CN112833263A - 一种连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，包括热塑复合管，所述热塑复合管包括内层塑料管、增强芯层管和塑料外层管；所述增强芯层管包括抗轴向拉伸的第一缠绕增强层和抗径向抗拉伸的第二缠绕增强层；所述第一缠绕增强层和第二缠绕增强层均由若干根多层次交叉的连续纤维预浸带熔贴缠绕制成；制作所述第一缠绕增强层的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管管轴的夹角≤55°；制作所述第二缠绕增强层的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管管轴的夹角≥45°。本发明优化了连续纤维的缠绕角度，提高了连续纤维复合管道的轴向和径向的拉伸强度，拓展了连续纤维复合管道的使用范围。

Description

一种连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道
技术领域
本发明涉及管材技术领域，尤其涉及一种连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道。
背景技术
申请号为CN201120466107.7的中国专利公开了一种连续纤维预浸带缠绕增强复合管，所述的复合管包括管壁外层和管壁内层，管壁外层和管壁内层之间复合设置由连续玻璃纤维PE预浸带缠绕在管壁内层外表面二层的增强层。
申请号为CN200820231393.7的中国专利公开了一种连续纤维增强热塑性复合管道，包括内衬层和外表层以及增强层；内衬层与外表层之间至少包含一层增强层。
以上中国专利，在芯层中均已复合了连续纤维增强复合层来提高管道径向与轴向抗拉应力，然而都没有将纤维增强层做过缠绕角度很好的分配，这样所制造出来的管道只能满足于工作压力2.0MPa以下或DN200mm以下工作压力4.0MPa以下的使用要求，无法满足于陆地井下立管与海洋立管悬空使用要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，解决纤维增强层缠绕角度分配不好的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，包括热塑复合管，所述热塑复合管包括内层塑料管、增强芯层管和塑料外层管；所述增强芯层管包括抗轴向拉伸的第一缠绕增强层和抗径向抗拉伸的第二缠绕增强层；
所述第一缠绕增强层由若干根多层次交叉的连续纤维预浸带熔贴缠绕在所述内层塑料管上制成；制作所述第一缠绕增强层的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管管轴的夹角≤55°；
所述第二缠绕增强层由若干根多层次交叉的连续纤维预浸带熔贴缠绕在所述第一缠绕增强层上制成，制作所述第二缠绕增强层的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管管轴的夹角≥45°。
进一步的，当在海洋与油田井下立管悬空敷设使用时，其轴向拉伸应力大于径向拉伸应力；
制作所述第一缠绕增强层的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管管轴的夹角为15°～30°；制作所述第二缠绕增强层的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管管轴的夹角为75°～85°。
进一步的，当在陆地油田管网与长输油气管线使用时，其径向拉伸应力要大于轴向拉伸应力；
制作所述第一缠绕增强层的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管管轴的夹角为40°～45°，制作所述第二缠绕增强层的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管管轴的夹角为60°～65°；
或者制作所述第一缠绕增强层和第二缠绕增强层的连续纤维预浸带与所述热塑复合管管轴的夹角均为55°。
进一步的，相邻两个所述热塑复合管通过端部套设的热塑复合管接头连通，所述热塑复合管接头与所述热塑复合管的结构相同，所述热塑复合管的端部通过热熔接口与热塑复合管接头的内壁连接。
进一步的，所述热熔接口呈台阶形。
进一步的，所述内层塑料管和塑料外层管采用聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氯乙烯或者尼龙塑料经挤塑机挤塑制成。
进一步的，制作所述第一缠绕增强层、第二缠绕增强层的连续纤维预浸带采用玻璃纤维、碳纤维、钢丝纤维、涤纶纤维或者芳纶纤维制成。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明优化了连续纤维的缠绕角度，提高了连续纤维复合管道的轴向和径向的拉伸强度，拓展了连续纤维复合管道的使用范围。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为施例一中本发明实热塑复合管的结构剖视图；
图2为施例一中本发明增强芯层管的缠绕示意图；
图3为施例一中本发明第一缠绕增强层的缠绕分解示意图；
图4为施例四中本发明热塑复合管与热塑复合管接头的连接示意图。
附图标记说明：1、热塑复合管；101、内层塑料管；102、增强芯层管；102-1、第一缠绕增强层；102-2、第二缠绕增强层；103、塑料外层管；2、热塑复合管接头。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
实施例一
如图1所示，本实施例中公开了一种连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，包括热塑复合管1，热塑复合管1包括内层塑料管101、增强芯层管102和塑料外层管103。增强芯层管102包括抗轴向拉伸的第一缠绕增强层102-1和抗径向抗拉伸的第二缠绕增强层102-2。
如图2和3所示，第一缠绕增强层102-1由若干根多层次交叉的连续纤维预浸带熔贴缠绕在内层塑料管101上制成。制作第一缠绕增强层102-1的各连续纤维预浸带与热塑复合管1管轴的夹角≤55°。
