一种海底纤维增强复合柔性管用组合式止屈器制造技术

本实用新型专利技术公开一种纤维增强复合柔性管用组合式止屈器，包括金属外套环和纤维增强内套环，所述金属外套环包括主套环、锁紧套环和弹性密封垫圈；所述纤维增强内套环包括纤维加强层和基体保护层；纤维增强内套环位于复合管的外侧并与之热熔粘结，相当于将管道局部增厚以实现抗屈曲能力的提升；金属外套环通过过盈配合包覆在纤维增强内套环外侧，能够辅助纤维增强内套环实现止屈功能，同时可以借助金属外套环较好的抗变形性能来防止复合管出现过大的弯曲，以减小纤维增强内套环的应力集中。本实用新型专利技术合理利用复合管材料的粘结特性实现纤维增强内套环的加工，并辅之金属外套环以增加局部结构强度，兼具钢管焊接式和扣压式止屈器的优点，具有广泛的推广及实用价值。

A combined type of buckling inhibitor for submarine fiber reinforced composite flexible pipe

The utility model discloses a composite flexor for a fiber reinforced composite flexible pipe, including a metal mantle ring and a fiber reinforced inner ring. The metal mantle ring comprises a main ring, a locking ring and an elastic sealing washer, and the fiber reinforced inner ring includes a fiber reinforced layer and a base protection layer, and a fiber reinforced inner ring is located. The lateral and hot-melt bonding of the composite pipe is equivalent to thickening the part of the pipe to improve the flexion resistance. The metal mantle ring is coated on the outside of the fiber reinforced inner ring through interference fit. It can assist the fiber reinforced inner ring to realize the flexion function. At the same time, the metal mantle ring can be protected by the better anti deformation properties of the gold mantle ring. The compound pipe has been bent too much to reduce the stress concentration of the fiber reinforced inner ring. The utility model makes use of the adhesive properties of the composite pipe material to realize the processing of the inner ring of the fiber reinforced inner ring, and the metal outer ring is supplemented to increase the local structure strength, and has the advantages of the steel pipe welding and the buckle type stop type. It has extensive popularization and practical value.

