本發(fā)明涉及管道技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合管及其制造與安裝方法。

背景技術(shù)：

柔性復(fù)合管具有接頭少，鋪設(shè)方便，連接快捷可靠，節(jié)省施工人力和安裝工期等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于石油天然氣管道行業(yè)，特別是要求高的海底用油氣管道。雖然柔性復(fù)合管安裝方便，但是，在使用時(shí)通常希望管材具有一定的剛性，可以承受內(nèi)外高壓，不至于產(chǎn)生壓潰、屈曲等失效行為。

現(xiàn)有的技術(shù)要么在鋪設(shè)前就是剛性管，以直管形式供貨，每根長(zhǎng)度在6-12m之間，安裝接頭較多，可靠性低；要么在安裝前是柔性管，盤卷供應(yīng)，根據(jù)直徑不同在200-1000m之間，連續(xù)不斷，無接頭，安裝方便，可靠性高，但是使用時(shí)同樣繼承了其天然的柔性，環(huán)剛度偏低，易發(fā)生壓潰、屈曲等失效行為。

中國(guó)專利cn20316239u公開了一種剛?cè)嵝詮?fù)合套管，包括剛性管道，其特征在于在剛性管道接頭位置設(shè)置柔性復(fù)合內(nèi)襯層連接。柔性復(fù)合內(nèi)襯層采用氯丁橡膠柔性套管。該專利綜合了剛性管道和柔性管道兩種的優(yōu)勢(shì)，利用剛?cè)嵝怨艿缆?lián)合作用，環(huán)剛度高，但是這種管道含有剛性管，同樣安裝困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于提供一種環(huán)剛度高、便于盤卷、方便安裝的復(fù)合管。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取包括以下技術(shù)方案：

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層，增強(qiáng)材料層厚度為0.15mm～20mm，管道內(nèi)徑為20mm～250mm，增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料。

本發(fā)明提供的復(fù)合管，按重量百分比計(jì)，所述纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含樹脂和增強(qiáng)材料：

樹脂3重量份～5重量份

增強(qiáng)材料5重量份～7重量份。

其中，所述樹脂選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或不飽和聚酯中的一種或幾種的混合物。

其中，所述增強(qiáng)材料選自碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、聚酯纖維、聚乙烯纖維、鋼絲或鋼帶中的一種或幾種的混合物。

一種復(fù)合管，除含有上述增強(qiáng)材料層以外，還含有內(nèi)襯層和/或外保護(hù)層，內(nèi)襯層的厚度為0.15mm～20mm，外保護(hù)層的厚度為20mm～250mm。內(nèi)襯層和外保護(hù)層選自聚乙烯(pe)、尼龍(pa)、聚偏二氟乙烯(pvdf)、聚苯硫醚(pps)、聚醚醚酮(peek)、聚醚酮酮(pekk)或發(fā)泡聚乙烯中的一種或幾種的混合物。內(nèi)襯層可以防止中間層直接與內(nèi)部流體接觸，外保護(hù)層可以防止外部的陽(yáng)光直射，在復(fù)合管添加上述的內(nèi)襯層和外保護(hù)層可以更好的保護(hù)復(fù)合管中運(yùn)輸?shù)奈矬w。所述內(nèi)襯層和外保護(hù)層由原料制造成品的方法已為公眾所熟知。

本發(fā)明的另一目的，在于提供一種安裝上述復(fù)合管的方法，為了實(shí)現(xiàn)該目的，采取的技術(shù)方案如下。

一種安裝本發(fā)明提供的復(fù)合管的方法包括以下步驟：

(1)將盤卷好的復(fù)合管鋪放進(jìn)入的施工位置，可根據(jù)要求折彎，繞過障礙；

(2)將復(fù)合管連接好接頭并固定好位置，如果沒有接頭則直接固定復(fù)合管的位置；

(3)將復(fù)合管中的纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化。

本發(fā)明中的固化包括加熱固化工藝、紅外固化工藝和微波固化工藝，可以單獨(dú)使用或者一起使用。

加熱固化工藝：向管道通入高于或等于20℃的流水。在流水溫度范圍內(nèi)，使用水溫越高，固化時(shí)間越短，安裝效率越高。

紅外固化工藝:使用波長(zhǎng)為0.75nm～10⁶nm的紅外線加熱器加熱管道。在紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)，復(fù)合管增強(qiáng)層厚度越大，使用紅外線波長(zhǎng)越短，加熱深度越深，加熱固化效果越好；復(fù)合管增強(qiáng)層厚度越小，使用紅外線波長(zhǎng)越長(zhǎng)，加熱越快，固化時(shí)間越短，安裝效率越高。