第一缠绕增强层102-1由多层的连续纤维预浸带构成，在本实施例中，第一缠绕增强层102-1由三层连续纤维预浸带构成，第一层、第二层和第三层的连续纤维预浸带交叉层叠在一起，然后依次缠绕在内层塑料管101形成第一缠绕增强层102-1。第一层、第二层和第三层的连续纤维预浸带缠绕时与热塑复合管1管轴均小于≤55°。需要说明的是，每层的连续连续纤维预浸带均由多根首尾相接的连续纤维预浸短带构成，连续纤维预浸短带的连接部位重叠搭接在一起。每层的连续连续纤维预浸带缠绕在内层塑料管101之后形成螺旋状的箍筋圈，形成的箍筋圈提高了管道的抗变形能力。
第二缠绕增强层102-2同样也是由若干根多层次交叉的连续纤维预浸带熔贴缠绕在第一缠绕增强层102-1上制成，制作第二缠绕增强层102-2的各连续纤维预浸带与热塑复合管1管轴的夹角≥45°。第二缠绕增强层102-2的缠绕形成过程与第一缠绕增强层102-1的缠绕形成过程相同，在此不再赘述。
内层塑料管101和塑料外层管103采用聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氯乙烯或者尼龙塑料经挤塑机挤塑制成。制作第一缠绕增强层102-1、第二缠绕增强层102-2的连续纤维预浸带采用玻璃纤维、碳纤维、钢丝纤维、涤纶纤维或者芳纶纤维制成。
实施例二
在本实施例中，本油气集输管道的使用环境为海洋与油田井下立管悬空敷设，在该使用环境下其轴向拉伸应力大于径向拉伸应力。制作第一缠绕增强层102-1的各连续纤维预浸带与热塑复合管1管轴的夹角为15°～30°；制作第二缠绕增强层102-2的各连续纤维预浸带与热塑复合管1管轴的夹角为75°～85°。其余结构与实施例一相同，在此不再赘述。
实施例三
在本实施例中，本油气集输管道的使用环境为陆地油田管网与长输油气管线，在该使用环境下其径向拉伸应力要大于轴向拉伸应力，因此，制作第一缠绕增强层102-1的各连续纤维预浸带与热塑复合管1管轴的夹角为40°～45°；制作第二缠绕增强层102-2的各连续纤维预浸带与热塑复合管1管轴的夹角为60°～65°，或者制作第一缠绕增强层102-1和第二缠绕增强层102-2的各连续纤维预浸带与热塑复合管1管轴的夹角均为55°。
其余结构与实施例一相同，在此不再赘述。
实施例四
在本实施例中，如图4所示，相邻两个热塑复合管1通过端部套设的热塑复合管接头2连通，热塑复合管接头2与热塑复合管1的结构相同，热塑复合管1的端部通过热熔接口3与热塑复合管接头2的内壁连接。
热熔接口3在本实施例中呈台阶形。具体来说，将塑复合管接头2的内层管的内壁切削成台阶状，将热塑复合管1的增强芯层管102和塑料外层管103进行切削，显露出内层塑料管101。塑复合管接头2的内层管与内层塑料管101、塑料外层管103热熔在一起形成热熔接口3。其余结构与实施例一相同，在此不再赘述。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，其特征在于：包括热塑复合管(1)，所述热塑复合管(1)包括内层塑料管(101)、增强芯层管(102)和塑料外层管(103)；所述增强芯层管(102)包括抗轴向拉伸的第一缠绕增强层(102-1)和抗径向抗拉伸的第二缠绕增强层(102-2)；
所述第一缠绕增强层(102-1)由若干根多层次交叉的连续纤维预浸带熔贴缠绕在所述内层塑料管(101)上制成；制作所述第一缠绕增强层(102-1)的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管(1)管轴的夹角≤55°；
所述第二缠绕增强层(102-2)由若干根多层次交叉的连续纤维预浸带熔贴缠绕在所述第一缠绕增强层(102-1)上制成，制作所述第二缠绕增强层(102-2)的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管(1)管轴的夹角≥45°。
2.根据权利要求1所述的连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，其特征在于：当在海洋与油田井下立管悬空敷设使用时，其轴向拉伸应力大于径向拉伸应力；
制作所述第一缠绕增强层(102-1)的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管(1)管轴的夹角为15°～30°；制作所述第二缠绕增强层(102-2)的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管(1)管轴的夹角为75°～85°。
3.根据权利要求1所述的连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，其特征在于：当在陆地油田管网与长输油气管线使用时，其径向拉伸应力要大于轴向拉伸应力；
制作所述第一缠绕增强层(102-1)的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管(1)管轴的夹角为40°～45°，制作所述第二缠绕增强层(102-2)的各连续纤维预浸带与所述热塑复合管(1)管轴的夹角为60°～65°；
或者制作所述第一缠绕增强层(102-1)和第二缠绕增强层(102-2)的连续纤维预浸带与所述热塑复合管(1)管轴的夹角均为55°。
4.根据权利要求1所述的连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，其特征在于：相邻两个所述热塑复合管(1)通过端部套设的热塑复合管接头(2)连通，所述热塑复合管接头(2)与所述热塑复合管(1)的结构相同，所述热塑复合管(1)的端部通过热熔接口(3)与热塑复合管接头(2)的内壁连接。
5.根据权利要求4所述的连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，其特征在于：所述热熔接口(3)呈台阶形。
6.根据权利要求1所述的连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，其特征在于：所述内层塑料管(101)和塑料外层管(103)采用聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氯乙烯或者尼龙塑料经挤塑机挤塑制成。
7.根据权利要求1所述的连续纤维预浸箍筋带圈热塑复合油气集输管道，其特征在于：制作所述第一缠绕增强层(102-1)、第二缠绕增强层(102-2)的连续纤维预浸带采用玻璃纤维、碳纤维、钢丝纤维、涤纶纤维或者芳纶纤维制成。
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