CN104565677A - 一种定向钻穿越段管道的防腐层保护结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种定向钻穿越段管道的防腐层保护结构及其制备方法，所述的防腐层保护结构包括钢管，覆盖钢管外表面的防腐层，防腐层外表面还覆盖有复合保护层。防腐层保护结构的制备方法步骤如下：（1）管道防腐层预处理；（2）配置树脂粘胶；（3）排纱浸胶；（4）缠扰成型；（5）修整。本发明管道的防腐层保护结构，具有良好的耐磨损、耐划伤性能，还具有优异的耐高温及耐蚀性。本发明保护结构制备方法机械化和自动化程度高，避免在防腐层表面逐层粘贴玻璃纤维布易产生气泡的缺陷以及布纹的交织点和短玻璃纤维末端的应力集中引起制品强度下降的缺点，并大幅提高保护层剪切强度。

Description

一种定向钻穿越段管道的防腐层保护结构及其制备方法
技术领域                                                               
本发明涉及一种管道外防腐层保护结构及其制备方法，尤其是涉及定向钻穿越段施工中回拖管道外防腐层保护结构及其制备方法。
背景技术
目前人们在安装各种埋地管道（如天然气管道、石油管道）的过程中，往往会遇到建筑物、公路、铁路、河流、湖泊等阻挡物以及各类不易或不适合浅埋通过的区域，而定向钻穿越技术可以较好的解决这一问题。通常情况下，埋地管道都采用两层或三层聚烯烃复合防腐结构，而这些防腐结构的防腐层抗划伤性能较差，在埋地管道穿越施工过程中容易受到地层中坚硬岩石的摩擦、挤压，造成埋地管道外部的防腐层破损。由于定向钻穿越段的管道深埋于地下或阻挡物下，因而管道防腐层出现破损后无法实施开挖修补，使得埋地管道存在潜在的安全风险。 
目前国内外定向钻穿越管道主要是在管道防腐层外加装保护层，现在应用的保护层主要有双层熔结环氧涂层、聚氨酯保护涂层、紫外光固化材料保护涂层、环氧聚合物混凝土涂层以及树脂玻璃纤维复合材料保护层等，其主要存在耐磨性抗划伤性较差、操作工艺复杂，难以完全避免回拖管道防腐层的损伤等情况。相关专利提出采用外加金属保护结构，但其全部安装建造成本太高，部分安装又保护不足。                                                                                                                                                                     
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足之处，提供一种结构简单的定向钻穿越段管道的防腐层保护结构，能有效防止定向钻管道穿越段回拖过程中防腐层磨损和划伤，从而使管道防腐层得到完整的保护。 
本发明提供一种定向钻穿越段管道的防腐层保护结构，包括钢管，覆盖钢管外表面的防腐层，防腐层外表面还覆盖有复合保护层，所述复合保护层由纤维材料和加入助剂和填料的树脂粘胶组成。 
本发明定向钻穿越段管道的防腐层保护结构，所述防腐层为聚烯烃复合防腐层。 
本发明定向钻穿越段管道的防腐层保护结构，所述纤维材料可以是聚酯纤维、聚对苯酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚酰胺纤维及聚均苯四甲酰亚胺纤维中的一种或几种，所述纤维材料的形式可以是纤维纱或纤维无纬带，优选纤维无纬带。 
本发明定向钻穿越段管道的防腐层保护结构，所述的树脂粘胶的基体可以是环氧树脂、硅树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、不饱和树脂中的一种或几种，优选环氧树脂与硅树脂组合。 
