專利名稱：一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鎧裝層，特別是關于一種海洋復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層。
背景技術：
傳統(tǒng)的、常規(guī)的海底管道以鋼管為主，整體的建造、安裝和后續(xù)保養(yǎng)工作周期長費用高，近年來國外興起的柔性復合管道由于防腐蝕性好、海底地形地貌適應性強、鋪設速度快、費用低、不易結蠟并且能夠重復利用等優(yōu)點開始應用到海底油、氣和水的輸送上來。柔性復合管道包括粘結性復合軟管和非粘結性復合軟管；其中，粘結性復合軟管一般由聚合物層和金屬增強層擠壓成一體，擠壓成型后通過特殊的工序使聚合物材料層和金屬增強層間產(chǎn)生較高的粘合強度。該類軟管一般應用于短距離跨接管。非粘結性復合軟管是由聚合物材料層和金屬增強層通過物理的方式組合而成，層與層間不需要使用化學工藝粘合，各層間通過摩擦和接觸壓力來傳遞載荷，其柔性更好。非粘結性復合軟管一般用于長距離和高壓的管道輸送，其應用于海洋工程中對原油或天然氣或水的輸送越來越廣泛。非粘結性復合軟管已逐漸成為軟管中的主流結構，由骨架層、內(nèi)襯層、抗壓鎧裝層層、抗拉鎧裝層、夕卜包覆層等多層構成的復合管體結構。其中抗壓鎧裝層主要提供抵抗徑向力，并通過異型材互鎖形成，異型材有Z、C、X、T型等，抗壓鎧裝層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，可提供較大環(huán)向力以抵抗較大內(nèi)壓，對內(nèi)襯層起約束作用，防止內(nèi)襯層爆破?？箟烘z裝層纏繞后在相鄰的截面間有一定的間隙，這樣可保證軟管具有一定的柔性，而且相鄰截面間的間隙越大，該層的彎曲柔性越好，但是同時也帶來了隱患，由于間隙的增大造成了其內(nèi)襯層蠕變量的增大，并且當彎曲過大或軸向運動過大時，相鄰截面間的運動過大，相鄰的截面間有相互滑出的可能，會導致截面互鎖功能的喪失。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種能夠在復合軟管內(nèi)襯層蠕變量相同的情況下，增強抗壓鎧裝層的彎曲柔性，同時可有效防止抗壓鎧裝層相鄰截面相互滑出的復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術方案:一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:它采用異型材纏繞互鎖形成，所述異型材的截面為牙狀截面，該截面包括一主梁，所述主梁沿其長度方向包括第一底壁和第二底壁，所述第二底壁的兩端向同一側(cè)分別一體設置有一端部齒狀結構，兩個所述端部齒狀結構之間的所述第二底壁上間隔設置有兩個中部齒狀結構；所述中部齒狀結構到與其相鄰的所述端部齒狀結構之間形成端部凹陷區(qū)域；兩個所述中部齒狀結構之間形成中部凹陷區(qū)域；兩個所述端部齒狀結構均向同一側(cè)彎曲，且均包括一外側(cè)壁、一內(nèi)側(cè)壁和一齒端面；所述端部齒狀結構的外側(cè)壁與所述主梁的第一底壁的連接采用弧形連接角連接；所述端部齒狀結構的齒端面與所述外側(cè)壁和內(nèi)側(cè)壁的連接也均采用弧形連接角連接；所述端部齒狀結構的內(nèi)側(cè)壁與所述主梁的第二底壁的連接也采用弧形連接角連接；兩個所述中部齒狀結構均包括兩個側(cè)壁和一個齒端面；所述中部齒狀結構的齒端面與兩個所述側(cè)壁的連接采用弧形連接角連接；兩個所述側(cè)壁與所述主梁的第二底壁的連接也采用弧形連接角連接；所述異型材的端部凹陷區(qū)域內(nèi)插入一個相鄰所述異型材的中部齒狀結構，且存在一定間隙；所述異型材的中部凹陷區(qū)域內(nèi)插入兩個相鄰所述異型材的端部齒狀結構，且存在一定間隙；相鄰所述異型材互相咬合。所述端部齒狀結構和中部齒狀結構的齒根部的寬度與所述異型材截面長度的比值范圍為0.1 0.15。