復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于：它包括兩異型材，兩個(gè)異型材均包括一鋼條和一斜工字鋼帶，鋼條的橫截面呈等腰梯形，鋼條的上底具有向上突起的梯形凸臺(tái)、下底具有向下突起的梯形凸臺(tái)，斜工字鋼帶由相平行的上翼板和下翼板，以及連接在上翼板和下翼板之間的傾斜腹板組成，且上翼板與腹板之間所夾銳角與鋼條的底角相等，斜工字鋼帶的腹板長(zhǎng)度與鋼條的側(cè)腰長(zhǎng)度相當(dāng)。鋼條的頂角嵌入斜工字鋼帶的鈍角凹槽內(nèi)，同一側(cè)的底角嵌入同一側(cè)斜工字鋼帶的銳角凹槽內(nèi)，構(gòu)成異型材，將另一倒置的異型材的鋼條嵌入正置的異型材的斜工字鋼帶內(nèi)，兩個(gè)異型材相互嵌合成環(huán)狀纏繞在復(fù)合軟管的內(nèi)襯層外壁上。本實(shí)用新型可以廣泛用于海洋或航天工程等領(lǐng)域柔性復(fù)合管道結(jié)構(gòu)中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鎧裝復(fù)合軟管，特別涉及一種復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的海底管道一般以鋼管為主，其整體的建造、安裝和后續(xù)保養(yǎng)工作周期長(zhǎng)且費(fèi)用高。近年來(lái)國(guó)外興起的柔性復(fù)合軟管由于防腐蝕性好、針對(duì)海底地形地貌適應(yīng)性強(qiáng)、鋪設(shè)速度快且費(fèi)用低、不易結(jié)蠟和能夠重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，已開(kāi)始應(yīng)用到海底油、氣和水的海底管道中。
[0003]柔性復(fù)合軟管主要有兩種，一種為粘結(jié)性復(fù)合軟管，另一種為非粘結(jié)性復(fù)合軟管。粘結(jié)性復(fù)合軟管的連接一般是由聚合物層和金屬增強(qiáng)層擠壓連成一體，其擠壓成型后通過(guò)特殊的工序使聚合物材料層和金屬增強(qiáng)層之間產(chǎn)生較高的粘合強(qiáng)度，該類(lèi)軟管一般僅在較短距離跨接管道中應(yīng)用。而非粘結(jié)復(fù)合軟管一般由聚合物材料層和金屬增強(qiáng)層通過(guò)物理的方式組合而成，其每一層與每一層間不需要使用化學(xué)工藝粘合，各層間通過(guò)摩擦和接觸壓力來(lái)傳遞載荷，其具有良好的柔性，已逐漸成為軟管中的主流結(jié)構(gòu)，此類(lèi)復(fù)合軟管一般在長(zhǎng)距離和高壓的管道中使用。非粘結(jié)復(fù)合軟管廣泛應(yīng)用在海洋工程中對(duì)原油、天然氣或水的輸送。
[0004]非粘結(jié)復(fù)合軟管是由骨架層、內(nèi)襯層、抗壓鎧裝層、抗拉鎧裝層和外包覆層等多層構(gòu)成，其中抗壓鎧裝層主要用于抵抗徑向力，并通過(guò)異型材互鎖形成，其異型材截面形狀有Z、C、X、T型等。現(xiàn)有技術(shù)的抗壓鎧裝層是由異型材與管軸成大角度纏繞而成，纏繞角度一般接近于90度，因此可以提供較大環(huán)向力以抵抗較大內(nèi)壓，對(duì)內(nèi)襯層起約束作用，防止內(nèi)襯層爆破。抗壓鎧裝層經(jīng)纏繞后在相鄰的截面間有一定的間隙，可以使軟管具有一定的柔性。接頭對(duì)抗壓鎧裝層鋼絲端部的良好固定是提供較大內(nèi)壓的前提，當(dāng)接頭不能對(duì)抗壓鎧裝層鋼絲端部提供良好的固定時(shí)，抗壓鎧裝層將不具有較好的提供抵抗內(nèi)壓的能力，并很快的將內(nèi)壓傳遞給抗拉鎧裝層。由于抗拉鎧裝層的鋼絲纏繞角度在30?40度之間，抗拉鎧裝層主要用于抵抗軸向壓力，此時(shí)抵抗環(huán)向力的能力較弱。所以，接頭和抗壓鎧裝層鋼絲端部的固定非常重要。
