[发明专利]一种大口径高压柔性复合管用绕线及其使用方法

说明书

本发明涉及一种大口径高压柔性复合管用绕线及其使用方法，属于纤维增强热塑性管道领域。其技术方案：纤维束缠绕到柔性材质的内芯上，制成绕线后再缠绕形成多层结构的增强层；并且通过改变各层中，纤维束缠绕方向与内芯轴线夹角、纤维束与内芯体积比、绕线缠绕方向与管道轴线夹角、纤维束捻度等方式，调整各层绕线的松弛程度，实现各层绕线均匀受力，最终提升纤维增强柔性复合管道的承压能力。本发明解决了现有柔性复合管道内层纤维受力大、外层纤维受力小的问题，可用于大口径、高压力柔性复合管道。

技术领域

本发明涉及一种大口径高压柔性复合管用绕线及其使用方法，属于管输领域，尤其涉及纤维增强热塑性管道领域。

背景技术

增强柔性复合管（Reinforced Thermoplastic Pipes，简称RTP管），是一种高压塑料复合管道，具有良好的柔韧性、抗腐蚀性、耐高压、耐冲击、耐磨损、重量轻、容易连接、可盘绕、长距离无接头快速铺设等特点，可以很好地克服钢管的腐蚀问题以及塑料管道的耐压问题，可应用在石油、天然气开采，高压长距离输送天然气以及各种需要较高压力输送介质的管线领域。

RTP产品通常由三层构成，内、外层为PE80、PE100以上材料，外层根据需要可选白色（地表铺设防紫外线）或黑色（埋地铺设）；中间层为增强材料复合而成的增强带，增强材料可以为芳纶纤维、聚酯纤维或玻璃纤维等高强纤维。

现有的技术方案将各类纤维作为增强层以提高管道承压能力，已经具有较多成熟产品。SYT 6662.2-2012《石油天然气工业用非金属复合管 第2部分：柔性复合高压输送管》所述，目前通用柔性复合管道最大内径150mm，公称压力6.4MPa/2.5MPa；内径90mm以下柔性复合管道公称压力最高达到12MPa。部分企业能够加工口径超过1m的柔性复合管道，但是承压能力较低，主要用于低压输水。

21世纪以来，管输行业大力推进“以塑代钢”战略发展方案，柔性复合管道以其优异的性能被列为重点发展方向，并向着高压力、大口径发展。油气输送领域，管道压力高，同时对大口径有着明确需求。目前长输管道主要采用钢制管道，最大口径达到1216mm，公称压力超过10MPa；现有柔性复合管压力和口径远远达不到同类钢制管道标准。

单纯增加增强层缠绕层数、厚度的方式，难以有效提高管道承压能力，不满足油气输送管道高压力、大口径的需要。主要在于：各类纤维强度高但韧性差，缠绕预紧力难以精确调节，必然造成内层纤维受力大，外层纤维受力小。柔性复合管道高压承载，通常内层纤维优先破坏，然后管道强度整体不足导致失效。

基于上述背景，研制新型柔性复合管用绕线及其使用方法，满足大口径、高压力需求，具有现实意义。

发明内容

本发明的目的：为了克服现有纤维增强柔性复合管承压能力低，难以加工成大口径、高压力管道；从根本上解决柔性复合管道多层纤维受力不均匀的问题，以此提升纤维增强柔性复合管承压能力。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案如下。

一种大口径高压柔性复合管用绕线，包括内芯、纤维束，其特征在于：内芯包含可挤压变形的柔性材料，内芯为线状物体；纤维束包含至少1根有机柔性纤维或无机柔性纤维，纤维束单向螺旋缠绕到内芯上；

内芯表面或内部设置沿内芯轴向布置的纵向纤维，或者内芯表面和内部同时设置沿内芯轴向布置的纵向纤维；

内芯为实心结构或者为中空管状结构。

纤维束缠绕方向与内芯轴线夹角范围为20°~80°。

纤维束与内芯体积比的取值范围为0.04:1~4:1。

纤维束选自碳纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氮化硼纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、钢丝中的一种或多种的混合物。