专利名称：海洋用柔性管的制作方法
技术领域：
本发明涉及柔性管技术领域，更具体地说，涉及一种海洋用柔性管。
背景技术：
随着海上油田和天然气田的不断开发，管道输送工艺已经被广泛应用于海洋石油工业。在英国北海，已经建成长距离的天然气及油气混合输送管道，大大促进了北海天然气气田的开发。在美国的墨西哥湾，海底管道总长度达37000km，将海域的油田、天然气及沿岸陆上处理厂连接成一个生产、处理和销售的系统，因此海底管道的正常运行促进了墨西哥湾石油资源的开发。在我国海洋石油开发的十几年中，也已经建成了 2500km的海洋管道，其中包括油气混合输送管道，注水管道等。由于海洋柔性管具有很好的柔性，其安装效率高，海底适应性强、可以回收利用，还具有较强的耐腐蚀性，因此海洋用柔性管在海洋石油工业中的应用越来越受到重视。在现有技术中，海洋用柔性管的结构包括金属骨架层、保持内部液体完整的挤压聚合物层、抗压金属铠装层、多层扁钢缠绕的抗拉铠装层、具有密封和保护作用的挤压聚合物层。其中金属结构占据了海洋用柔性管的大部分重量，给海洋用柔性管的运输和安装带来很多不便，也大大提高了海洋用柔性管的造价。综上所述，如何降低海洋用柔性管的重量，进而便于运输和安装海洋用柔性，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种海洋用柔性管，该海洋用柔性管的结构设计可以有效地降低海洋用柔性管的重量，进而便于运输和安装海洋用柔性。为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案:一种海洋用柔性管，其结构由内到外依次为骨架层、内衬层、抗压层、抗拉层和外保护层；所述骨架层为具有支撑作用的金属骨架层；所述内衬层和外保护层均为塑料层；所述抗压层包括金属支撑和包覆在所述金属支撑外部的塑料基体；所述抗拉层为螺旋状的纤维增强材料带，且所述螺旋状的纤维增强材料带盘绕于所述抗压层外壁上。优选地，所述金属骨架层为不锈钢管，且沿所述不锈钢管的周向设置有可使所述不锈钢管弯曲的环形凸起。优选地，所述金属骨架层包括多个相互卡合的卡接环，每个卡接环的一端设置有第一卡槽，另一端设置有卡在所述第一卡槽内的卡钩，相邻的两个所述卡接环通过所述第--^槽和卡钩的卡合连接。
优选地，所述抗压层包括多个环形的抗压单体，每个抗压单体包括整体为环形的金属支撑和包覆在金属支撑外部的塑料基体，每个抗压单体的一端设置有第二卡槽，另一端设置有卡在所述第二卡槽内的凸起，相邻的两个所述抗压单体通过所述第二卡槽和凸起的配合连接。优选地，所述金属支撑的沿该海洋用柔性管径向方向的截面为“工”字型或者“E”字型。优选地，所述抗拉单体为多层缠绕在所述抗压层上的螺旋状的纤维增强材料带，且相邻两层的所述螺旋状的纤维增强材料带的螺旋方向相反。优选地，每层所述螺旋状的纤维增强材料带的螺旋角均为30° -60°优选地，所述抗拉层内部还设置有用以监测该海洋用柔性管的温度、压力和流量的光纤。优选地，还包括预制于所述外保护层内部的与该海洋用柔性管的轴向平行设置的用于放置线路的线路管。本发明提供的海洋用柔性管，其结构由内到外依次为骨架层、内衬层、抗压层、抗拉层和外保护层；其中骨架层为具有支撑作用的金属骨架层；内衬层和外保护层均为塑料层；抗压层包括金属支撑和包覆在金属支撑外部的塑料基体；抗拉层为螺旋状的纤维增强材料带，且螺旋状的纤维增强材料带缠绕于抗压层外壁上。本发明提供的海洋用柔性管的结构中，骨架层具有支撑作用，可以防止该海洋用柔性管在强大的压力不被压溃；内衬层具有防腐蚀和防渗漏的作用，用来保持内部的输送物质的完整性，不受外界污染；抗压层主要用来抗内压，即抵抗来自海洋用柔性管内部的输送物质的径向压力载荷，也可以抵抗部分外压；抗拉层主要用来抵抗拉伸力以及部分内压力，以使该海洋用柔性管获得扭转平衡，即平衡环向载荷和轴向载荷；外保护层具有密封和保护的作用。