[0005]由于相鄰的截面間有一定的間隙，這樣可以保證了軟管有一定的柔性，同時(shí)帶來(lái)了隱患，當(dāng)軟管彎曲過(guò)大或軸向運(yùn)動(dòng)過(guò)大時(shí)，至使相鄰截面間的運(yùn)動(dòng)過(guò)大，進(jìn)而造成相鄰的截面間有相互滑出的隱患，將會(huì)導(dǎo)致截面互鎖功能的喪失?？箟烘z裝層相鄰截面間的間隙越大該層的彎曲柔性越好，但由此間隙的增大會(huì)造成了內(nèi)襯層的蠕變量也在隨其增大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種既能解決鋼條間上下錯(cuò)位位移和徑向位移的復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:它包括兩異型材，兩個(gè)所述異型材均包括一鋼條和一斜工字鋼帶，所述鋼條的橫截面呈等腰梯形，所述鋼條的上底具有向上突起的梯形凸臺(tái)、下底具有向下突起的梯形凸臺(tái)，所述斜工字鋼帶由相平行的上翼板和下翼板，以及連接在上翼板和下翼板之間的傾斜腹板組成，且上翼板與腹板之間所夾銳角與所述鋼條的底角相等，所述斜工字鋼帶的腹板長(zhǎng)度與所述鋼條的側(cè)腰長(zhǎng)度相當(dāng)；
[0008]所述鋼條的頂角嵌入所述斜工字鋼帶的鈍角凹槽內(nèi)，同一側(cè)的底角嵌入同一側(cè)所述斜工字鋼帶的銳角凹槽內(nèi)，構(gòu)成所述異型材，將另一倒置的所述異型材的鋼條嵌入正置的所述異型材的斜工字鋼帶內(nèi)，兩個(gè)所述異型材相互嵌合成環(huán)狀纏繞在復(fù)合軟管的內(nèi)襯層外壁上。
[0009]所述鋼條的每一邊角均設(shè)置圓弧角過(guò)渡。
[0010]所述鋼條的頂角為120度，所述鋼條上底和下底上的梯形凸臺(tái)等高。
[0011]所述鋼條和所述斜工字鋼帶均采用碳鋼，且所述鋼條為實(shí)心。
[0012]兩個(gè)相鄰的所述鋼條之間空隙至少是所述斜工字鋼帶壁厚的3倍，且所述斜工字鋼帶的壁厚不小于1.5mm。
[0013]所述內(nèi)襯層外壁上設(shè)置有一層或多層所述抗壓鎧裝層，且所述抗壓鎧裝層內(nèi)加入覆蓋所述鋼條和所述斜工字鋼帶的潤(rùn)滑油。
[0014]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、斜工字鋼帶與鋼條嚴(yán)密嵌合，保證相鄰斜工字鋼帶之間位置的相對(duì)固定，因此，每一個(gè)管道截面受較大集中力或者膜面力，相鄰的鋼條由于側(cè)壁的相互接觸會(huì)分擔(dān)部分受力，以保證管道不會(huì)受外力而失效。相鄰的鋼條留有適當(dāng)空隙，斜工字鋼帶之間在管道軸向也具備一定的運(yùn)動(dòng)空間，因此為管道系統(tǒng)提供了“柔性”。2、由于鋼條的長(zhǎng)邊和短邊的兩端均設(shè)計(jì)了與斜工字鋼帶翼板匹配的平直凹槽，鋼條的平直凹槽均設(shè)計(jì)了圓弧角過(guò)渡，避免與斜工字鋼帶發(fā)生尖端接觸沖擊，因此斜工字鋼帶可以在裝配時(shí)翼板與鋼條上下邊可以過(guò)渡平順。3、鋼條為實(shí)心的鋼條，其截面慣性矩較大且均勻性?xún)?yōu)異，因此其承受各個(gè)方向的力矩的能力較為平衡，安全性更高；并且相鄰結(jié)構(gòu)之間有一定的“空隙”，并注入相當(dāng)量潤(rùn)滑油，因此相鄰結(jié)構(gòu)之間的摩擦力大大的降低，保證了結(jié)構(gòu)的壽命。因此，本實(shí)用新型可以廣泛用于海洋工程或者航天工程等領(lǐng)域柔性復(fù)合管道結(jié)構(gòu)中。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型復(fù)合軟管結(jié)構(gòu)示意圖
[0016]圖2是本實(shí)用新型抗壓鎧裝層示意圖
[0017]圖3是本實(shí)用新型異型材橫截面示意圖