所述端部齒狀結構和中部齒狀結構的齒根部到齒端面的高度與所述異型材截面寬度的比值范圍為0.3 0.4。所述異型材的截面寬度與截面長度的比值范圍為0.3 0.45。兩個所述端部齒狀結構的外側(cè)壁呈弧形，且該所述弧形的半徑為所述異型材截面寬度的2 4倍。所述異型材為具有牙狀截面的鋼絲；所述異型材與復合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:1、本實用新型的異型材截面為牙狀截面形式，該截面包括四個齒狀結構和三個凹陷區(qū)域，纏繞后異型材的齒狀結構位于相鄰異型材的凹陷區(qū)域內(nèi)，且具有一定間隙，因此，相鄰異型材互相咬合，將內(nèi)襯層的內(nèi)壓轉(zhuǎn)化為抗壓鎧裝層鋼絲的拉力，提供了抵抗內(nèi)壓的能力，同時由于相互咬合的截面間存在一定的間隙，當復合軟管發(fā)生彎曲時可使抗壓鎧裝層異型材相鄰截面在一定間隙內(nèi)相互運動，抗壓鎧裝層不承受彎矩，同時也具有很好的柔性。2、由于現(xiàn)有技術中，要使抗壓鎧裝層彎曲柔性增強，只有增加抗壓鎧裝層相鄰截面的間隙，但是這樣會使內(nèi)襯層的蠕變量增大，而本實用新型通過將異型材截面兩端側(cè)壁設置為同向彎曲的弧形結構，該弧形的半徑為異型材截面寬度的2 4倍，因此，可在不增加內(nèi)襯層蠕變量的情況下，使抗壓鎧裝層的彎曲柔性有顯著增強。本實用新型能夠在復合軟管內(nèi)襯層蠕變量相同的情況下，增強抗壓鎧裝層的彎曲柔性，并且能夠有效防止抗壓鎧裝層相鄰截面的相互滑出，因此，可廣泛用于種海洋復合軟管的結構設置上。

圖1是本實用新型復合軟管結構示意圖圖2是本實用新型復合軟管抗壓鎧裝層截面示意圖圖3是本實用新型復合軟管抗壓鎧裝層異型材相鄰截面互鎖示意圖
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。如圖1所示，本實用新型所涉及的復合軟管結構，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、第一防磨擠塑層4、第一抗拉鎧裝層5、第二防磨擠塑層6、第二抗拉鎧裝層7、第三防磨擠塑層8、保溫層9、外包覆層10。其中，骨架層I由互鎖鋼帶纏繞而成，用于防止內(nèi)襯層2的壓潰，骨架層I內(nèi)輸送流體；內(nèi)襯層2為輸送流體的密封層，內(nèi)襯層2外纏繞一層也可以纏繞多層抗壓鎧裝層3，抗壓鎧裝層3為非粘結層，層間可相互錯動。外包覆層7可有效防止復合軟管周圍的流體流進鎧裝層。如圖2所示，本實用新型的抗壓鎧裝層3通過異型材11纏繞互鎖形成，異型材11與復合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。本實用新型異型材11的截面為牙狀截面，該截面包括一條狀的主梁12，主梁12沿其長度方向包括第一底壁13和第二底壁14，第二底壁14的兩端向同一側(cè)分別一體設置有一端部齒狀結構15，兩個端部齒狀結構15之間的第二底壁14上間隔設置有兩個中部齒狀結構16。中部齒狀結構16到與其相鄰的端部齒狀結構15之間形成端部凹陷區(qū)域17 ;兩個中部齒狀結構16之間形成中部凹陷區(qū)域18 ;中部凹陷區(qū)域18的寬度為端部凹陷區(qū)域17寬度的兩倍。端部凹陷區(qū)域17內(nèi)能夠容納一個中部齒狀結構16，且具有一定間隙；中部凹陷區(qū)域18內(nèi)能夠容納兩個端部齒狀結構15，且具有一定間隙。如圖2所示，本實用新型的兩個端部齒狀結構15的結構相似，均包括一外側(cè)壁19、一內(nèi)側(cè)壁20和一齒端面21。由于兩個端部齒狀結構15均向同一側(cè)彎曲，因此，兩個端部齒狀結構15的外側(cè)壁19呈弧形。由于兩個端部齒狀結構15的結構相似，因此，現(xiàn)以其中一個為例進行說明。