【技术实现步骤摘要】
一种海底纤维增强复合柔性管用组合式止屈器
本技术涉及海洋纤维增强复合柔性管辅助构件
,具体涉及一种应用于油或水输送的深海高压纤维增强复合柔性管用组合式止屈器。
技术介绍
海洋油气产业正面向更深的水域，更恶劣的运输环境，更复杂的安装条件以及更广泛的应用领域，传统海洋钢管的材料性能越发体现出不足，包括其耐腐蚀性，重量，柔性等方面的性能阻碍了对其进一步的应用和发展。为克服这些缺陷相继出现多种应用塑料材料的新型海洋管道，而应用最广的为采用热塑性材料包覆塑料纤维带缠绕制成的热塑性纤维增强粘结复合管(RTP)，RTP管在生产过程中纤维增强层与内外塑料基体保护层通过热熔粘接成为一个整体，具有抗内压能力高、质量轻、抗腐蚀能力强，耐疲劳等优点。不论是纤维增强复合柔性管还是钢制管道管，在其服役期间，由于其他物体的碰撞导致局部凹坑缺陷、在安装过程或过载服役下的过度弯曲引起的局部屈曲、以及磨损腐蚀引起的局部壁厚的减小都会导致管道局部抗屈曲性能的减弱，造成管道发生局部屈曲压溃。由于屈曲传播压力小于局部屈曲压力，一旦发生局部屈曲压溃，屈曲就会沿着管道长度方向高速传播，最终可能摧毁整条管线，造成巨大的经济、生态危害。目前解决屈曲问题主要是通过设计并安装止屈器的方式，现有的止屈器主要是针对钢管进行配置，而鲜有针对复合管设计的止屈器。钢管止屈器按照连接方式的不同主要分为焊接式止屈器、附加式止屈器、缠绕式止屈器和内环式止屈器。焊接式止屈器通过精细的焊接与其两端管道相联成一整体，止屈效果很好，适用于中水深和大水深的海底钢管，缺点是容易产生焊接缺陷和应力集中，且焊接时工艺要求很高，需要采取一定方式来克服应力集中；附加式止屈器通过过盈配合固定在管道外侧，利用摩擦力防止止屈器滑移，不需要进行焊接，安装方便、成本低，能够增加管道的环向刚度，但是止屈效率较低，其中的管道可能会发生U型穿越现象；缠绕式止屈器是在钢管表面按照一定角度均匀且紧密地缠绕数圈钢筋条，来替代扣入式止屈器的厚壁圆环套，同样能够提高管道环向的刚度，钢筋条的两端与管道焊接在一起，以固定止屈器在管道的位置，防止滑动，其构造简单，安装方便费用低，具有较小的弯曲刚度，一般不会产生弯曲应力集中点，而缺点在于止屈效率不高，强度较其他止屈器偏小；内环式止屈器也是一个圆环套，主要用于管中管。从使用环境来看，纤维增强复合柔性管的应用条件更加复杂，要承受更大的弯曲、更长的管跨悬跨距离，特别是在海底铺设中，复杂的地势地形对于横向性能较弱的复合管产生了巨大考验，纤维增强复合柔性管在整个服役寿命中都有可能发生屈曲，屈曲会导致复合管的纤维失效、基体开裂、塑性屈服或分层等后果；目前，对于小口径且应用条件不高的复合管，适当增加管道壁厚特别是增强层厚度，一定程度上能够抑制管道屈曲，但针对大口径管道，复杂的使用条件以及深海的外高压，为防止屈曲发生而大幅增厚管壁不符合经济要求，综上考虑，为复合管安置止屈器成为更合理的解决方式，需要选取一种合适的止屈器形式。对钢质管道而言，其不同方向的性能差别不大。不同于钢质管道，由于纤维增强复合柔性管的材料性能和结构特性与钢管有较大的差异，特别是复合管在环向和径向的性能与轴向性能存在较大不同，因此钢管止屈器无法直接在纤维增强复合柔性管上使用。从不同的止屈器上考虑，用于钢管止屈效果较好的焊接式止屈器与复合管无法实现直接焊接；附加式止屈器必须先保证与管体的过盈连接，否则止屈效率很低，而复合管的大幅弯曲容易在附加式止屈器边缘位置造成应力集中，加上复合管的径向性能较弱，容易形成管体的大变形，压溃和开裂；缠绕式止屈器的钢筋条无法实现与管体的焊接，与复合管不能配合形成一个有效的整体。故而，亟待提出一种专门针对复合管的止屈器以克服现有技术中存在的缺陷。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对现有技术中没有针对复合管适用的止屈器，若采用钢管用止屈器则存在止屈效率低、结构可靠性差等缺陷，提供一种海底纤维增强复合柔性管用组合式止屈器，在提升止屈器止屈效率的同时对复合管体不造成损坏和其他失效。本技术是采用以下的技术方案实现的：一种海底纤维增强复合柔性管用组合式止屈器，复合柔性管从外至内依次包括外保护层、增强层和内衬层，组合式止屈器包括纤维增强内套环和金属外套环，所述纤维增强内套环设置在复合柔性管增强层的外侧，且与复合柔性管增强层热熔粘结；所述金属外套环设置在纤维增强内套环外侧，且与纤维增强内套环过盈配合。进一步的，所述金属外套环包括主套环和锁紧套环，所述主套环为一圆柱形套筒，主套环一端内壁上设有的凸起环，另一端内壁上加工有内螺纹；所述锁紧套环设置在加工有内螺纹一端的主套环和复合柔性管之间，且与主套环螺纹连接，即在锁紧套环的外表面加工有与主套环内螺纹匹配的外螺纹。进一步的，所述纤维增强内套环通过热熔缠绕技术制造在复合柔性管增强层外表面并与之粘结，所述纤维增强内套环包括纤维加强层和基体保护层，纤维加强层类似复合柔性管增强层，为纤维带预浸热熔基体液后对错缠绕形成的套筒结构，且纤维带的种类、缠绕角度、层密度等不做限制，基体保护层基体材料与复合柔性管外保护层基体材料相同，纤维材料可以相同也可以不同；纤维加强层覆盖并粘结在复合柔性管增强层外侧，基体保护层覆盖并粘结在纤维加强层外侧，且与复合柔性管外保护层粘结，各相邻层之间均热熔粘结且不留间隙，使纤维增强内套环与复合柔性管熔结成一整体。进一步的，所述纤维增强内套环两端分别通过一过渡锥面过渡至复合柔性管，且凸起环和锁紧套环均匀与过渡锥面相匹配，比如凸起环和锁紧套环的截面可以为直角梯形，以与过渡锥面坡度相配合，即将锁紧套环旋入主套环与复合柔性管之间后，锁紧套环的前端斜面、凸起环的后端斜面与过渡斜锥面配合，将纤维增强内套环夹紧、锁定在中间。进一步的，所述纤维加强层的厚度不小于复合柔性管增强层的厚度，基体保护层的厚度不小于复合柔性管外保护层的厚度，基体材料与纤维加强层基体材料一致，基体保护层的长度与纤维加强层长度一致，与纤维加强层粘结形成一个完整的套筒。进一步的，所述凸起环内壁和锁紧套环内壁上还设置有弹性密封垫圈，所述弹性密封垫圈采用高密度橡胶圆环，与凸起环和锁紧套环粘结连接，且弹性密封垫圈的厚度要大于主套环凸起环及锁紧套环与复合柔性管道之间的间隙厚度，因此在金属外套环安装好后，弹性密封垫圈被挤压而发生过盈变形，能够形成良好的密封效果。进一步的，所述主套环内径略小于纤维增强内套环外径，凸起环内径大于复合柔性管外径。进一步的，所述主套环的长度大于纤维增强内套环的长度。进一步的，所述主套环由两个对称的截面为半圆形的鞍板组成，两个鞍板一侧铰接，另一侧螺栓连接，可以直接外扣压紧纤维增强内套环，鞍板上的内螺纹是互通的，连接后的主套环具有完整的螺纹通路。进一步的，所述锁紧套环由两个半圆环拼接形成，且在两半圆环外表面上设置有互通的外螺纹，拼接的锁紧套环外壁具有完整的螺纹通路，可沿着主套环外螺纹旋入其内部。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于：本技术提出的复合柔性管用组合式止屈器，包括纤维增强内套环和金属外套环：首先在剥去外保护层的管体外设置纤维增强内套环，纤维增强内套环与管体通过热熔粘结成一体，其中类似增强层结构的缠绕纤维加强层用于提升管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种海底纤维增强复合柔性管用组合式止屈器，复合柔性管从外至内依次包括外保护层、增强层和内衬层，其特征在于，组合式止屈器包括纤维增强内套环和金属外套环，所述纤维增强内套环设置在复合柔性管增强层的外侧，且与复合柔性管增强层热熔粘结；所述金属外套环设置在纤维增强内套环外侧，且与纤维增强内套环过盈配合。

