超深水多用途柔性管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种超深水多用途柔性管及其制造方法，其解决了现有海洋管道存在易腐蚀、易磨损、抗压性较差、耐气体渗透性较差和柔韧性较差的技术问题，其设有内衬层，内衬层的外部熔接有增强层，增强层外部缠绕有功能层，功能层的外部包覆有保护层，本发明专利技术同时还提供了其制造方法，本发明专利技术可广泛用于油气、化工、市政工程等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管材及其制造方法，尤其是涉及一种超深水多用途柔性管及其制造方法。
技术介绍
海洋工程结构和装备的研究与开发直接影响到海洋资源的勘探、开发与利用，具有重大的意义。海洋管道是海工装备的重要部件，是海底生产系统之间和浮式装置之间的关键链接，它的设计和产品的选择对油气开发有重要意义。海洋管道常用于油、气、水等介质的混合输送，因此必须具备耐高压、抗腐蚀、气密性好等特点。现有的海洋管道主要分为金属管道(以钢制管道为主)和柔性管道两种类型。传统的石油、天然气输送主要依靠钢制管道，钢制管道具有较高的强度和模量，能够很好地抵抗内部和外部压力，因而至今仍被使用在海底油气开采中。随着时间的推移，钢制管道的缺陷逐渐显露出来。由于海洋管道所处的环境对金属的腐蚀性很强，再加上油气介质中含水量很高，钢制管道的腐蚀问题日益突出、事故频发，造成了巨大的财产损失，严重威胁检修人员的人身安全，而且钢管的铺设与维修都较为困难，浪费了巨大的人力物力。多层柔性管道虽然质量轻，可盘绕，施工和维护方便，但经长时间使用后容易产生层间磨损，导致层间脱离，致使功能结构层失效，大大降低了柔性管道的抗压、抗疲劳等性能，而且在管材连接处容易发生泄漏造成损失；而单层挤出得到的柔性管道，则存在耐腐蚀性较差、耐气体渗透性较差以及柔韧性较差等问题。
技术实现思路
本专利技术就是针对现有海洋管道存在易腐蚀、易磨损、抗压性较差、耐气体渗透性较差和柔韧性较差的技术问题，提供一种耐腐蚀、耐磨损、抗压性较好、耐气体渗透性较好和柔韧性较好的超深水多用途柔性管及其制造方法。为此，本专利技术提供一种超深水多用途柔性管，其一种超深水多用途柔性管，其设有内衬层，内衬层的外部熔接有增强层，增强层外部缠绕有功能层，功能层的外部包覆有保护层。优选地，内衬层为单层结构，其材料为高分子聚合物，高分子聚合物为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)或聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)或聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK)或乙烯醇共聚物(EVCOH)。优选地，内衬层由自内向外的内层、中层和外层共挤而成，内层为聚苯硫醚或聚醚醚酮或聚偏氟乙烯或乙烯醇共聚物(EVCOH)或聚酰胺(PA)，中层为粘接性胶层，外层为聚丙烯或聚乙烯或聚酰胺。优选地，增强层为增强带缠绕层，增强带由热塑性高分子材料和纤维组成，其中热塑性高分子材料为聚苯硫醚或聚醚醚酮或聚偏氟乙烯或聚丙烯或聚乙烯或聚酰胺，纤维为玻璃纤维或芳纶纤维或碳纤维。优选地，功能层中设有光纤、电缆、压力/温度传感器；保护层材料为聚丙烯或聚乙烯或聚酰胺。本专利技术还提供一种上述超深水多用途柔性管的制造方法，其步骤如下：(1)内衬层的制造：内衬层为单层结构时：通过挤出机将高分子聚合物挤出得到内衬层；内衬层为三层结构时：将内层、中层和外层的物料分别通过内层挤出机、中层挤出机和外层挤出机共同挤出物料并通过同一挤出机头复合为一体，或分别挤出物料并逐层包覆形成一体，形成粘接式的实壁结构；(2)增强层的制造：将增强带边缠绕边通过加热的方式完全熔接在内衬层上，缠绕形成一个增强板层，然后交叉缠绕其它层，形成一体的增强板层，缠绕完成后冷却定型得到增强层；(3)功能层的制造：将光纤、电缆、压力/温度传感器缠绕在增强层上形成功能层；(4)保护层的制造：通过包覆机将保护层包覆在功能层上，然后冷却定型、干燥，最后开启收管机收管得到成品。优选地，步骤(1)中内层材料为聚苯硫醚或聚醚醚酮或聚偏氟乙烯或乙烯醇共聚物或聚酰胺；中层为粘接性胶层，外层和保护层的材料为聚丙烯或聚乙烯或聚酰胺；内层、中层和外层各层厚度及挤出工艺条件如下：内层:厚度0.5-5mm，挤出机机头温度为220-380℃，真空度为0.025-0.027MPa，牵引速度为0.7-3m/min；中层：厚度0.5-3mm，挤出机机头温度为160-190℃，真空度为0.031MPa，牵引速度为0.7-3m/min；外层：厚度5-30mm，挤出机机头温度为150-180℃，真空度为0.027-0.03MPa，牵引速度为0.7-3m/min。优选地，步骤(2)中增强带是通过预浸渍制成的，其由热塑性高分子材料和纤维组成，热塑性高分子材料为聚苯硫醚或聚醚醚酮或聚偏氟乙烯或聚丙烯或聚乙烯或聚酰胺，纤维为玻璃纤维或芳纶纤维或碳纤维。优选地，增强带宽度为30-160mm，厚度为0.15-0.35mm，缠绕层数为20-160层，缠绕角度为±(30-85)°,相邻两层的缠绕方向相反。优选地，增强带宽度为50-70mm，厚度为0.2-0.25mm，缠绕层数为50-70层，缠绕角度为±55°，相邻两层的缠绕方向相反。