現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:基于碳纖維的海底管道纏繞式止屈器，其特征在于:
[0013]基于碳纖維的纏繞式海底管道止屈器結(jié)構(gòu)分為三層，內(nèi)層環(huán)氧樹脂層為底層樹月旨，作為粘結(jié)劑，該層兼有密封功能。中層是碳纖維布纏繞層，厚度為0.2mm-0.35_，為止屈器發(fā)揮止屈作用的主要結(jié)構(gòu)；最外層的精蠟帶作為防腐層。
[0014]由于管道本身具有3PE防腐層，對防腐層界面進(jìn)行簡單打磨后，涂刷底層環(huán)氧樹脂底漆，然后纏繞碳纖維布。纏繞過程中，先將碳纖維布經(jīng)環(huán)氧樹脂充分浸漬，按45°將碳纖維布纏繞于管道上。經(jīng)過固化與防腐處理，完成整個(gè)基于碳纖維的海底管道纏繞式止屈器的安裝。此發(fā)明結(jié)合纏繞式止屈器結(jié)構(gòu)簡單、施工方便的特點(diǎn)與碳纖維布強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐腐蝕的特點(diǎn)，摒棄傳統(tǒng)纏繞式止屈器利用鋼筋纏繞管道需焊接且止屈效率低的弊端，制作出基于碳纖維的海底管道纏繞式止屈器。此為本專利最為核心的部分。
[0015]本發(fā)明綜合了纏繞式止屈器和碳纖維材料的優(yōu)勢，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、抗震、抗疲勞性能好?；谔祭w維的海底管道纏繞式止屈器使得管道受三向應(yīng)力狀態(tài)，可以有效控制裂紋發(fā)展，提高管道疲勞壽命。同時(shí)，能夠提高管道的屈曲承載力，減小海底地震對管道的影響。
[0017]2、增強(qiáng)止屈效率。碳纖維布具有優(yōu)良的力學(xué)性能，抗腐蝕、耐磨、穩(wěn)定性好。在基于碳纖維的海底管道纏繞式止屈器中，作為連續(xù)相的底層樹脂將纖維粘合成一個(gè)整體，固定纖維位置，均勻分布載荷，通過底層樹脂與纖維的界面，將載荷傳遞到纖維上。因此發(fā)生破壞時(shí)，碳纖維能夠吸收更多能量，具有更加強(qiáng)大而穩(wěn)定的止屈性質(zhì)，增強(qiáng)止屈效率。
[0018]3、減小應(yīng)力集中。在傳統(tǒng)海底管道止屈器中，連接方式大多為焊接，這樣一來，焊縫承受較大應(yīng)力，產(chǎn)生應(yīng)力集中，對焊接要求較高，一旦焊縫破壞，后果不堪設(shè)想。碳纖維應(yīng)力集中于纖維端部，而碳纖維布內(nèi)部基本不存在纖維端部，大大避免了應(yīng)力集中現(xiàn)象。
[0019]4、抗腐蝕性能強(qiáng)。碳纖維防腐蝕性能好，碳纖維布纏繞在管道外側(cè)可防止特殊海洋環(huán)境對管道的腐蝕。
[0020]5、降低施工難度。海底管道的鋪設(shè)一般采用鋪管船鋪設(shè)方法，該方法具有穩(wěn)定性高，靈活性好以及作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)。無論是傳統(tǒng)的“S型”、“J型”還是卷管式鋪管法，管道重量嚴(yán)重制約鋪管效率。而深水海底管道的鋪設(shè)不僅需要考慮鋪設(shè)速度，更應(yīng)考慮因重量過大帶來的張力大與穩(wěn)定性差等問題。基于碳纖維的海底管道纏繞式止屈器質(zhì)量輕，大大減少了鋪管船承受重量，降低施工難度，提高鋪設(shè)效率。
[0021]6、成本低，制造工藝簡單?；谔祭w維的海底管道纏繞式止屈器只有環(huán)氧樹脂和碳纖維兩種組分，制造工藝十分簡單，成本較低。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明用在某段海底管道的正視投影示意圖
[0023]圖2是圖1中所示的A-A截面示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0025]如圖1、圖2所示，I為海底管道壁厚，I的表面為海底管道防腐層，2為基于碳纖維的海底管道纏繞式止屈器粘結(jié)劑環(huán)氧樹脂層，3為基于碳纖維的海底管道纏繞式止屈器本體，4為精蠟帶。
[0026]本發(fā)明的制作安裝方法包括以下步驟:
[0027](I)管道表面處理
[0028]用砂紙打磨噴涂環(huán)氧粉末的管道表面，為圖中1，使其具有微小環(huán)向劃痕，以增強(qiáng)管道與碳纖維布纏繞材料的結(jié)合強(qiáng)度。
[0029](2)涂刷底層環(huán)氧樹脂底漆
[0030]首先，將環(huán)氧樹脂與固化劑以100: 30混合，作為底層樹脂與粘結(jié)劑，在管道外表面均勾涂刷0.2mm-Q.35mm (不超過0.4mm)。
[0031](3)纏繞碳纖維布
[0032]首先將碳纖維布經(jīng)環(huán)氧樹脂充分浸漬，按45°將其纏繞于管道上。纏繞過程中用滾軸按壓鋪設(shè)，可擠出多余氣泡。一般止屈器長度為0.5-2.0倍的管道直徑，布置間距為90_180m。
[0033](4)固化
[0034]高溫有助于碳纖維布固化，除此之外，輻射也可加快固化過程。
[0035](5)防腐保護(hù)
[0036]在纖維布外層纏繞精蠟帶。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于碳纖維的纏繞式海底管道止屈器，其特征在于:基于碳纖維的纏繞式海底管道止屈器結(jié)構(gòu)分為三層，內(nèi)層環(huán)氧樹脂層為底層樹脂，作為粘結(jié)劑，該層兼有密封功能；中層是碳纖維布纏繞層，厚度為0.2mm-0.35mm，為止屈器發(fā)揮止屈作用的主要結(jié)構(gòu)；最外層的精蠟帶作為防腐層。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于碳纖維的纏繞式深水海底管道止屈器，其特征在于：基于碳纖維的纏繞式海底管道止屈器結(jié)構(gòu)分為三層，內(nèi)層環(huán)氧樹脂層為底層樹脂，作為粘結(jié)劑，該層兼有密封功能。中層是碳纖維布纏繞層，為止屈器發(fā)揮止屈作用的主要結(jié)構(gòu)。最外層的精蠟帶作為防腐層。用砂紙打磨噴涂環(huán)氧粉末的管道表面，對界面進(jìn)行簡單處理，并纏繞基于碳纖維的海底管道纏繞式止屈器。在涂刷底層環(huán)氧樹脂底漆后，將碳纖維布經(jīng)環(huán)氧樹脂充分浸漬，按45°將預(yù)浸料纏繞于管道上。碳纖維布纏繞完成后，進(jìn)行高溫固化，并纏繞精蠟帶起防腐作用。此發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)海底管道防腐防蝕，減小應(yīng)力集中，加強(qiáng)抗彎、抗震、抗疲勞、密封能力，提高鋪設(shè)安裝及止屈效率，節(jié)約成本。
【IPC分類】F16L1/20, F16L58/18, F16L57/02
【公開號】CN204704477
【申請?zhí)枴緾N201420648885
【發(fā)明人】陳嚴(yán)飛, 吳曉宇, 梁樂才, 張宏, 鄭偉
【申請人】中國石油大學(xué)(北京)
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2014年11月3日