[0018]圖4是本實(shí)用新型異型材相鄰截面嵌合示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型所涉及的復(fù)合軟管結(jié)構(gòu)與已有的非粘結(jié)復(fù)合軟管結(jié)構(gòu)類(lèi)似，從內(nèi)層到外層依次包括骨架層1、內(nèi)襯層2、抗壓鎧裝層3、第一耐磨層4、第一抗拉鎧裝層5、第二耐磨層6、第二抗拉鎧裝層7、第三耐磨層8、保溫層9和外包覆層10。其中，骨架層I由互鎖鋼帶纏繞而成，骨架層I內(nèi)輸送流體，用于防止內(nèi)襯層2的壓潰；在骨架層I外表面設(shè)置有用于密封輸送流體的內(nèi)襯層2，在內(nèi)襯層2外壁設(shè)置有抗壓鎧裝層3，抗壓鎧裝層3為非粘結(jié)層，層間可以相互錯(cuò)動(dòng)；在抗壓鎧裝層3外表面間隔包裹有第一耐磨層4 ;在第一耐磨層4外表面和第二耐磨層6內(nèi)表面之間設(shè)有第一抗拉鎧裝層5，第二耐磨層6用于減小第一抗拉鎧裝層5和第二抗拉鎧裝層7之間的摩擦，在第二耐磨層6外表面和第三耐磨層8之間設(shè)有第二抗拉鎧裝層7，在第三耐磨層8外表面包裹有保溫層9，在保溫層9外表面包裹有外包覆層10組成非粘結(jié)復(fù)合軟管。
[0021]如圖2所示，本實(shí)用新型的發(fā)明點(diǎn)在于對(duì)抗壓鎧裝層3進(jìn)行了改進(jìn):本實(shí)用新型的抗壓鎧裝層3通過(guò)兩異性材31相互嵌合纏繞成環(huán)狀，兩個(gè)異性材31與復(fù)合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。如圖3所示，異型材31包括一鋼條32和一斜工字鋼帶33。其中，鋼條32的橫截面呈等腰梯形，且鋼條32的上底和下底分別具有向上和向下突起的梯形凸臺(tái)。斜工字鋼帶33由相平行的上翼板和下翼板，以及連接在上翼板和下翼板之間的傾斜腹板組成，且上翼板與腹板之間所夾銳角與鋼條32的底角相等，斜工字鋼帶33的腹板長(zhǎng)度與鋼條32的側(cè)腰長(zhǎng)度相當(dāng)。
[0022]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，鋼條32的每一邊角均設(shè)置圓弧角過(guò)渡。
[0023]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，鋼條32的頂角為120度。
[0024]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，鋼條32上底和下底上的梯形凸臺(tái)等高。
[0025]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，鋼條32和斜工字鋼帶33均采用碳鋼，且鋼條32為實(shí)心。
[0026]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，兩個(gè)相鄰的鋼條32之間空隙至少是斜工字鋼帶33壁厚的3倍，斜工字鋼帶33的壁厚不小于1.5mm。
[0027]如圖2、4所示，本實(shí)用新型在使用時(shí)，首先將鋼條32的頂角嵌入斜工字鋼帶33的鈍角凹槽內(nèi)，且留有一定空隙；同一側(cè)的底角嵌入同一側(cè)斜工字鋼帶33的銳角凹槽內(nèi)，且有一定空隙，以構(gòu)成異型材31。使用同樣方法獲得另一異型材31并將其倒置，將倒置的異型材31的鋼條32嵌入正置的異型材31的斜工字鋼帶33，然后將兩個(gè)異型材31相互嵌合環(huán)狀纏繞在內(nèi)襯層2外壁上。相鄰的鋼條32之間具有一定空隙也為金屬蠕變應(yīng)變提供了空間裕量，因此可以應(yīng)用在更高的溫度環(huán)境中。對(duì)于整個(gè)復(fù)合軟管來(lái)說(shuō)，抗壓鎧裝層3在保證強(qiáng)度的前提下提供了足夠的柔性，同時(shí)斜工字鋼帶33嵌合鋼條32，鋼條32上底/下底上的梯形凸臺(tái)分別緊鄰斜工字鋼帶33的上翼板/下翼板，這樣可以限制鋼條32的周向錯(cuò)位位移，減少相鄰鋼條32的滑出。
[0028]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，內(nèi)襯層2外壁上設(shè)置有一層或多層抗壓鎧裝層3。
