一种深海柔性复合管的制作方法

本实用新型涉及一种增强热塑性塑料复合管，尤其涉及一种适用于深海作业的深海柔性复合管。

背景技术：

增强热塑性塑料复合管（Reinforced Thermo plastic Pipe，简称RTP）是近年在国际上新发展起来的一种塑料管道，主要特点是既能够承受较高工作压力，同时还保持了聚乙烯管道一定柔韧性的优点，可以做成盘卷（连续管）形式，每盘长度从几十米到近千米，已普遍应用在陆地及部分浅海石油、天然气开采，高压长距离输送天然气以及各种较高压力输送介质的管线领域。增强热塑性塑料复合管主要特征是管壁由三层结构组成，通常内层是耐腐蚀耐磨损的聚烯烃内管（目前PE居多）；中间层为增强材料层，可以用高强度的各种合成纤维（如芳纶）、无机纤维（如玻璃纤维、玄武岩纤维）、钢丝等先制成增强带或者直接使用钢带，通过缠绕来增强；外层一般为聚烯烃（目前PE居多）的功能保护层（如抗划痕、抗静电、阻燃等），以满足不同的应用要求；但是对于深海环境及海洋立管动态工况，常规增强热塑性塑料复合管无法满足深海高外压、高温介质、强轴向载荷及动态载荷下的作业要求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型设计了一种适用于深海作业的深海柔性复合管。

本实用新型采用如下技术方案：

一种深海柔性复合管，其结构由内向外依次包括内衬层、功能层、内衬密封层、抗压外增强层、功能层、抗压内增强层、防磨层、抗拉层、功能层、外保护层；各层间相互螺旋缠绕或粘结形成复合管，内衬层为金属波纹管结构，抗压外增强层为螺旋缠绕锁扣结构。内衬层为具有防腐特性的金属波纹管结构，不仅能有效防止高温介质及管内负压造成的内管塌陷，而且能满足复合管弯曲性能要求，使用寿命长；螺旋缠绕锁扣结构不仅为管道提供较高的环向刚度，使柔性复合管具有较强的抗外压能力；而且满足增强热塑性塑料复合管的最小弯曲半径和可盘卷的性能要求。

作为优选，所述内衬层的金属波纹管结构的横截面为U或Ω形。

作为优选，所述功能层由具有密封特性的聚酯带多层平行交叠缠绕而成。功能层主要辅助相邻热塑性塑料管的定型；同时可以隔离金属层（抗压增强层、抗拉层）并减少相邻层间摩擦，提高柔性复合管疲劳寿命。

作为优选，所述内衬密封层、防磨层及外保护层为热塑性塑料管。热塑性塑料管具有耐腐蚀、耐磨损、抗刮擦、耐候、阻燃、抗静电等功能，可根据输送介质特性或外界环境选用具有特定功能的材料，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、耐热聚乙烯（PERT）、POK、PVDF、尼龙（PA）等。

作为优选，所述螺旋缠绕锁扣结构的横截面可为双层互锁的U形结构或单层自锁的卧Z形结构。

作为优选，所述螺旋缠绕锁扣结构的每层锁扣结构沿管轴向螺旋缠绕留有一定间隙，可以滑移。

作为优选，所述抗压内增强层为玻璃纤维粘结而成的实体管。

作为优选，所述玻璃纤维粘结实体管，可由玻璃纤维直接缠绕粘结而成，也可由多层玻璃纤维预浸带后缠绕并层层粘结而成。

作为优选，所述抗拉层由偶数层扁钢条螺旋缠绕而成，相邻层缠绕方向相反，每层扁钢条沿管轴向螺旋缠绕留有间隙。扁钢条的单层覆盖率大于75%，缠绕角度根据几何力学确定，其单层厚度、宽度与缠绕层数根据轴向载荷要求。

作为优选，所述深海柔性复合管的各结构层，可根据实际工况自行增减相应结构层。对于动态立管或具有轴向强度要求的管道，抗拉层及其相邻层——防磨层及功能层是必须考虑增设的；对于高温介质或负压工况，内衬层及其相邻层——功能层也是必须要考虑增设的。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种深海柔性复合管是多功能柔性复合管，相比于传统的增强热塑性塑料复合管，增设了金属波纹管内衬层、抗压外增强层和抗拉层，其中前者可有效地防止高温介质及管内负压造成地内管塌陷，中者为复合管提供较高环向刚度，抵抗深海高外压载荷，后者可承受风浪流等动态载荷；同时根据各层结构特点优化层间衔接方式，保障充分发挥各层功能，保证本实用新型的深海柔性复合管不仅具有适用于深海作业的能力，而且又满足了传统的增强热塑性塑料复合管的最小弯曲半径和可盘卷性的性能要求。

