[發明專利]用于制造連續復合材料管的方法、用于制造連續復合材料管的設備

有效

• 申請號: 201280021796.8
• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN103501989A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 馬庫斯·安東尼斯·伊鳳娜·克雷默斯
• 申請（專利權）人: 埃爾波仁國際有限公司
• 主分類號: B29D23/00
• 分類號: B29D23/00;B29C35/00;B29C53/64;B29C53/56;F16L9/16;B29C70/32
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;徐川

技術領域

本發明涉及一種用于制造連續復合材料管（composite?tube）的方法，尤其是制造熱塑性復合材料管的方法。

背景技術

具有較長長度的管是已知的，并且經常用于水下或地下的應用中，或是作為陸上輸油管線（flowline），但其應用并不限于此。例如，連續管優選用于陸上或海上的勘探、生產、干預（intervention）以及鉆井應用，其中可以發現海上應用的好處最大。這些應用可能經常需要數百米長到數千米長的管道。

通常使用的是鋼管，但是所述鋼管有諸如腐蝕、疲勞、屈服、焊接敏感、重量等缺點。另外，長度相對長的鋼管依靠連續油管輸送可能是困難的。此外，為了制造較長長度的鋼管，通常將鋼管的不同的段焊接起來，這可能是耗時的制造過程，其中焊縫可能形成管道的薄弱點。

因此，已經嘗試生產相對長的復合材料管。已知有不同的技術（例如編織或纖維等）以分段的加工方式或幾乎連續的加工方式來生產復合材料管。

已知有數種方法來制造長度較長的復合材料管（連續管）。例如，纏繞機生產線被使用來將干纖維或預浸漬的預浸漬纖維帶以及樹脂纏繞到襯墊上或之前的層上，以建立所述帶或纖維的不同層的層壓件。所述復合材料管的結構可以是非結合的也可以是所謂的結合的；在所述非結合的結構中，結構元件是松散的并且不相互結構性連接；在所述結合的結構中，所述元件被結構性連接并且形成一牢固的結構。此外，所述復合管的結構可基于熱固性或熱塑性聚合物。

所述帶和/或所述帶中的纖維上的顯著的預張力可在熱固性復合材料固化期間或熱塑性復合材料固結期間被用于提供固結壓力。所述層壓件產生之后，所述層壓件通過加熱被固化或固結。對于非結合的管可省略通過加熱進行的固化或固結，并且所述松散層可按原樣使用或用聚合物的擠出層覆蓋。

現有的復合材料管的缺點例如是：非結合管的有限的外部壓力抗性、熱固性管的微裂紋、熱固性管的有限的抗沖擊性、有限的耐化學性、有限的對快速的氣體壓降的抗性、熱固性管的有限的纏繞能力、有限的內部抗壓強度等。

此外，這些傳統的加工可能要求產品以一個單一的生產步驟制造。另外，在熱固性層壓件的情況下傳統的制造過程使制造所述管的時間周期受到限制，和/或使生產速度受到限制。另外，所述傳統的過程通常需要復雜的生產機械。

另外，可能要求的相對高的張力，當施加預張力到所述帶和/或纖維上時，所述相對高的張力可能會導致所述帶和/或纖維破裂，并且可能導致在所述管中的相對高的殘余應力。在制造過程中使用預張力意味著為所述纖維和/或所述帶使用相對大的纏繞角度。在加工期間的預張力可引發加載到所述襯墊或基體上的扭轉載荷，所述扭轉載荷可使所述管變形并且對所述管的質量和/或機械強度產生不利的影響。

此外，已知對于固結的熱固性的或熱塑性的管或層壓件的制造，可以使用其中沒有預張力或預張力有限的帶的布置或纖維的布置過程。在所述帶被施加到所述產品的區域（被稱為咬入點區域（nip-point?area））中，擠壓體（例如輥或瓦狀件（shoe））被用于施加壓力到所述層壓件以在所述咬入點區域處將所述帶固結到基體上。在WO?2006/107196中描述了制造連續熱塑性復合材料管的一個示例。公布文本WO?2006/107196描述了一種用于制造纖維強化管的設備。當帶通過提供線接觸的擠壓輥在所述咬入點處被擠壓到所述管的內襯層上時，所述帶被纏繞到所述管襯墊上。所以，所述帶被同時纏繞并擠壓到所述管襯墊上。可選地，可在所述咬入點處對所述帶進行加熱。一帶層可被纏繞并擠壓到之前已纏繞的帶上。然而，這一方法的缺點是例如有限的加工速度和/或機械復雜。

由于這些缺點，傳統的復合材料管沒有被廣泛地使用，尤其是在海上、水下、井下、鉆井以及高壓應用中。

發明內容

本發明的目標是提供一種用于生產長度相對長的復合材料管的方法，所述方法消除了上述缺點中的至少一個并且同時保持了優點。

另外，本發明提供了根據權利要求1的一種用于制造連續復合材料管的方法。

本發明涉及一種主要用于制造結合管的過程。結合或固結的層壓件具有較好的機械性能、具有承受壓力載荷（例如外部壓力）的能力、應對組合載荷工況或非軸向載荷并且對快速的氣體壓降有較好的抗性。