微波固化工藝：使用微波發(fā)生器向管道內(nèi)發(fā)射900mhz～2450mhz的微波。

在微波范圍內(nèi)：復(fù)合管的尺寸越大、深度越深，使用微波的頻率越高固化效果越好；復(fù)合管的尺寸越小、深度越淺，使用的微波的頻率越低固化效果越好。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述復(fù)合管的制造方法，沒有內(nèi)襯層和/或外保護(hù)層的復(fù)合管，制造方法包含：使用纏繞機(jī)，在芯筒上環(huán)向纏繞纖維增強(qiáng)預(yù)浸料。除增強(qiáng)材料層以外，還包含內(nèi)襯層和/或外保護(hù)層的復(fù)合管，制造方法包含：使用纏繞機(jī)，在內(nèi)襯層上，環(huán)向纏繞纖維織物熱塑性預(yù)浸料，和/或?qū)⑼獗Ｗo(hù)層，包覆至纖維織物熱塑性預(yù)浸帶上。

上述制造的復(fù)合管中的纖維增強(qiáng)預(yù)浸料未固化，安裝時(shí)再進(jìn)行固化操作。

本發(fā)明的復(fù)合管安裝之后的環(huán)剛度的范圍為40kn/m²～7504kn/m²。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)由于本發(fā)明中的復(fù)合管含有增強(qiáng)材料層，安裝時(shí)對(duì)增強(qiáng)材料層中含有的纖維增強(qiáng)預(yù)浸料進(jìn)行固化能使復(fù)合管在安裝后環(huán)剛度得到極大的提高。

(2)由于本發(fā)明中的復(fù)合管安裝前沒固化，所以其具有同軟管一樣便于盤卷的特點(diǎn)，所以接頭少，安裝方便。

附圖說明

圖1表示從內(nèi)到外依次為內(nèi)襯層、增強(qiáng)材料層和外保護(hù)層的一種復(fù)合管的結(jié)構(gòu)，1表示外保護(hù)層，2表示增強(qiáng)材料層，3表示外保護(hù)層。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明中的實(shí)施例中有關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)試方式如下：

環(huán)剛度測(cè)試參照gbt9647-2003熱塑性塑料管材環(huán)剛度的測(cè)定。

下面將描述本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例，但本發(fā)明的內(nèi)容完全不局限于此。

實(shí)施例1

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層、內(nèi)襯層和外保護(hù)層，管道內(nèi)徑為150mm，內(nèi)襯層的厚度為11.5mm，增強(qiáng)材料層的厚度為6.4mm，外保護(hù)層的厚度為7.5mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料，在增強(qiáng)材料層內(nèi)有聚乙烯制成的內(nèi)襯層，在增強(qiáng)材料層外部有尼龍制成的外保護(hù)層。纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含4重量份的環(huán)氧樹脂和6重量份的碳纖維。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：使用纏繞機(jī)，在內(nèi)襯層聚乙烯上，環(huán)向纏繞纖維織物熱塑性預(yù)浸料，將外保護(hù)層尼龍，包覆至纖維織物熱塑性預(yù)浸帶上。

將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；使用微波發(fā)生器向管道內(nèi)發(fā)射900mhz的微波使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為343kn/m²。

實(shí)施例2

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層、內(nèi)襯層和外保護(hù)層，管道內(nèi)徑為100mm，內(nèi)襯層的厚度為7.5mm，增強(qiáng)材料層的厚度為3.2mm，外保護(hù)層的厚度為5.5mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料，在增強(qiáng)材料層內(nèi)有聚醚醚酮制成的內(nèi)襯層，在增強(qiáng)材料層外部有聚偏二氟乙烯制成的外保護(hù)層，纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含3重量份的酚醛樹脂和7重量份的玻璃纖維。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：

使用纏繞機(jī)，在內(nèi)襯層聚醚醚酮上，環(huán)向纏繞纖維織物熱塑性預(yù)浸料，將外保護(hù)層聚偏二氟乙烯，包覆至纖維織物熱塑性預(yù)浸帶上。

將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；使用微波發(fā)生器向管道內(nèi)發(fā)射1200mhz的微波使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為152kn/m²。