本专利技术采用纤维和高分子热塑性聚合物为材料，通过其独特的生产工艺形成粘结式复合管结构，使用独特的材料形成内衬层的内中外三层，提出了“三层共挤”的内衬层生产工艺，提高了内衬层的耐腐蚀性、耐气体渗透性和管道的柔软性，可更好地满足油气生产过程对柔性管的要求。本专利技术独特的生产工艺和材料设计使其具有较高的使用温度和压力，可应用于超深水领域，且与传统钢制管道和普通柔管相比，具有更强的抗腐蚀性能、更强的抗疲劳性能、更小的流动阻力、更高的比强度、更低的安装成本及耐高温高压的性能，解决了内衬层中的成型、各层材料结合的工艺技术问题，因此可安全高效的用于海上油气输送，对于海洋开采工程具有重要意义。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术内衬层的截面示意图。图中符号说明：1.内衬层；2.增强层；3.保护层；4.内层；5.中层；6.外层；7.功能层。具体实施方式下面参照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本专利技术设有内衬层1，内衬层1的外部熔接有增强层2，增强层2外部缠绕有功能层7，功能层7的外部包覆有保护层3。内衬层1可以为单层结构，其材料为高分子聚合物，高分子聚合物为超高分子量聚乙烯(UHMWPE)或聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)或聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK)或乙烯醇共聚物(EVCOH)，这类材料的内衬层1价格适中，耐磨和耐腐蚀性能较好，强度高，抗冲击且重量轻；内衬层1也可以为三层结构，如图2所示，其由自内向外的内层4、中层5和外层6逐层包覆或共挤而成，内层4为聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK)或聚偏氟乙烯(PVDF)或乙烯醇共聚物(EVCOH)或聚酰胺(PA)层，中层5为热熔胶层等粘接性胶层，外层6为聚丙烯(PP)或聚乙烯(PE)或聚酰胺(PA)等热塑性高分子材料层。这种三层共挤或逐层包覆的内衬结构使内衬层1具有较高的抗内压能力，而且由于聚苯硫醚(PPS)或聚醚醚酮(PEEK)或聚偏氟乙烯(PVDF)等热塑性高分子材料的使用，使本专利技术可用于较高的温度下输送介质并且具有较好耐渗透性。增强层2为增强带缠绕层，增强带是通过预浸渍制成的，其由热塑性高分子材料和纤维组成，其中热塑性高分子材料为聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)等，纤维材料为玻璃纤维、芳纶纤维和碳纤维等。功能层7中设有光纤、电缆、压力/温度传感器，实现数据传输和监测管理。保护层4的材料可以选择聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)等热塑性高分子材料。本专利技术这种全粘接性质的多用途柔性管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超深水多用途柔性管，其设有内衬层，其特征是所述内衬层的外部熔接有增强层，所述增强层外部缠绕有功能层，所述功能层的外部包覆有保护层。

【技术特征摘要】
1.一种超深水多用途柔性管，其设有内衬层，其特征是所述内衬层的外部熔接有增强层，所述增强层外部缠绕有功能层，所述功能层的外部包覆有保护层。2.根据权利要求1所述的超深水多用途柔性管，其特征在于所述内衬层为单层结构，其材料为高分子聚合物，高分子聚合物为超高分子量聚乙烯或聚乙烯或聚丙烯或聚苯硫醚或聚醚醚酮或乙烯醇共聚物。3.根据权利要求1所述的超深水多用途柔性管，其特征在于所述内衬层由自内向外的内层、中层和外层共挤而成，所述内层为聚苯硫醚或聚醚醚酮或聚偏氟乙烯或乙烯醇共聚物或聚酰胺，所述中层为粘接性胶层，所述外层为聚丙烯或聚乙烯或聚酰胺。4.根据权利要求2或3所述的超深水多用途柔性管，其特征在于所述增强层为增强带缠绕层，增强带由热塑性高分子材料和纤维组成，其中热塑性高分子材料为聚苯硫醚或聚醚醚酮或聚偏氟乙烯或聚丙烯或聚乙烯或聚酰胺，纤维为玻璃纤维或芳纶纤维或碳纤维。5.根据权利要求4所述的超深水多用途柔性管，其特征在于所述功能层中设有光纤、电缆、压力/温度传感器；所述保护层材料为聚丙烯或聚乙烯或聚酰胺。6.一种如权利要求1所述的超深水多用途柔性管的制造方法，其特征在于步骤如下：(1)内衬层的制造：内衬层为单层结构时：通过挤出机将高分子聚合物挤出得到内衬层；内衬层为三层结构时：将内层、中层和外层的物料分别通过内层挤出机、中层挤出机和外层挤出机共同挤出物料并通过同一挤出机头复合为一体，或分别挤出物料并逐层包覆形成一体，形成粘接式的实壁结构；(2)增强层的制造：将增强带边缠绕边通过加热的方式完全熔接在内衬层上，缠绕形成一个增强板层，然后交叉缠绕其它层，形成一体的增强板层，缠绕完成后冷却定型得到增强层；(3)功能层的制造：将光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：时晨，王森，咸大鹏，王晓欣，慈胜宗，孙晓林，黄少君，
申请(专利权)人：威海纳川管材有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37