CN110454625B - 一种大口径柔性复合管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大口径柔性复合管，包括内管、经线带、增强层和外管。所述经线带沿着平行于内管的轴向布置在其外表面，所述增强层缠绕在经线带上，所述外管包裹在增强层上。本发明所述大口径柔性复合管在内管与增强层之间增加了经线带层，提高了复合管承受压力、抗拉伸、耐油、耐腐蚀、使用寿命长，所述复合管简化了缠绕方式，对缠绕角度没有特殊要求，一根缠绕带可解决相同方向的一层或多层缠绕结构；可采用任意金属和非金属增强带材及线材进行缠绕，及采用任意宽度缠绕带，适用范围广；内管和外管不局限于挤出成型的管材，也适用于带材缠绕的内管密封层和外管保护层；对设备要求简单，成本较低，容易实现；填补了我国大口径柔性复合管的空白。

Description

一种大口径柔性复合管

技术领域

本发明属于软管技术领域，具体涉及一种大口径柔性复合管。

背景技术

柔性复合管是一种新型的高性能复合管道，包括内层管、增强层及外保护层，已应用于陆地油/气/水集输管线、高压注水管线、热洗管线及海洋采油立管的生产和制造等领域。在以热塑性塑料挤出成型的内层管上，用涤纶长丝或其他工业长丝交错缠绕形成增强层，再用聚酯带缠绕于增强层外层，最后挤出热塑性塑料作为外保护层。其中，增强层的形成过程为将2-6缠绕机带盘置于内层管四周并保证带盘上的带材或线材与内层管中心轴线成一定夹角，利用张力作用配合牵引速度按照近似于平衡角对带材或线材进行螺旋缠绕，具有生产速度快、缠绕精度高、操作简单等优点。

为了平衡管道力矩，制造软管采用的缠绕角度必须是54°-55°间的平衡角，对设备缠绕角度精度要求较高。此外，随着复合管口径的增加，同宽度的带材与带材之间的间隙会越来越大，需要对带材进行加宽，故制造大口径复合管的设备体积庞大、造价昂贵。综上所述，现有缠绕设备结构复杂，以及仅限于平衡角缠绕等限制条件，导致制备的柔性复合管成本高昂且口径小（管材外径一般不超过200mm）。因此，发明一种制备简单、成本较低的大口径柔性复合管至关重要。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种大口径柔性复合管，缠绕方式简单、适用范围广、对设备要求简单、成本较低，填补了我国大口径（200-1200mm甚至更大）柔性复合管的空白。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种大口径柔性复合管，包括内管、经线带、增强层和外管，所述经线带沿着平行于内管的轴向布置在其外表面，所述增强层缠绕在经线带上，所述外管包裹在增强层上。

作为本发明的一种改进，所述内管材料为PE聚乙烯、PP聚丙烯、PVC聚氯乙烯、EPM乙丙橡胶、PET聚对苯二甲酸乙二醇酯、TPU聚氨酯弹性体、CPE氯化聚乙烯、EPDM三元乙丙橡胶、PERT耐热聚乙烯、PE-X交联聚乙烯、POK聚酮、PA尼龙、PVDF聚偏氟乙烯、NBR丁腈橡胶、CR氯丁橡胶、CSM氯磺化聚乙烯或BIIR溴化丁基橡胶。

作为本发明的一种改进，所述外管材料为PE聚乙烯、PVC聚氯乙烯、EPDM三元乙丙橡胶、EPM乙丙橡胶、CPE氯化聚乙烯、NBR丁腈橡胶、CR氯丁橡胶、CSM氯磺化聚乙烯或BIIR溴化丁基橡胶。

作为本发明的一种改进，所述增强层包括第一层带材、第二层带材、第三层带材及第四层带材，其中第二层带材的缠绕方向与第一层带材的缠绕方向一致；第三层带材的缠绕方向与第四层带材的缠绕方向一致，且与第一层带材与第二层带材的缠绕方向相反。

作为本发明的一种改进，所述带材为生橡胶带、热塑性塑料、包裹纤维材料的生橡胶带或热塑性塑料与纤维的预浸带。

作为本发明的一种改进，所述复合管的直径为200mm-1200mm。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种大口径柔性复合管，缠绕方式简单，对缠绕角度没有特殊要求，一根缠绕带可解决相同方向的一层或多层缠绕结构；可采用任意金属和非金属增强带材及线材进行缠绕，及采用任意宽度缠绕带（只需调整缠绕速度与牵引机速度），适用范围广；内管和外管不局限于挤出成型的管材，也适用于带材缠绕的内管密封层和外管保护层；对设备要求简单，成本较低，容易实现；复合管承受压力大，抗拉伸，耐油，耐腐蚀，使用寿命长，填补了我国大口径（200-1200mm甚至更大）柔性复合管的空白。

附图说明

图1为本发明所述的大口径柔性复合管剥去部分后的立体示意图。

图2为本发明所述的大口径柔性复合管的横截面剖视图。

图3为本发明所述的大口径柔性复合管的制备流程示意图。

附图标记列表：

1、内管，2、经线带，3、增强层，4、外管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图所示，本发明所述的一种大口径柔性复合管，包括内管、经线带、增强层和外管，所述经线带覆盖在内管的外表面，所述增强层缠绕在经线带上，所述外管包裹在增强层上。