實(shí)施例3

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層、內(nèi)襯層和外保護(hù)層，復(fù)合管內(nèi)徑為150mm，內(nèi)襯層的厚度為0.5mm，增強(qiáng)材料層的厚度為6.4mm，外保護(hù)層的厚度為0.5mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料，在增強(qiáng)材料層內(nèi)有尼龍制成的內(nèi)襯層，在增強(qiáng)材料層外部有聚乙烯制成的外保護(hù)層。纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含5重量份的不飽和聚酯和5重量份的芳綸纖維。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：

使用纏繞機(jī)，在內(nèi)襯層尼龍上，環(huán)向纏繞纖維織物熱塑性預(yù)浸料，將外保護(hù)層聚乙烯，包覆至纖維織物熱塑性預(yù)浸帶上。

將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；使用微波發(fā)生器向管道內(nèi)發(fā)射1800mhz的微波使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為230kn/m²。

實(shí)施例4

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層、內(nèi)襯層和外保護(hù)層，復(fù)合管內(nèi)徑為150mm，內(nèi)襯層的厚度為11.5mm，增強(qiáng)材料層的厚度為6.4mm，外保護(hù)層的厚度為7.5mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料，在增強(qiáng)材料層內(nèi)有尼龍制成的內(nèi)襯層，在增強(qiáng)材料層外部有發(fā)泡聚乙烯制成的外保護(hù)層。纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含4.5重量份的不飽和聚酯和5.5重量份的增強(qiáng)材料，增強(qiáng)材料包含40wt%的鋼絲和60wt%的鋼帶。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：

使用纏繞機(jī)，在內(nèi)襯層尼龍上，環(huán)向纏繞纖維織物熱塑性預(yù)浸料，將外保護(hù)層發(fā)泡聚乙烯，包覆至纖維織物熱塑性預(yù)浸帶上。將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；向復(fù)合管中使用微波發(fā)射器發(fā)射2450mhz的微波使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為191kn/m²。

實(shí)施例5

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層、內(nèi)襯層和外保護(hù)層，復(fù)合管內(nèi)徑為180mm，內(nèi)襯層的厚度為15mm，增強(qiáng)材料層的厚度為20mm，外保護(hù)層的厚度為7.5mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料，在增強(qiáng)材料層內(nèi)有尼龍制成的內(nèi)襯層，在增強(qiáng)材料層外部有發(fā)泡聚乙烯制成的外保護(hù)層。所述的纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含3重量份的樹脂和7重量份的聚酯纖維，樹脂包含50wt%的環(huán)氧樹脂和50wt%的不飽和聚酯。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：可使用纏繞機(jī)，在內(nèi)襯層尼龍上，環(huán)向纏繞纖維織物熱塑性預(yù)浸料，將外保護(hù)層發(fā)泡聚乙烯，包覆至纖維織物熱塑性預(yù)浸帶上。將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；向復(fù)合管中使用紅外線加熱器發(fā)射波長(zhǎng)為0.75nm的紅外線使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為1203kn/m²。

實(shí)施例6

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層、內(nèi)襯層和外保護(hù)層，復(fù)合管內(nèi)徑為20mm，內(nèi)襯層的厚度為0.15mm，增強(qiáng)材料層的厚度為0.15mm，外保護(hù)層的厚度為0.15mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料，在增強(qiáng)材料層內(nèi)有聚醚醚酮制成的內(nèi)襯層，在增強(qiáng)材料層外部有發(fā)泡聚乙烯制成的外保護(hù)層。所述的纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含3.5重量份的環(huán)氧樹脂和6.5重量份的鋼帶。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：

使用纏繞機(jī)，在內(nèi)襯層聚醚醚酮上，環(huán)向纏繞纖維織物熱塑性預(yù)浸料，將外保護(hù)層發(fā)泡聚乙烯，包覆至纖維織物熱塑性預(yù)浸帶上。

將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；向復(fù)合管中使用紅外線加熱器發(fā)射波長(zhǎng)為100nm的紅外線使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為40kn/m²。

實(shí)施例7

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層、內(nèi)襯層，復(fù)合管內(nèi)徑為250mm，內(nèi)襯層的厚度為15mm，增強(qiáng)材料層的厚度為18mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料，在增強(qiáng)材料層內(nèi)有聚醚酮酮制成的內(nèi)襯層。所述的纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含5重量份的環(huán)氧樹脂和5重量份的增強(qiáng)材料，增強(qiáng)材料包含10wt%的玻璃纖維、10wt%的芳綸纖維和80wt%的聚乙烯纖維。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：使用纏繞機(jī)，在內(nèi)襯層聚醚酮酮上，環(huán)向纏繞纖維織物熱塑性預(yù)浸料。將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；向復(fù)合管中使用紅外線加熱器發(fā)射波長(zhǎng)為10⁵nm的紅外線使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為2040kn/m²。