附图说明

图1是本实用新型的一种横截面剖视图；

图2是本实用新型的一种结构示意图；

图3是本实用新型的另一种结构示意图；

图4是本实用新型中抗压外增强层卧Z形锁扣结构的一种结构示意图；

图5是本实用新型中抗压外增强层U形锁扣结构的一种结构示意图；

图6是本实用新型中抗拉层的一种结构示意图；

图7是本实用新型适用于深海输送非高温介质的动态立管的一种结构示意图；

图8是本实用新型用于深海输送高温介质的静态管的一种结构示意图；

图9是本实用新型适用于深海输送非高温介质的静态管的一种结构示意图；

图中：1、内衬层，2、功能层，3、内衬密封层，4、抗压外增强层，4-1、锁扣结构，4-2、锁扣间隙，5、功能层，6、抗压内增强层，7、防磨层，8、抗拉层，8-1、扁钢条，9、功能层，10、外保护层。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：如附图1-3所示，本实施例的一种深海柔性复合管具有多功能性能，适用于深海输送高温介质的动态立管，结构由内向外依次包括内衬层1、功能层2、内衬密封层3、抗压外增强层4、功能层5、抗压内增强层6、防磨层7、抗拉层8、功能层9、外保护层10；各层间相互螺旋缠绕或粘结形成增强热塑性塑料复合管；其中内衬层1为具有防腐性能且满足复合管弯曲要求的金属波纹管结构，有效防止高温介质及管内负压造成的内管塌陷，其横截面特征首选U或Ω形；功能层2由具有密封特性的聚酯带多层平行交叠缠绕而成，用以密封内衬层1；内衬密封层3、防磨层7及外保护层10均为热塑性塑料管，具有耐腐蚀、耐磨损、抗刮擦、耐候、阻燃、抗静电等功能，可根据输送介质特性或外界环境选用具有特定功能的材料，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、耐热聚乙烯（PERT）、尼龙（PA）、POK、PVDF等；抗压外增强层为螺旋缠绕锁扣结构4-1，不仅为管道提供较高的环向刚度，使柔性复合管具有较强的抗外压能力；而且满足增强热塑性塑料复合管的最小弯曲半径和可盘卷的性能要求，如附图4和附图5所示，锁扣形式包括双层互锁的U形结构和单层自锁的卧Z形结构，且每层锁扣结构4-1沿管轴向螺旋缠绕留有一定锁扣间隙4-2，可以滑移；功能层5、8同功能层2一样由具有密封特性的聚酯带多层平行交叠缠绕而成，隔离金属层（抗压增强层、抗拉层）减少相邻层间摩擦，提高柔性复合管疲劳寿命；抗压内增强层6为玻璃纤维粘结而成的实体管，可由玻璃纤维直接缠绕粘结而成或由多层玻璃纤维预浸带后缠绕并层层粘结而成；如附图6所示，抗拉层9由偶数层扁钢条8-1螺旋缠绕而成，相邻层缠绕方向相反，每层扁钢条沿管轴向螺旋缠绕留有间隙；单层覆盖率大于75%，缠绕角度根据几何力学确定，其单层厚度、宽度与缠绕层数根据轴向载荷要求；最后为外包覆热塑性外保护层10。

实施例2：如附图7所示，本实施例的一种深海柔性复合管适用于深海输送非高温介质的动态立管，结构参照实施例1，移除内衬层1、功能层2，由内向外依次包括内衬密封层3、抗压外增强层4、功能层5、抗压内增强层6、防磨层7、抗拉层8、功能层9、外保护层10，各层间相互螺旋缠绕或粘结形成增强热塑性塑料复合管。

实施例3：如附图8所示，本实施例的一种深海柔性复合管适用于深海输送高温介质的静态管，无承受高轴向载荷需求；结构参照实施例1，移除防磨层7、抗拉层8、功能层9，由内向外依次包括内衬层1、功能层2、内衬密封层3、抗压外增强层4、功能层5、抗压内增强层6、外保护层10，各层间相互螺旋缠绕或粘结形成增强热塑性塑料复合管。

实施例4：如附图9所示，本实施例的一种深海柔性复合管适用于深海输送非高温介质的静态管，结构参照实施例1，移除内衬层1、功能层2、防磨层7、抗拉层8、功能层9，由内向外依次包括内衬密封层3、抗压外增强层4、功能层5、抗压内增强层6、外保护层10，各层间相互螺旋缠绕或粘结形成增强热塑性塑料复合管。

本实用新型的深海柔性复合管是多功能柔性复合管，相比于传统的增强热塑性塑料复合管，增设了金属波纹管内衬层、抗压外增强层和抗拉层，其中前者为可有效地防止高温介质及管内负压造成地内管塌陷，中者为复合管提供较高环向刚度，抵抗深海高外压载荷，后者可承受风浪流等动态载荷；同时根据各层结构特点优化层间衔接方式，保障充分发挥各层功能，保证本实用新型的深海柔性复合管不仅具有适用于深海作业的能力，而且又满足了传统的增强热塑性塑料复合管的最小弯曲半径和可盘卷性的性能要求；同时考虑设计需求及经济性，可自行设计增减相应结构层。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。