[發明專利]一種非金屬柔性管及其制造方法

有效

• 申請號: 201810301037.6
• 申請日: 2018-04-04
• 公開（公告）號: CN108527807B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 叢川波;劉建成;孟曉宇;徐立新;周瓊;曹慧
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（北京）;招商局重工（江蘇）有限公司
• 主分類號: B29C48/00
• 分類號: B29C48/00;B29C48/151;B29C63/10;B29C69/00;B29L23/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉會景;黃健

本發明提供一種非金屬柔性管及其制造方法。該非金屬柔性管由內至外依次設有內襯層、承壓層、隔離層、抗拉層、功能層和保護層，且相鄰兩層之間為非剛性粘結，其中，內襯層的材質為熱塑性聚合物，承壓層的材質為纖維增強樹脂基復合材料，隔離層的材質為熱塑性聚合物，抗拉層的材質為纖維經樹脂增強的材料，功能層中布設有光纖、電纜、伴熱帶、輸送熱傳導介質的管道、壓力傳感器和溫度傳感器中的至少一種，保護層的材質為熱塑性聚合物。本發明提供的非金屬柔性管，不僅具有良好的耐腐蝕性、耐氣體滲透性和柔性，而且具有良好的耐溫和耐壓性能，能夠適應海洋中的惡劣工況，用于海洋立管、深海管道。

技術領域

本發明涉及一種非金屬柔性管及其制造方法，尤其是涉及一種用于海洋立管、深海管道等的多功能非金屬柔性管及制造工藝。

背景技術

深海管道是海洋油氣生產系統的“生命線”，是目前最快捷、最安全和經濟可靠的海上油氣運輸方式，對海底石油以及天然氣的開發輸出起著十分重要的作用。但是深海管道的服役工況苛刻，管道內部高溫、高壓及硫化氫和二氧化碳等共同作用易造成材料性能的劣化。與深海管道相比，海洋立管的服役工況更加苛刻，除了上述因素之外，還要承受靜水壓力、彎矩以及軸向拉力等共同作用，因此在惡劣的環境和復雜的輸送流體雙重作用下，海底管道的安全性受到了極大的威脅。

深海管道和海洋立管可分為金屬管和非金屬柔性管。由于金屬管道的鋪設和維修都較為困難，且在復雜的流體環境中更易發生腐蝕。非金屬柔性管是由多種高分子材料制造而成，具有質量輕、耐多種腐蝕流體、耐磨損和鋪設成本低等多種優點，因此多傾向于使用非金屬柔性管。目前主流的非金屬柔性管為粘結性柔性管，其一般是多層材料構成，且相鄰層材料之間多以剛性粘結的方式連接，以形成粘結式復合管結構，比如專利CN106287027A中公開的粘結性非金屬柔性管，從里至外依次包括內襯層、增強層、功能層和保護層，其中內襯層與增強層之間熔接，以保證內襯層的耐腐蝕性、耐氣體滲透性和管道的柔軟性。另外，其主要改進點還在于內襯層的三層結構共同形成了粘結式的石壁結構，進一步提高了內襯層的上述性能。

但是研究發現，上述粘結性柔性管一旦用于海洋環境，極易在應力作用下發生開裂，且耐溫性較差，致使其無法適應海洋中的惡劣環境，帶來安全隱患。

發明內容

針對現有技術中的上述缺陷，本發明提供一種非金屬柔性管及其制造方法，該非金屬柔性管不僅具有良好的耐腐蝕性、耐氣體滲透性和柔性，而且具有良好的耐溫和耐壓性能，能夠適應海洋中的惡劣工況。

為實現上述目的，本發明首先提供一種非金屬柔性管，其由內至外依次設有內襯層、承壓層、隔離層、抗拉層、功能層和保護層，且相鄰兩層之間為非剛性粘結，

其中，內襯層的材質為熱塑性聚合物，承壓層的材質為纖維增強樹脂基復合材料，隔離層的材質為熱塑性聚合物，抗拉層的材質為纖維經樹脂增強的材料，功能層中布設有光纖、電纜、伴熱帶、輸送熱傳導介質的管道、壓力傳感器和溫度傳感器中的至少一種，保護層的材質為熱塑性聚合物。

本發明中所述的非剛性粘結，是與目前“剛性粘結”相對的概念，指的是通過物理吸附或卯榫作用、鑲嵌結合等方式所形成的柔性粘結方式。

具體的，可根據輸送介質的腐蝕特性、溫度、壓力和磨損性能等實際情況，合理選擇內襯層所用的材料，尤其是可以選擇在輸送介質中保持性能穩定且對輸送介質具有良好阻隔性能的熱塑性工程塑料，包括但不限于聚乙烯、尼龍、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚偏氟乙烯、熱塑性聚氨酯、可熔聚四氟乙烯和聚苯醚中的一種或多種。

在本發明具體實施過程中，是將上述一種或多種熱塑性聚合物的顆粒通過熔融擠出，并在擠出過程中實施定型處理，比如在擠出機中通過加熱、加壓而使物料以流動狀態通過口模成型，然后再經冷卻定型，得到具有要求直徑和長度的熱塑性聚合物內襯管，即為內襯層。