實(shí)施例8

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層、內(nèi)襯層，復(fù)合管內(nèi)徑為250mm，內(nèi)襯層的厚度為20mm，增強(qiáng)材料層的厚度為20mm，外保護(hù)層的厚度為20mm。增強(qiáng)材料層包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料，在增強(qiáng)材料層內(nèi)有發(fā)泡聚乙烯制成的內(nèi)襯層，在增強(qiáng)材料層外部有發(fā)泡聚乙烯制成的外保護(hù)層。所述纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含4.5重量份的樹脂和5.5重量份的聚酯纖維，樹脂包含50wt%的環(huán)氧樹脂和50wt%的不飽和聚酯。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：

使用纏繞機(jī)，在內(nèi)襯層發(fā)泡聚乙烯上，環(huán)向纏繞纖維織物熱塑性預(yù)浸料。將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；向復(fù)合管中使用紅外線加熱器發(fā)射波長(zhǎng)為10⁶nm的紅外線使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為7504kn/m²。

實(shí)施例9

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層和外保護(hù)層，復(fù)合管內(nèi)徑為20mm，增強(qiáng)材料層的厚度為0.15mm，外保護(hù)層的厚度為0.15mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料，在增強(qiáng)材料層外有聚苯硫醚制成的外保護(hù)層。所述的纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含3重量份的樹脂和7重量份的聚酯纖維，樹脂包含10wt%的環(huán)氧樹脂和90wt%的的酚醛樹脂。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：

將外保護(hù)層聚苯硫醚，包覆至纖維織物熱塑性預(yù)浸帶上。

將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；向復(fù)合管中通入20℃的熱水，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為406kn/m²。

實(shí)施例10

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層和外保護(hù)層，復(fù)合管內(nèi)徑為250mm，內(nèi)襯層的厚度為15mm，增強(qiáng)材料層的厚度為15mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料，在增強(qiáng)材料層內(nèi)有聚醚酮酮制成的外保護(hù)層。所述的纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含5重量份的環(huán)氧樹脂和5重量份的增強(qiáng)材料，增強(qiáng)材料包含10wt%的玻璃纖維、10wt%的芳綸纖維和80wt%的聚乙烯纖維。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：

將外保護(hù)層聚醚酮酮，包覆至纖維織物熱塑性預(yù)浸帶上。

將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；向復(fù)合管中通入50℃的流水使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為5004kn/m²。

實(shí)施例11

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層，復(fù)合管內(nèi)徑為200mm，增強(qiáng)材料層的厚度為15mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料。所述的纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含3重量份的環(huán)氧樹脂和7重量份的增強(qiáng)材料，增強(qiáng)材料包含10wt%的玻璃纖維、20wt%的芳綸纖維和70wt%的聚乙烯纖維。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：

使用纏繞機(jī)，在芯筒上環(huán)向纏繞纖維增強(qiáng)預(yù)浸料。

將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；向復(fù)合管中通入80℃的流水使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為1790kn/m²。

實(shí)施例12

一種復(fù)合管，該復(fù)合管包含增強(qiáng)材料層，復(fù)合管內(nèi)徑為25mm，增強(qiáng)材料層的厚度為5mm。增強(qiáng)材料層中包含纖維增強(qiáng)預(yù)浸料。所述的纖維增強(qiáng)預(yù)浸料包含4重量份的環(huán)氧樹脂和6重量份的增強(qiáng)材料，增強(qiáng)材料包含55wt%的玻璃纖維和45wt%的聚乙烯纖維。

制造上述復(fù)合管的方法包括如下步驟：

使用纏繞機(jī)，在芯筒上環(huán)向纏繞纖維增強(qiáng)預(yù)浸料。

將復(fù)合管盤卷好，并鋪放至如海底、山地或沙漠等鋪設(shè)面，把管折彎繞過所有障礙地形；將復(fù)合管連接好接頭并固定位置；向復(fù)合管中通入100℃的流水使纖維增強(qiáng)預(yù)浸料固化，經(jīng)檢測(cè)，環(huán)剛度為759kn/m²。