國外海洋復合柔性軟管研究

1、<p>　　國外海洋復合柔性軟管研究</p><p>　　摘要：與鋼管相比，復合柔性軟管具有對海底地形適應性好、連續(xù)長度長、安裝接頭少、防腐性能好、保溫性能好、易鋪設、可回收、開發(fā)更經(jīng)濟等特點，海洋復合柔性軟管作為海底管線輸送介質(zhì)的一種新型管道，目前在海洋工程中的應用日益增多。本文介紹了國外生產(chǎn)海洋復合柔性軟管的生產(chǎn)廠家、分類、結(jié)構(gòu)及特點、材料及生產(chǎn)工藝。 </p><p>　　

2、關鍵詞：海洋復合柔性軟管；分類；結(jié)構(gòu)；材料；生產(chǎn)工藝； </p><p>　　中圖分類號：K928.44 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　海底管道按照材料劃分主要可以分為鋼管和復合柔性軟管兩大類，鋼管是由金屬材料制成，復合柔性軟管是由金屬和聚合物材料制成。與鋼管相比，復合柔性軟管具有

3、對海底地形適應性好、連續(xù)長度長、安裝接頭少、防腐性能好、保溫性能好、易鋪設、可回收、開發(fā)更經(jīng)濟等特點，海洋復合柔性軟管作為海底管線輸送介質(zhì)的一種新型管道，目前在海洋工程中的應用日益增多。早在19世界70年代國外就開始研究復合柔性軟管，并使其在淺水、深水及超深水得到應用，例如在海底衛(wèi)星井到管匯之間、海底管匯到生產(chǎn)平臺之間、生產(chǎn)平臺之間、從生產(chǎn)平臺到陸地終端、生產(chǎn)平臺到注水井之間，都有成功使用的案例。鑒于復合柔性軟管的超多優(yōu)點，我國已逐步開

4、始設計、生產(chǎn)及相關實驗。為加快我國柔性管的發(fā)展腳步，需對國外柔性管有更深步的認識。 </p><p>　　國外復合柔性軟管的廠家 </p><p>　　國外復合柔性軟管的廠家主要有法國的Technip、英國的Wellstream和丹麥的NKT。Technip在馬來西亞、巴西和法國設有工廠，Wellstream在英國和巴西設有工廠，NKT在丹麥設有工廠，并計劃在巴西設立工廠。Technip復

5、合柔性軟管占市場份額的75%，Wellstream復合柔性軟管占市場份額的15%，NKT復合柔性軟管占市場份額的10%（見圖1）。 </p><p>　　圖1 國外柔性管市場份額比例圖 </p><p>　　海洋復合柔性軟管的分類 </p><p>　　海洋復合柔性軟管可以分為非粘結(jié)型柔性管和粘結(jié)型柔性管。粘結(jié)型柔性管是由幾層組成，層與層之間粘結(jié)固定，不會產(chǎn)生相對位

6、移。非粘結(jié)型柔性管是由幾個獨立的層組成，層與層之間沒有固定的連接，允許層與層之間的相對位移。粘結(jié)型柔性管的制作過程需要硫化，制造長度受到限制，常用于較短的工程應用，例如漂浮管、跨接管等。所以非粘結(jié)型柔性管成為了柔性管的主流結(jié)構(gòu)形式。 </p><p>　　海洋非粘結(jié)型復合柔性軟管的結(jié)構(gòu) </p><p>　　海洋非粘結(jié)型復合柔性軟管包括管體和接頭。 </p><p>

7、;　　管體主要包括：骨架層、內(nèi)襯層、抗壓鎧裝層、耐磨層、抗拉鎧裝層、中間包覆層、保溫層和外包覆層（見圖2）。 </p><p><b>　　圖2 軟管結(jié)構(gòu)圖 </b></p><p>　　⑴骨架層：由金屬互鎖纏繞而成，主要截面形式為S型（見圖3），主要支撐內(nèi)襯管，防止內(nèi)管承受外壓時產(chǎn)生壓潰。復合柔性軟管使用在淺水，則不需要此層。 </p><p&g

8、t;<b>　　圖3 S型截面 </b></p><p>　?、苾?nèi)襯層：由聚合物擠塑而成，形成輸送流體的密封層。 </p><p>　?、强箟烘z裝層：由金屬互鎖纏繞而成，主要截面形式為Z型、C型和T型（見圖4-6），承受內(nèi)壓和外壓。復合柔性軟管內(nèi)壓小的情況下，可以不需要此層。Technip復合柔性軟管抗壓鎧裝層截面形式為Z型和T型、Wellstream復合柔性軟管抗壓

9、鎧裝層截面形式為Z型、NKT復合柔性軟管抗壓鎧裝層截面形式主要為C型。 </p><p><b>　　圖4 Z型截面 </b></p><p><b>　　圖5 C型截面 </b></p><p><b>　　圖6 T型截面 </b></p><p>　?、饶湍樱河删酆衔飵Юp

10、繞而成，防止金屬與金屬接觸磨損。 </p><p>　?、煽估z裝層：由鋼絲螺旋纏繞而成，承受軸向拉力。 </p><p>　　⑹中間包覆層：由聚合物擠塑而成，限制抗拉鎧裝層鋼絲變形。根據(jù)設計要求，確定是否需要此層。 </p><p>　?、吮貙樱河杀貛Юp繞而成，防止熱量流失。沒有保溫要求，則沒有此層。 </p><p>　?、掏獍矊樱?/p>

