的橡胶(8)形成，在所述第一钢丝加强层的外侧与其相邻的是中胶层(9)；在所述中胶层(9)的外侧设有管体层(11)，在所述管体层(11)的外侧与其相邻的是漂浮层(14)，在所述漂浮层(14)的外侧与其相邻的是外层(15)；所述法兰(1)与所述管体之间通过所述短节(2)固定连接；其中所述内胶层(4)的组分包括丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶，其重量比为：50～80∶20～50；所述管体层(11)、所述第一钢丝加强层中的橡胶(8)和所述中胶层(9)的组分均包括天然橡胶和丁苯橡胶，其重量比为：50～80∶20～50，所述外层(15)的组分包括天然橡胶、丁苯橡胶和三元乙丙胶，其重量比为：15～60∶20～40∶20～45。2.根据权利要求1所述的漂浮式输油软管，其特征在于，在所述第一钢丝加强层和所述管体层之间设有第二钢丝加强层，所述第二钢丝加强层由缠绕在所述第一钢丝加强层外侧的多个设有间距的第二钢丝圈(12)和填充在它们之间的橡胶形成。3.根据权利要求2所述的漂浮式输油软管，其特征在于，所述第二钢丝圈(12)的钢丝直径小于或等于所述第一钢丝圈(7)的钢丝直径；所述第二钢丝圈(12)和所述第一钢丝圈(7)交错布置。4.根据权利要求1所述的漂浮式输油软管，其特征在于，在所述第一钢丝加强层和所述管体层之间设有外层帘线层(10)，所述外层帘线层(10)由帘线从所述短节开始沿管体方向缠绕形成。5.根据权利要求1所述的漂浮式输油软管，其特征在于，所述帘线加强层(6)中的帘线缠绕角度为35°～70°。6.根据权利要求1所述的漂浮式输油软管，其特征在于，在所述帘线加强层(6)靠近所述短节的一端连接有短节缠绕钢丝(13)，所述短节(2)上设置有向上凸起的肋骨(3)，所述肋骨(3)与所述短节缠绕钢丝(13)间隔设置并相互配合。7.根据权利要求1所述的漂浮式输油软管，其特征在于，所述帘线加强层(6)中包含多层帘线，且每隔一至二层帘线从靠近短节端部的肋骨底端朝向管体方向沿环向再缠绕一段增强帘线形成多层增强帘线层(5)，多层所述增强帘线层(5)的长度由内到外依次递减，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑜珩，杨勇，尹能吉，钟文，赵援朝，杨贵强，徐业峻，矫艳，张冲，杨波，朱永凯，唐勇，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海油能源发展股份有限公司，沈阳市潜油泵电缆厂，
类型：发明
国别省市：11