与现有技术相比，本发明提供的海洋用柔性管采用塑料及金属共同加工的方式，尤其是抗压层采用塑料及金属共同加工的方式，抗拉层则全是纤维增强材料加工代替了原来的扁钢缠绕，相应的降低了该海洋用柔性管的重量，进而便于运输和安装该海洋用柔性。另外，本发明提供的海洋用柔性管采用塑料及金属共同加工的方式，其强度高，柔韧性好，同时也很大的提高了抗腐蚀性和抗疲劳强度。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的海洋用柔性管的剖视图；图2为本发明实施例提供的抗压层沿海洋用柔性管轴向方向的局部剖视图；图3为本发明实施例提供的抗压层的金属骨架的沿海洋用柔性管轴向方向的剖视图；图4为本发明另一实施例提供的抗压层的金属骨架的沿海洋用柔性管轴向方向的剖视图5为本发明另一实施例提供的抗压层的金属骨架的沿海洋用柔性管轴向方向的剖视图；图6为本发明实施例提供的金属骨架的结构示意图；图7为本发明另一实施例提供的金属骨架的沿海洋用柔性管轴向方向的剖视图。附图中标记如下:1-外保护层、2-内衬层、3-骨架层、4-线路管、5-抗拉层、6_抗压层、61-抗压单体、611-凸起、612-金属支撑、613-第二卡槽、614-搭接端、615-延伸部、31-卡接环、311-第一^^槽、312-卡钩、313-凸起部、314-卡壁。
具体实施例方式本发明的目的在于提供一种海洋用柔性管，该海洋用柔性管的结构设计可以有效地降低海洋用柔性管的重量，进而便于运输和安装海洋用柔性。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，本发明实施例所提供的海洋用柔性管，其结构由内到外依次为骨架层3、内衬层2、抗压层6、抗拉层5和外保护层I ;其中骨架层3为具有支撑作用的金属骨架层；内衬层2和外保护层I均为塑料层；抗压层6包括金属支撑612和包覆在金属支撑612外部的塑料基体；抗拉层5为螺旋状的纤维增强材料带，且螺旋状的纤维增强材料带缠绕于抗压层6外壁上。 本发明实施例提供的海洋用柔性管的结构中，骨架层3具有支撑作用，可以防止该海洋用柔性管在强大的压力不被压溃；内衬层2具有防腐蚀和防渗漏的作用，用来保持内部的输送物质的完整性，不受外界污染；抗压层6主要用来抗内压，即抵抗来自海洋用柔性管内部的输送物质的径向压力载荷，也可以抵抗部分外压；抗拉层5主要用来抵抗拉伸力以及部分内压力，以使该海洋用柔性管获得扭转平衡，即平衡环向载荷和轴向载荷；外保护层I具有密封和保护的作用。与现有技术相比，本发明提供的海洋用柔性管采用塑料及金属共同加工的方式，尤其是抗压层6采用塑料及金属共同加工的方式，抗拉层5则全是纤维增强材料加工代替了原来的扁钢缠绕，相应的降低了该海洋用柔性管的重量，进而便于运输和安装该海洋用柔性。另外，本发明提供的海洋用柔性管采用塑料及金属共同加工的方式，其强度高，柔韧性好，同时也很大的提高了抗腐蚀性和抗疲劳强度。另外，在进行加工该海洋用柔性管时，直接将内衬层2挤压成型贴附在骨架层3的外壁上，然后直接将金属支撑612和塑料基体复合加工形成抗压层缠绕在内衬层2的外壁上，抗拉层5直接缠绕在抗压层6的外壁上，最后将外保护层I挤压成型贴附在抗拉层5的外侧。其中，内衬层2可由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酰胺或者聚偏氟乙烯挤出成型；抗压层6的塑料基体可以为聚乙烯基体、聚氯乙烯基体、聚丙烯基体、聚氨酯基体、聚酰胺基体或者聚偏氟乙烯基体，即抗压层6可以由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚酰胺或者聚偏氟乙烯为基体和金属支撑612复合挤出成型；抗拉层5可以由聚乙烯纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、玻璃纤维和碳纤维中的一种或者几种和树脂共同挤压成型；外保护层I可以由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚氨酯或者聚酰胺挤出成型。