其加工步骤是：

1、内管成型

材料：根据使用工况（工作温度、输送介质、环应力及轴向强度要求）对内管材料进行选型，一般有PE、PP、PET、TPU、CPE、EPDM、PERT、PE-X、POK、PA、PVD、FEPM、NBR、CR、CSM、BIIR等。

成型方式：

热熔挤出、在负压状态下真空冷却定径、最后充分冷却。

2、经线带（又叫经线）覆盖

一般大口径管材的增强带由于受到设备因素的影响，增强层带材的宽度受到限制，如果将增强层的缠绕角度按照平衡角的角度进行缠绕和设计，所缠绕的带材与带材之间的间隙会较大，脱离增强层对管材的压力增强作用。随着管材口径的增加，间隙会越来越大，特别是对于大口径管材更加明显。因此，对于大口径管材带材增强层的缠绕，为了使缠绕的带材与带材之间的间隙得到有效控制，一般会加大缠绕角度。口径越大，所缠绕的带材与管材中心轴线的夹角会越来越大，这就导致了管材在压力的作用下向轴向方向延伸，同时也导致了管材的径向收缩现象。为了防止这一现象的发生，经线的存在就成为必然。经线不但承载来自由于增强层缠绕角度的加大所产生的轴向应力，还承担着管体本身轴向强度的要求；通过自动放线装置，沿内管轴线方向平行覆盖内管的外表面，一般采用12-20条涤纶短纤维作经线沿管材圆周方向均匀分布。

3、增强层缠绕

材料：根据客户要求、工况环境、产品载荷需求等条件，对增强层材料进行选择，一般有：涤纶工业长丝及长丝束、芳纶长丝及长丝束、碳纤维长丝及长丝束、玻璃纤维长丝及长丝束、玄武岩纤维长丝及长丝束、金属长丝和金属长丝束以及其他材料的工业长丝及长丝束。

3.1状态：

自由状态；单丝按照一定轴向方向和一定的均匀分散度通过涂塑或压延，分布于可塑性基材中。

通过对原有状态进行一些单丝排列位置改变，形成一种螺旋结构的状态。简单地说，就是对原来结构的工业长丝束进行加捻（包括单捻和复捻）。加捻螺距根据所采购的工业长丝束整体的单位长度的一致性情况决定（通过加捻前和加捻后抗拉强度的对比，决定单位长度加捻要求）。

3.2在产品中的存在形式和实施方式：

首先将需要缠绕增强的增强带存储于中心单带盘缠绕机的带盘之中。根据带材宽度调整带盘宽度，根据工艺对间隙要求调整缠绕间隙。

将带材按照既定角度，螺旋缠绕于经线外表面上。

增强层包括第一层带材、第二层带材、第三层带材及第四层带材，缠绕角度分别为正、反、正、反依次交叉缠绕成一个网状骨架，加上经线在内部的支撑，使得最终成型的软管集钢管、橡胶管两种管材的优点集于一体，具有良好的承压性、弯曲性、耐腐蚀性，是输送气体，液体等良好管道。

4、外管成型

材质：根据使用工况（工作温度、输送介质、环应力及轴向强度要求）对外管材料进行选型，一般有PE、PVC、EPDM、EPM、CPE、NBR、CR、CSM、BIIR等。

成型方式：

通过塑料挤出机熔融挤出，包覆于增强层表面，通过冷却定径，在功能层外部形成一个管体径向的环形闭环。

本发明简化了缠绕方式，对缠绕角度没有特殊要求，使工作变得简单高效；此外，通过在内管的外表面覆盖经线，提高了复合管承受压力和拉伸强度，耐油、耐腐蚀性能更加优异，使用寿命延长，填补了我国大口径（200mm以上）柔性复合管的空白。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (4)

1.一种大口径柔性复合管，其特征在于：包括内管、经线带、增强层和外管，所述经线带沿着平行于内管的轴向布置在其外表面，所述增强层缠绕在经线带上，所述外管包裹在增强层上；

所述内管材料为PE聚乙烯、PP聚丙烯、PVC聚氯乙烯、EPM乙丙橡胶、PET聚对苯二甲酸乙二醇酯、TPU聚氨酯弹性体、CPE氯化聚乙烯、EPDM三元乙丙橡胶、PERT耐热聚乙烯、PE-X交联聚乙烯、POK聚酮、PA尼龙、PVDF聚偏氟乙烯、NBR丁腈橡胶、CR氯丁橡胶、CSM氯磺化聚乙烯或BIIR溴化丁基橡胶；

所述外管材料为PE聚乙烯、PVC聚氯乙烯、EPDM三元乙丙橡胶、EPM乙丙橡胶、CPE氯化聚乙烯、NBR丁腈橡胶、CR氯丁橡胶、CSM氯磺化聚乙烯或BIIR溴化丁基橡胶。

2.根据权利要求1所述的一种大口径柔性复合管，其特征在于：所述增强层包括第一层带材、第二层带材、第三层带材及第四层带材，其中第二层带材的缠绕方向与第一层带材的缠绕方向一致；第三层带材的缠绕方向与第四层带材的缠绕方向一致，且与第一层带材与第二层带材的缠绕方向相反。

3.根据权利要求2所述的一种大口径柔性复合管，其特征在于：带材为生橡胶带、热塑性塑料、包裹纤维材料的生橡胶带或热塑性塑料与纤维的预浸带。

4.根据权利要求1所述的一种大口径柔性复合管，其特征在于：所述复合管的直径为200mm-1200mm。