端部齒狀結構15的外側(cè)壁19與主梁12的第一底壁13的連接采用弧形連接角22連接；端部齒狀結構15的齒端面21與外側(cè)壁19和內(nèi)側(cè)壁20的連接也均采用弧形連接角22連接；端部齒狀結構15的內(nèi)側(cè)壁20與主梁12的第二底壁14的連接也采用弧形連接角22連接。如圖2所示，本實用新型的兩個中部齒狀結構16的結構相似，均包括兩個側(cè)壁23和一個齒端面24，現(xiàn)以其中一個為例進行說明。中部齒狀結構16的齒端面24與兩個側(cè)壁23的連接采用弧形連接角22連接，兩個側(cè)壁23與主梁12的第二底壁14的連接也采用弧形連接角22連接。上述實例中，端部齒狀結構15和中部齒狀結構16的齒根部的寬度與異型材11截面長度的比值范圍為0.1 0.15。上述實例中，端部齒狀結構15和中部齒狀結構16的齒根部到齒端面的高度與異型材11截面寬度的比值范圍為0.3 0.4。上述實例中，異型材11的截面寬度與截面長度的比值范圍為0.3 0.45，可以提高截面的穩(wěn)定性，并減小截面的應力分布。上述實例中，兩個端部齒狀結構15的外側(cè)壁19呈弧形，且該弧形的半徑為異型材11截面寬度的2 4倍。上述實例中，纏繞形成抗壓鎧裝層3的異型材11為鋼絲，鋼絲一般采用碳鋼，異型材11的截面為牙狀截面，通過對異型材11的纏繞形成抗壓鎧裝層3。本實用新型抗壓鎧裝層3的纏繞成型方法為:異型材11為鋼絲，截面為牙狀截面，該截面包括兩個端部齒狀結構15、兩個中部齒狀結構16、兩個端部凹陷區(qū)域17和一個中部凹陷區(qū)域18 ;異型材11纏繞在內(nèi)襯層2的外周，形成抗壓鎧裝層3，纏繞后相鄰異型材11截面互相咬合，即如圖3所示，其中一個異型材11的兩個端部齒狀結構15分別對應位于相鄰的兩個異型材11的中部凹陷區(qū)域18內(nèi)，兩個中部齒狀結構16分別對應位于相鄰的兩個異型材11的端部凹陷區(qū)域17內(nèi)。中部凹陷區(qū)域18的寬度為端部凹陷區(qū)域17寬度的兩倍。端部凹陷區(qū)域17內(nèi)插入一個中部齒狀結構16，且存在一定間隙；中部凹陷區(qū)域18內(nèi)插入兩個端部齒狀結構15，且存在一定間隙。由于齒狀結構位于凹陷區(qū)域內(nèi)，且存在一定的間隙，因此，當復合軟管發(fā)生彎曲時可使抗壓鎧裝層3異型材相鄰截面在一定間隙內(nèi)相互運動；同時，通過相鄰異型材11截面的兩對齒狀結構的相互咬合，可減小異型材11相鄰截面相互滑出的可能，并且可減少齒狀結構附近的應力分布。上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。
權利要求1.一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:它采用異型材纏繞互鎖形成，所述異型材的截面為牙狀截面，該截面包括一主梁，所述主梁沿其長度方向包括第一底壁和第二底壁，所述第二底壁的兩端向同一側(cè)分別一體設置有一端部齒狀結構，兩個所述端部齒狀結構之間的所述第二底壁上間隔設置有兩個中部齒狀結構；所述中部齒狀結構到與其相鄰的所述端部齒狀結構之間形成端部凹陷區(qū)域；兩個所述中部齒狀結構之間形成中部凹陷區(qū)域； 兩個所述端部齒狀結構均向同一側(cè)彎曲，且均包括一外側(cè)壁、一內(nèi)側(cè)壁和一齒端面；所述端部齒狀結構的外側(cè)壁與所述主梁的第一底壁的連接采用弧形連接角連接；所述端部齒狀結構的齒端面與所述外側(cè)壁和內(nèi)側(cè)壁的連接也均采用弧形連接角連接；所述端部齒狀結構的內(nèi)側(cè)壁與所述主梁的第二底壁的連接也采用弧形連接角連接； 兩個所述中部齒狀結構均包括兩個側(cè)壁和一個齒端面；所述中部齒狀結構的齒端面與兩個所述側(cè)壁的連接采用弧形連接角連接；兩個所述側(cè)壁與所述主梁的第二底壁的連接也采用弧形連接角連接； 所述異型材的端部凹陷區(qū)域內(nèi)插入一個相鄰所述異型材的中部齒狀結構，且存在一定間隙；所述異型材的中部凹陷區(qū)域內(nèi)插入兩個相鄰所述異型材的端部齒狀結構，且存在一定間隙；相鄰所述異型材互相咬合。