其中，如图6所示，为了简化加工过程，金属骨架层3可以为不锈钢管，且沿该不锈钢管的周向设置有可使该不锈钢管弯曲的环形凸起。环形凸起与过轴线的横截面的交线可以具有弧度，如此金属骨架层不但在长度方向上可以伸缩，还可以实现弯曲，可以满足海洋用柔性管在实际布置过程中的弯曲等情况。另外，如图7所示，在另一实施例中，金属骨架层可以包括多个相互卡合的卡接环31，每个卡接环31的一端设置有第一卡槽311，另一端设置有可卡在所述第一卡槽311内的卡钩312，相邻的两个卡接环31通过所述第一卡槽311和卡钩312的卡合连接，即相邻的两个卡接环31,—个的卡钩312卡设在另一的第—^槽311内，以实现相邻的两个卡接环31的卡接。如此设置，同样可以满足海洋用柔性管在实际布置过程中的弯曲等情况。多个卡接环31可以为一体式结构，在进行生产时，可以一体式成型。其中，每个卡接环31可以由金属筒的两端向相反的方向翻边形成，具体的第一卡槽311可以为U型卡槽，卡钩312具有卡设在第一卡槽311中的卡壁314，且该卡壁314与第—^槽311的两个侧壁均抵接，为防止卡壁314从第—^槽311中滑出，第—^槽311的槽口处还设置有向第一^^槽311内部延伸的凸起部313。另外， 如图2所示，在本实施例中，抗压层6可以包括多个环形的抗压单体61，每个抗压单体61包括整体为环形的金属支撑612和包覆在金属支撑612外部的塑料基体，每个抗压单体61的一端设置有第二卡槽613,另一端设置有可卡在第二卡槽613内的凸起611,相邻的两个抗压单体61通过第二卡槽613和凸起611的配合连接。如此设置，可以满足海洋用柔性管在实际布置过程中的弯曲等情况。其中在进行生产过程中，便可实现两个抗压单体61的配合，金属支撑和塑料基体一起加工形成抗压层。其中，第二卡槽613可以设置有相对的两个向第二卡槽613的内部延伸的搭接端614，同时凸起611上也设置有两个分别可搭接在搭接端614上的延伸部615。以此使凸起611上的延伸部615搭接在第二卡槽613的搭接端614上，以此实现第二卡槽613和凸起611的配合，最终实现相邻的两个抗压单体61的连接。如图3、图4和图5所示，优选地，为了进一步降低该海洋用柔性管的重量，降低其制造成本，可以将金属支撑612的沿该海洋用柔性管径向方向的截面设置为“工”字型或者“E”字型，具体的可以为横置的“工”字型，或者横置的“E”字型，且横置的“E”字型的封闭端更加靠近抗拉层5。当然还可以为“U”字型，在此不作限定。在本实施例中，抗拉单体可以为多层缠绕在抗压层6上的螺旋状的纤维增强材料带，且相邻两层的螺旋状的纤维增强材料带的螺旋方向相反，其中螺旋方向是指沿着该海洋用柔性管的一个延伸方向上，螺旋状的纤维增强材料带是逆时针旋转还是顺时针旋转。即沿着海洋用柔性管的一个延伸方向，一层的螺旋状的纤维增强材料带为逆时针旋转，则与其相邻的螺旋状的纤维增强材料带为顺时针旋转。如此设置，抗拉层5可以抵抗来自海洋用柔性管的两个延伸方向的拉伸力，相应的增强了抗压层6的抗拉强度。其中，优选地，每层螺旋状的纤维增强材料带的螺旋角可以均在30° -60°之间。其中螺旋角是指在圆柱面上，圆柱螺旋线的切线与通过切点的圆柱面直母线之间所夹的锐角。当然，每层螺旋状的纤维增强材料带可以为均匀螺旋，即每层螺旋状的纤维增强材料带相邻的两螺纹对应点之间的距离相同。当然，还可以只设置一层螺旋状的纤维增强材料带作为抗拉层5，优选地，一层螺旋状的纤维增强材料带的螺旋角可以设置为55°或者55°左右。