本发明定向钻穿越段管道的防腐层保护结构，所述助剂可以为含硼聚硅氧烷。 
本发明定向钻穿越段管道的防腐层保护结构，所述填料可以是石墨粉、碳化硅粉、石英砂、微米级玻璃微珠、聚砜、聚醚酰亚胺中的一种或几种，优选石墨粉和/或聚砜。 
本发明定向钻穿越段管道的防腐层保护结构的制备方法，包括如下步骤： 
（1）管道防腐层预处理：对管道防腐层进行外观检查与处理，确保防腐层光滑平整、干燥洁净，然后将其固定在缠绕器具上；
（2）配置树脂粘胶：按照比例和工艺要求向树脂基体中加入溶剂、固化剂、助剂和填料配制树脂粘胶；
（3）排纱浸胶：将纤维材料排布于纱架上，将树脂粘胶倒入胶槽中，使纤维材料通过胶槽，将浸过胶的纤维材料进行部分烘干；
（4）缠扰成型：将浸胶后的纤维通过张力控制器，按照设计参数在管道上进行预定线型缠绕，当达到规定厚度的纤维复合材料保护层时，停止缠绕，卸下管道，将管道进行固化；
（5）修整：处理纤维复合保护层表面的毛刺及流挂的粘胶，使表面平整光滑。
本发明制备方法中，所述纤维材料在使用前先进行干燥处理，干燥温度40～90℃，干燥时间1～30h。 
本发明制备方法中，树脂粘胶每次的配置量应按管径的大小、管段的长度及覆盖厚度等参数计算配置。 
本发明方法中，所述的纤维缠扰线型可以是环向缠扰、纵向缠扰、螺旋缠扰或三者的任意组合，优选螺旋缠扰。 
本发明相比于现有技术，具有以下优点： 
本发明定向钻穿越段管道的防腐层保护结构，防腐层外采用纤维复合材料保护层，同时在树脂粘胶中加入填料，可以在缠绕时先在防腐层表面形成一层由耐磨填料和树脂组成的次保护层，由于耐磨填料的加入，可以极大的增加次保护层的抗磨损和抗划伤性能，这样可以最大程度保护管道防腐层，即使最外层由纤维复合材料组成的保护层被破坏掉，次保护层仍能对防腐层提供保护，在保护层和次保护层的双重作用下，有效的防止管道在定向钻回拖施工以及尖锐岩石地区埋地施工中对管道防腐层的损坏，有效延长了管道防腐层的使用寿命，进一步提高了管道运行安全性、可靠性。
本发明选用纤维复合材料作为管道防腐层的保护材料，其力学性能优异，具有非常好的耐磨损、耐划伤性能，还具有优异的耐高温及耐蚀性，能抵抗诸多化学或腐蚀性介质的侵蚀，进一步增强了表面防腐层隔离腐蚀介质的作用。 
本发明选用纤维纱或无纬带作为原材料，避免了纤维布作为原材料时布纹的交织点和短玻璃纤维末端的应力集中引起制品强度下降的问题。本发明利用机器进行缠绕，机械化和自动化生产程度较高，缠绕张力使多余的树脂粘胶将气泡挤出，并填满空隙，有效避免了之前在防腐层表面逐层粘贴玻璃纤维布易产生气泡进而影响保护质量的缺陷，并大幅提高保护层剪切强度。因此产品质量稳定且有较高的精度；整体结构较为简单，生产率高、制作方便，便于推广和应用。 
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的定向钻穿越段管道的防腐层保护结构及其制备方法予以详细的描述。 
一种定向钻穿越段管道外防腐层保护方法，包括如下步骤： 
（1）纤维烘干处理：将纤维沙团置于40～90度烘箱内1～30小时烘干处理。
（2）管道防腐层表面处理：将预制好外防腐层的管道安装于缠绕机固定机具上，然后对管道外防腐层进行外观检查与处理，消除表面突起、毛刺、棱角等，用乙醇或乙酸乙酯清洗防腐层表面，确保防腐层光滑平整、干燥洁净。 
（3）胶液配制：按工艺及配比要求选用合适量程的称量工具进行各组分的称量，然后向树脂基体中加入溶剂、固化剂、助剂，同时加入填料配置树脂粘胶，经人工或搅拌器充分搅拌后为纤维的缠绕提供浸渍液；每次的树脂粘胶配置量应按管径的大小、管段的长度及覆盖厚度等参数计算配置，以免造成浪费。 
（4）缠绕参数设定：将设计参数输入缠绕机，通过专用软件来进行线型设计与控制，进行预定线型缠绕，保证不出现纱片离缝滑线现象。 