2.如權利要求1所述的一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:所述端部齒狀結構和中部齒狀結構的齒根部的寬度與所述異型材截面長度的比值范圍為0.1 0.15。
3.如權利要求1所述的一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:所述端部齒狀結構和中部齒狀結構的齒根部到齒端面的高度與所述異型材截面寬度的比值范圍為0.3 0.4ο
4.如權利要求2所述的一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:所述端部齒狀結構和中部齒狀結構的齒根部到齒端面的高度與所述異型材截面寬度的比值范圍為0.3 0.4ο
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:所述異型材的截面寬度與截面長度的比值范圍為0.3 0.45。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:兩個所述端部齒狀結構的外側(cè)壁呈弧形，且該所述弧形的半徑為所述異型材截面寬度的2 4倍。
7.如權利要求5所述的一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:兩個所述端部齒狀結構的外側(cè)壁呈弧形，且該所述弧形的半徑為所述異型材截面寬度的2 4倍。
8.如權利要求1或2或3或4或7所述的一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:所述異型材為具有牙狀截面的鋼絲；所述異型材與復合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。
9.如權利要求5所述的一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:所述異型材為具有牙狀截面的鋼絲；所述異型材與復合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。
10.如權利要求6所述的一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于:所述異型材為具有牙狀截面的鋼絲；所述異型材與復合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。
專利摘要本實用新型涉及一種復合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于它采用異型材纏繞互鎖形成，異型材的截面為牙狀截面，該截面包括一主梁，主梁沿其長度方向包括第一底壁和第二底壁，第二底壁的兩端向同一側(cè)分別一體設置有一端部齒狀結構，兩個端部齒狀結構之間的第二底壁上間隔設置有兩中部齒狀結構；中部齒狀結構到與其相鄰的端部齒狀結構之間形成端部凹陷區(qū)域；兩中部齒狀結構之間形成中部凹陷區(qū)域；兩端部齒狀結構均向同一側(cè)彎曲；異型材的端部凹陷區(qū)域內(nèi)插入一個相鄰異型材的中部齒狀結構；異型材的中部凹陷區(qū)域內(nèi)插入兩個相鄰異型材的端部齒狀結構；相鄰異型材互相咬合。本實用新型能夠增強抗壓鎧裝層的彎曲柔性，同時能夠有效防止抗壓鎧裝層相鄰截面的相互滑出，因此，可廣泛用于種海洋復合軟管的結構設置上。
文檔編號F16L57/00GK202955414SQ20122057239
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權日2012年11月1日
發(fā)明者曹靜, 陳嚴飛, 陳星 , 李新仲, 謝彬, 沙勇, 周巍偉, 張恩勇, 宋平娜 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 天津市海王星海上工程技術有限公司