其中，为了便于监测海洋用柔性管内的温度、压力和流量，还可以在抗拉层5内部设置用以监测该海洋用柔性管的温度、压力和流量的光纤，如此设置，便可监测海洋用柔性管内的输送物质的流量等。另外，在进行实际生产时，还可以在外保护层I内部预制与该海洋用柔性管的轴向平行设置的用于放置线路的线路管4。如此设置，可以将线路置于线路管4中，更加方便了线路的设置。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种海洋用柔性管，其特征在于，其结构由内到外依次为骨架层(3)、内衬层(2)、抗压层(6 )、抗拉层(5 )和外保护层(I); 所述骨架层(3)为具有支撑作用的金属骨架层； 所述内衬层(2)和外保护层(I)均为塑料层； 所述抗压层(6)包括金属支撑(612)和包覆在所述金属支撑(612)外部的塑料基体；所述抗拉层(5)为螺旋状的纤维增强材料带，且所述螺旋状的纤维增强材料带缠绕于所述抗压层(6)外壁上。
2.根据权利要求1所述的海洋用柔性管，其特征在于，所述金属骨架层为不锈钢管，且沿所述不锈钢管的周向设置有可使所述不锈钢管弯曲的环形凸起。
3.根据权利要求1所述的海洋用柔性管，其特征在于，所述金属骨架层包括多个相互卡合的卡接环(31)，每个卡接环(31)的一端设置有第一卡槽(311)，另一端设置有卡在所述第一卡槽(311)内的卡钩(312)，相邻的两个所述卡接环(31)通过所述第一卡槽(311)和卡钩(312)的卡合连接。
4.根据权利要求1所述的海洋用柔性管，其特征在于，所述抗压层(6)包括多个环形的抗压单体(61 )，每个抗压单体(61)包括整体为环形的金属支撑(612)和包覆在金属支撑(612)外部的塑料基体，每个抗压单体(61)的一端设置有第二卡槽(613)，另一端设置有卡在所述第二卡槽(613)内的凸起(611)，相邻的两个所述抗压单体(61)通过所述第二卡槽(613)和凸起(611)的配合连接。
5.根据权利要求4所述的海洋用柔性管，其特征在于，所述金属支撑(612)的沿该海洋用柔性管径向方向的截面为“工”字型或者“E”字型。
6.根据权利要求1所述的海洋用柔性管，其特征在于，所述抗拉单体为多层缠绕在所述抗压层(6)上的螺旋状的纤维增强材料带，且相邻两层的所述螺旋状的纤维增强材料带的螺旋方向相反。
7.根据权利要求6所述的海洋用柔性管，其特征在于，每层所述螺旋状的纤维增强材料带的螺旋角均为30° -60°。
8.根据权利要求1所述的海洋用柔性管，其特征在于，所述抗拉层(5)内部还设置有用以监测该海洋用柔性管的温度、压力和流量的光纤。
9.根据权利要求1所述的海洋用柔性管，其特征在于，还包括预制于所述外保护层(I)内部的与该海洋用柔性管的轴向平行设置的用于放置线路的线路管(4)。
全文摘要
本发明公开了一种海洋用柔性管，其结构由内到外依次为骨架层、内衬层、抗压层、抗拉层和外保护层；所述骨架层为具有支撑作用的金属骨架层；所述内衬层和外保护层均为塑料层；所述抗压层包括金属支撑和包覆在所述金属支撑外部的塑料基体；所述抗拉层为螺旋状的纤维增强材料带，且所述螺旋状的纤维增强材料带缠绕于所述抗压层外壁上。与现有技术相比，本发明提供的海洋用柔性管采用塑料及金属共同加工的方式，尤其是抗压层采用塑料及金属共同加工的方式，抗拉层则全是纤维增强材料加工代替了原来的扁钢缠绕，相应的降低了该海洋用柔性管的重量，进而便于运输和安装该海洋用柔性。
文档编号F16L11/00GK103090126SQ201310052880
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月18日 优先权日2013年2月18日
发明者孟庆义 申请人:孟庆义