[发明专利]一种非金属柔性管及其制造方法

说明书

本发明提供一种非金属柔性管及其制造方法。该非金属柔性管由内至外依次设有内衬层、承压层、隔离层、抗拉层、功能层和保护层，且相邻两层之间为非刚性粘结，其中，内衬层的材质为热塑性聚合物，承压层的材质为纤维增强树脂基复合材料，隔离层的材质为热塑性聚合物，抗拉层的材质为纤维经树脂增强的材料，功能层中布设有光纤、电缆、伴热带、输送热传导介质的管道、压力传感器和温度传感器中的至少一种，保护层的材质为热塑性聚合物。本发明提供的非金属柔性管，不仅具有良好的耐腐蚀性、耐气体渗透性和柔性，而且具有良好的耐温和耐压性能，能够适应海洋中的恶劣工况，用于海洋立管、深海管道。

技术领域

本发明涉及一种非金属柔性管及其制造方法，尤其是涉及一种用于海洋立管、深海管道等的多功能非金属柔性管及制造工艺。

背景技术

深海管道是海洋油气生产系统的“生命线”，是目前最快捷、最安全和经济可靠的海上油气运输方式，对海底石油以及天然气的开发输出起着十分重要的作用。但是深海管道的服役工况苛刻，管道内部高温、高压及硫化氢和二氧化碳等共同作用易造成材料性能的劣化。与深海管道相比，海洋立管的服役工况更加苛刻，除了上述因素之外，还要承受静水压力、弯矩以及轴向拉力等共同作用，因此在恶劣的环境和复杂的输送流体双重作用下，海底管道的安全性受到了极大的威胁。

深海管道和海洋立管可分为金属管和非金属柔性管。由于金属管道的铺设和维修都较为困难，且在复杂的流体环境中更易发生腐蚀。非金属柔性管是由多种高分子材料制造而成，具有质量轻、耐多种腐蚀流体、耐磨损和铺设成本低等多种优点，因此多倾向于使用非金属柔性管。目前主流的非金属柔性管为粘结性柔性管，其一般是多层材料构成，且相邻层材料之间多以刚性粘结的方式连接，以形成粘结式复合管结构，比如专利CN106287027A中公开的粘结性非金属柔性管，从里至外依次包括内衬层、增强层、功能层和保护层，其中内衬层与增强层之间熔接，以保证内衬层的耐腐蚀性、耐气体渗透性和管道的柔软性。另外，其主要改进点还在于内衬层的三层结构共同形成了粘结式的石壁结构，进一步提高了内衬层的上述性能。

但是研究发现，上述粘结性柔性管一旦用于海洋环境，极易在应力作用下发生开裂，且耐温性较差，致使其无法适应海洋中的恶劣环境，带来安全隐患。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种非金属柔性管及其制造方法，该非金属柔性管不仅具有良好的耐腐蚀性、耐气体渗透性和柔性，而且具有良好的耐温和耐压性能，能够适应海洋中的恶劣工况。

为实现上述目的，本发明首先提供一种非金属柔性管，其由内至外依次设有内衬层、承压层、隔离层、抗拉层、功能层和保护层，且相邻两层之间为非刚性粘结，

其中，内衬层的材质为热塑性聚合物，承压层的材质为纤维增强树脂基复合材料，隔离层的材质为热塑性聚合物，抗拉层的材质为纤维经树脂增强的材料，功能层中布设有光纤、电缆、伴热带、输送热传导介质的管道、压力传感器和温度传感器中的至少一种，保护层的材质为热塑性聚合物。

本发明中所述的非刚性粘结，是与目前“刚性粘结”相对的概念，指的是通过物理吸附或卯榫作用、镶嵌结合等方式所形成的柔性粘结方式。

具体的，可根据输送介质的腐蚀特性、温度、压力和磨损性能等实际情况，合理选择内衬层所用的材料，尤其是可以选择在输送介质中保持性能稳定且对输送介质具有良好阻隔性能的热塑性工程塑料，包括但不限于聚乙烯、尼龙、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酮、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚偏氟乙烯、热塑性聚氨酯、可熔聚四氟乙烯和聚苯醚中的一种或多种。

在本发明具体实施过程中，是将上述一种或多种热塑性聚合物的颗粒通过熔融挤出，并在挤出过程中实施定型处理，比如在挤出机中通过加热、加压而使物料以流动状态通过口模成型，然后再经冷却定型，得到具有要求直径和长度的热塑性聚合物内衬管，即为内衬层。