11、由聚合物擠塑而成，防止機械損壞，防止海水侵入。 </p><p>　　接頭（見圖7）是復合柔性軟管的終端，主要負責和其它管線終端的連接作用。 </p><p><b>　　圖7 接頭示意圖 </b></p><p>　　1—安裝法蘭；2—接頭腔體（內(nèi)殼）；3—接頭腔體（外殼）；4—抗拉扁鋼（嵌入在環(huán)氧樹脂中）；5—抗壓鎧裝層；6—外包覆；7—內(nèi)

12、襯管；8—接頭前端；9—絕緣體；10—骨架端部環(huán)；11—密封環(huán)；12—骨架層； </p><p>　　海洋非粘結(jié)型復合柔性軟管材料 </p><p>　　海洋非粘結(jié)型復合柔性軟管各層材料見表1： </p><p>　　接頭的材料為AISI 413鋼或者合金不銹鋼（雙相不銹鋼或6鉬不銹鋼），接頭耐腐蝕涂層包括以下內(nèi)容： </p><p>　　電

13、解鎳鍍層，厚度至少75&micro;m； </p><p>　　鉻鎳鐵合金625，厚度至少3mm； </p><p><b>　　環(huán)氧涂層； </b></p><p><b>　　含氟聚合物涂層， </b></p><p>　　海洋非粘結(jié)型復合柔性軟管生產(chǎn)工藝 </p><

14、;p>　　非粘結(jié)復合柔性軟管的生產(chǎn)工藝主要分為兩個步驟： </p><p>　?、?復合柔性軟管管體建造 </p><p>　　復合柔性軟管管體建造包括： </p><p>　?、?骨架成型：在骨架成型過程中，扁平的金屬帶被拉至成型機頭（見圖8），從而成型為一個互鎖的螺旋管。 </p><p>　　圖8 骨架層成型機 </p>

15、;<p><b>　?、?聚合物擠塑： </b></p><p>　　復合柔性軟管中的聚合物擠出層包括內(nèi)襯層、中間包覆層和外包覆層，聚合物是通過擠塑成產(chǎn)線加工而成。擠塑生產(chǎn)線上的工作站和設備通常包括以下內(nèi)容：牽引機 、擠塑機（見圖9）、冷卻槽、收線盤。 </p><p><b>　　圖9 擠塑機 </b></p>&l

16、t;p>　?、?抗壓鎧裝層纏繞； </p><p>　　抗壓鎧裝纏繞設備（見圖10）運轉(zhuǎn)，在內(nèi)管層上使成型鋼線內(nèi)扣并以接近90°角纏繞，形成抗壓鎧裝層。 </p><p>　　圖10 抗壓鎧裝纏繞設備 </p><p>　　④ 抗拉鎧裝層纏繞； </p><p>　　抗拉鎧裝纏繞設備（見圖11）將扁的、圓的或成型的鋼線纏繞到管

17、子表面，形成抗拉鎧裝層。纏繞鋼線的數(shù)量通常為30-80，鋼線纏繞的角度一般為20°-60°。 </p><p>　　圖11 抗拉鎧裝纏繞設備 </p><p><b>　?、?帶纏繞； </b></p><p>　　帶纏繞設備（見圖12）能將帶狀材料纏繞至管子上形成耐磨層和保溫層。 </p><p>

18、　　圖12 帶纏繞設備 </p><p><b>　?、?接頭裝配 </b></p><p>　　復合柔性軟管接頭裝配（見圖13）要考慮到軟管每層的固定和密封，裝配時候許多都需要現(xiàn)場配做，安裝工藝比較復雜。 </p><p>　　圖13 接頭裝配圖 </p><p><b>　　結(jié)論 </b><

19、;/p><p>　　由于海洋復合柔性軟管具有鋪設快，耐腐蝕，適應復雜地貌等優(yōu)勢，國外復合柔性軟管也陸續(xù)在國內(nèi)的海洋工程中取得應用。面對市場機遇，國內(nèi)的海洋軟管企業(yè)從2000年左右開始研究。目前已有天津市海王星海上工程技術有限公司為主一些企業(yè)已經(jīng)具有洋復合柔性軟管的設計、制造、安裝的能力，且產(chǎn)品已應用，例如WZ6-1平臺的復產(chǎn)項目中11.5公里3寸輸氣軟管，WZ6-9、WZ11-1的4寸、6寸注水軟管，以及WC13-6

20、的10寸輸油軟管，在實際運行中效果都非常良好。面對我國走向深海的總體戰(zhàn)略，尤其在水下生產(chǎn)系統(tǒng)中，柔性軟管的需求更加明顯，目前針對深水柔性軟管的設計和安裝，我國還幾乎沒有開始，所以應加大對我國海洋復合柔性軟管的重視程度和研制力度，提升海洋復合柔性軟管的研發(fā)能力，來滿足我國海洋油氣田開發(fā)的需要。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1

21、]潛凌、李配江、張文燕.海洋復合柔性軟管發(fā)展及應用現(xiàn)狀[J].石油礦場機械.2012.(02):90. </p><p>　　[2]API RP 17B.Recommended Practice for Flexible Pipe [S] .2008. </p><p>　　[3]API 17JSpecification for Unbounded Flexible Pipe </p