（5）排纱浸胶：将纤维纱线排布于纱架上，将胶液倒入胶槽中，采用胶辊接触法浸胶工艺浸胶，使纤维依次通过浸胶槽、挤胶辊和刮胶刀，然后将已浸胶的纤维分成若干组，通过分纱装置后集束，引入绕丝嘴。 
（6）胶纱烘干：将浸过胶的纤维纱束通过烘干机进行烘干，以保证除去树脂***中的溶剂，进而在缠绕成型过程中不起泡，保证制品质量，同时使树脂初步凝胶。 
（7）缠绕：将胶纱通过张力控制器，利用缠绕机进行设定线型的缠绕，当达到规定厚度的纤维保护层时，停机卸下管道，放入固化炉，按照工艺要求设定温度、固化时间，进行加热固化；固化结束后进行自然冷却。 
（9）修整：处理纤维复合材料保护层表面的毛刺及流挂的粘胶，使表面平整光滑。 
按照本发明方法施工完成的定向钻穿越段管道的防腐层保护结构的性能参数见表1。 
表1  定向钻穿越段管道的防腐层保护结构的性能参数 

Claims (13)

1.一种定向钻穿越段管道的防腐层保护结构，包括钢管，覆盖钢管外表面的防腐层，其特征在于：所述防腐层外表面还覆盖有复合保护层，所述复合保护层由纤维材料和加入助剂和填料的树脂粘胶组成。
2.按照权利要求1所述的防腐层保护结构，其特征在于：所述防腐层为聚烯烃复合防腐层。
3.按照权利要求1所述的防腐层保护结构，其特征在于：所述纤维材料是聚酯纤维、聚对苯酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚酰胺纤维及聚均苯四甲酰亚胺纤维中的一种或几种。
4.按照权利要求1所述的防腐层保护结构，其特征在于：所述纤维材料的形式是纤维纱或纤维无纬带。
5.按照权利要求1所述的防腐层保护结构，其特征在于：所述的树脂粘胶的基体是环氧树脂、硅树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、不饱和树脂中的一种或几种。
6.按照权利要求1所述的防腐层保护结构，其特征在于：所述的树脂粘胶的基体是环氧树脂和硅树脂。
7.按照权利要求1所述的防腐层保护结构，其特征在于：所述助剂为含硼聚硅氧烷。
8.按照权利要求1所述的防腐层保护结构，其特征在于：所述填料是石墨粉、碳化硅粉、石英砂、微米级玻璃微珠、聚砜、聚醚酰亚胺中的一种或几种。
9.按照权利要求1所述的防腐层保护结构，其特征在于：所述填料是石墨粉和/或聚砜。
10.权利要求1～9中任一权利要求所述的定向钻穿越段管道的防腐层保护结构的制备方法，包括如下步骤：
（1）管道防腐层预处理：对管道防腐层进行外观检查与处理，确保防腐层光滑平整、干燥洁净，然后将其固定在缠绕器具上；
（2）配置树脂粘胶：按照比例和工艺要求向树脂基体中加入溶剂、固化剂、助剂和填料配制树脂粘胶；
（3）排纱浸胶：将纤维材料排布于纱架上，将树脂粘胶倒入胶槽中，使纤维材料通过胶槽，将浸过胶的纤维材料进行部分烘干；
（4）缠扰成型：将浸过胶的纤维材料通过张力控制器，按照设计参数在管道上进行预定线型缠绕，当达到规定厚度的纤维复合材料保护层时，停止缠绕，卸下管道，将管道进行固化；
（5）修整：处理纤维复合保护层表面的毛刺及流挂的粘胶，使表面平整光滑。
11.按照权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述纤维材料在使用前先进行干燥处理，干燥温度40～90℃，干燥时间1～30h。
12.按照权利要求10所述的制备方法，其特征在于：树脂粘胶每次的配置量按管径的大小、管段的长度及覆盖厚度参数计算配置。
13.按照权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述的纤维缠扰线型是环向缠扰、纵向缠扰、螺旋缠扰中的一种或几种。
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