【技术特征摘要】
1.一种海底纤维增强复合柔性管用组合式止屈器，复合柔性管从外至内依次包括外保护层、增强层和内衬层，其特征在于，组合式止屈器包括纤维增强内套环和金属外套环，所述纤维增强内套环设置在复合柔性管增强层的外侧，且与复合柔性管增强层热熔粘结；所述金属外套环设置在纤维增强内套环外侧，且与纤维增强内套环过盈配合。2.根据权利要求1所述的组合式止屈器，其特征在于：所述金属外套环包括主套环和锁紧套环，所述主套环为一圆柱形套筒，主套环一端内壁上设有凸起环，另一端内壁上加工有内螺纹；所述锁紧套环设置在加工有内螺纹一端的主套环和复合柔性管之间，且与主套环螺纹连接。3.根据权利要求2所述的组合式止屈器，其特征在于：所述纤维增强内套环包括纤维加强层和基体保护层，纤维加强层覆盖并粘结在复合柔性管增强层外侧，基体保护层覆盖并粘结在纤维加强层外侧，且与复合柔性管外保护层粘结，纤维增强内套环与复合柔性管热熔粘结为一整体。4.根据权利要求3所述的组合式止屈器，其特征在于：所述纤维增强内套环两端分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树青，陈天舒，蒋玉峰，孟祥剑，孙肖菲，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：新型
国别省市：山东,37