[0029]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，抗壓鎧裝層3內(nèi)需要加入能夠覆蓋鋼條32和斜工字鋼帶33的潤(rùn)滑油。
[0030]上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)和連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:它包括兩異型材，兩個(gè)所述異型材均包括一鋼條和一斜工字鋼帶，所述鋼條的橫截面呈等腰梯形，所述鋼條的上底具有向上突起的梯形凸臺(tái)、下底具有向下突起的梯形凸臺(tái)，所述斜工字鋼帶由相平行的上翼板和下翼板，以及連接在上翼板和下翼板之間的傾斜腹板組成，且上翼板與腹板之間所夾銳角與所述鋼條的底角相等，所述斜工字鋼帶的腹板長(zhǎng)度與所述鋼條的側(cè)腰長(zhǎng)度相當(dāng)； 所述鋼條的頂角嵌入所述斜工字鋼帶的鈍角凹槽內(nèi)，同一側(cè)的底角嵌入同一側(cè)所述斜工字鋼帶的銳角凹槽內(nèi)，構(gòu)成所述異型材，將另一倒置的所述異型材的鋼條嵌入正置的所述異型材的斜工字鋼帶內(nèi)，兩個(gè)所述異型材相互嵌合成環(huán)狀纏繞在復(fù)合軟管的內(nèi)襯層外壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:所述鋼條的每一邊角均設(shè)置圓弧角過(guò)渡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:所述鋼條的頂角為120度，所述鋼條上底和下底上的梯形凸臺(tái)等高。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:所述鋼條的頂角為120度，所述鋼條上底和下底上的梯形凸臺(tái)等高。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:所述鋼條和所述斜工字鋼帶均采用碳鋼，且所述鋼條為實(shí)心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:兩個(gè)相鄰的所述鋼條之間空隙至少是所述斜工字鋼帶壁厚的3倍，且所述斜工字鋼帶的壁厚不小于1.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:兩個(gè)相鄰的所述鋼條之間空隙至少是所述斜工字鋼帶壁厚的3倍，且所述斜工字鋼帶的壁厚不小于1.Smnin
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或7所述的復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:所述內(nèi)襯層外壁上設(shè)置有一層或多層所述抗壓鎧裝層，且所述抗壓鎧裝層內(nèi)加入覆蓋所述鋼條和所述斜工字鋼帶的潤(rùn)滑油。
9.根據(jù)權(quán)利要求所述5的復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:所述內(nèi)襯層外壁上設(shè)置有一層或多層所述抗壓鎧裝層，且所述抗壓鎧裝層內(nèi)加入覆蓋所述鋼條和所述斜工字鋼帶的潤(rùn)滑油。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合軟管梯形截面嵌合抗壓鎧裝層，其特征在于:所述內(nèi)襯層外壁上設(shè)置有一層或多層所述抗壓鎧裝層，且所述抗壓鎧裝層內(nèi)加入覆蓋所述鋼條和所述斜工字鋼帶的潤(rùn)滑油。
【文檔編號(hào)】F16L11/16GK203488871SQ201320600025
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】周巍偉, 曹靜, 沙勇, 賈旭, 李新仲, 謝彬, 李麗瑋, 王世圣 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油研究總院