專利名稱：一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鎧裝層，特別是關(guān)于一種海洋復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的、常規(guī)的海底管道以鋼管為主，整體的建造、安裝和后續(xù)保養(yǎng)工作周期長費用高，近年來國外興起的柔性復(fù)合管道由于防腐蝕性好、海底地形地貌適應(yīng)性強、鋪設(shè)速度快、費用低、不易結(jié)蠟并且能夠重復(fù)利用等優(yōu)點開始應(yīng)用到海底油、氣和水的輸送上來。柔性復(fù)合管道包括粘結(jié)性復(fù)合軟管和非粘結(jié)性復(fù)合軟管；其中，粘結(jié)性復(fù)合軟管一般由聚合物層和金屬增強層擠壓成一體，擠壓成型后通過特殊的工序使聚合物材料層和金屬增強層間產(chǎn)生較高的粘合強度。該類軟管一般應(yīng)用于短距離跨接管。非粘結(jié)性復(fù)合軟管是由聚合物材料層和金屬增強層通過物理的方式組合而成，層與層間不需要使用化學(xué)工藝粘合，各層間通過摩擦和接觸壓力來傳遞載荷，其柔性更好。非粘結(jié)性復(fù)合軟管一般用于長距離和高壓的管道輸送，其應(yīng)用于海洋工程中對原油或天然氣或水的輸送越來越廣泛。非粘結(jié)性復(fù)合軟管已逐漸成為軟管中的主流結(jié)構(gòu)，由骨架層、內(nèi)襯層、抗壓鎧裝層層、抗拉鎧裝層、外包覆層等多層構(gòu)成的復(fù)合管體結(jié)構(gòu)。其中抗壓鎧裝層主要提供抵抗徑向力，并通過異型材互鎖形成，異型材有Z、C、X、T型等，抗壓鎧裝層由異型材與管軸成大角度纏繞而成，纏繞角度一般接近于90度，可提供較大環(huán)向力以抵抗較大內(nèi)壓，對內(nèi)襯層起約束作用，防止內(nèi)襯層爆破?？箟烘z裝層纏繞后在相鄰的截面間有一定的間隙，這樣可保證軟管具有一定的柔性，而且相鄰截面間的間隙越大，該層的彎曲柔性越好，但是同時也帶來了隱患，由于間隙的增大造成了其內(nèi)襯層蠕變量的增大，并且當(dāng)彎曲過大或軸向運動過大時，相鄰截面間的運動過大，相鄰的截面間有相互滑出的可能，會導(dǎo)致截面互鎖功能的喪失。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠在復(fù)合軟管內(nèi)襯層蠕變量相同的情況下，增強抗壓鎧裝層的彎曲柔性，同時可有效防止抗壓鎧裝層相鄰截面相互滑出的復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于它采用異型材纏繞互鎖形成，所述異型材的截面為牙狀截面，該截面包括一主梁，所述主梁沿其長度方向包括第一底壁和第二底壁，所述第二底壁的兩端向同一側(cè)分別一體設(shè)置有一端部齒狀結(jié)構(gòu)，兩個所述端部齒狀結(jié)構(gòu)之間的所述第二底壁上間隔設(shè)置有兩個中部齒狀結(jié)構(gòu)；所述中部齒狀結(jié)構(gòu)到與其相鄰的所述端部齒狀結(jié)構(gòu)之間形成端部凹陷區(qū)域；兩個所述中部齒狀結(jié)構(gòu)之間形成中部凹陷區(qū)域；兩個所述端部齒狀結(jié)構(gòu)均向同一側(cè)彎曲，且均包括一外側(cè)壁、一內(nèi)側(cè)壁和一齒端面；所述端部齒狀結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁與所述主梁的第一底壁的連接采用弧形連接角連接；所述端部齒狀結(jié)構(gòu)的齒端面與所述外側(cè)壁和內(nèi)側(cè)壁的連接也均采用弧形連接角連接；所述端部齒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)壁與所述主梁的第二底壁的連接也采用弧形連接角連接；兩個所述中部齒狀結(jié)構(gòu)均包括兩個側(cè)壁和一個齒端面；所述中部齒狀結(jié)構(gòu)的齒端面與兩個所述側(cè)壁的連接采用弧形連接角連接；兩個所述側(cè)壁與所述主梁的第二底壁的連接也采用弧形連接角連接；所述異型材的端部凹陷區(qū)域內(nèi)插入一個相鄰所述異型材的中部齒狀結(jié)構(gòu)，且存在一定間隙；所述異型材的中部凹陷區(qū)域內(nèi)插入兩個相鄰所述異型材的端部齒狀結(jié)構(gòu)，且存在一定間隙；相鄰所述異型材互相咬合。所述端部齒狀結(jié)構(gòu)和中部齒狀結(jié)構(gòu)的齒根部的寬度與所述異型材截面長度的比值范圍為O. I O. 15。所述端部齒狀結(jié)構(gòu)和中部齒狀結(jié)構(gòu)的齒根部到齒端面的高度與所述異型材截面寬度的比值范圍為O. 3 O. 4。所述異型材的截面寬度與截面長度的比值范圍為O. 3 O. 45。兩個所述端部齒狀結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁呈弧形，且該所述弧形的半徑為所述異型材截面寬度的2 4倍。所述異型材為具有牙狀截面的鋼絲；所述異型材與復(fù)合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明的異型材截面為牙狀截面形式，該截面包括四個齒狀結(jié)構(gòu)和三個凹陷區(qū)域，纏繞后異型材的齒狀結(jié)構(gòu)位于相鄰異型材的凹陷區(qū)域內(nèi)，且具有一定間隙，因此，相鄰異型材互相咬合，將內(nèi)襯層的內(nèi)壓轉(zhuǎn)化為抗壓鎧裝層鋼絲的拉力，提供了抵抗內(nèi)壓的能力，同時由于相互咬合的截面間存在一定的間隙，當(dāng)復(fù)合軟管發(fā)生彎曲時可使抗壓鎧裝層異型材相鄰截面在一定間隙內(nèi)相互運動，抗壓鎧裝層不承受彎矩，同時也具有很好的柔性。2、由于現(xiàn)有技術(shù)中，要使抗壓鎧裝層彎曲柔性增強，只有增加抗壓鎧裝層相鄰截面的間隙，但是這樣會使內(nèi)襯層的蠕變量增大，而本發(fā)明通過將異型材截面兩端側(cè)壁設(shè)置為同向彎曲的弧形結(jié)構(gòu)，該弧形的半徑為異型材截面寬度的2 4倍，因此，可在不增加內(nèi)襯層蠕變量的情況下，使抗壓鎧裝層的彎曲柔性有顯著增強。本發(fā)明能夠在復(fù)合軟管內(nèi)襯層蠕變量相同的情況下，增強抗壓鎧裝層的彎曲柔性，并且能夠有效防止抗壓鎧裝層相鄰截面的相互滑出，因此，可廣泛用于種海洋復(fù)合軟管的結(jié)構(gòu)設(shè)置上。


圖I是本發(fā)明復(fù)合軟管結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明復(fù)合軟管抗壓鎧裝層截面示意3是本發(fā)明復(fù)合軟管抗壓鎧裝層異型材相鄰截面互鎖示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖I所示，本發(fā)明所涉及的復(fù)合軟管結(jié)構(gòu)，從內(nèi)層到外層依次包括骨架層I、內(nèi)襯層2、抗壓鎧裝層3、第一防磨擠塑層4、第一抗拉鎧裝層5、第二防磨擠塑層6、第二抗拉鎧裝層7、第三防磨擠塑層8、保溫層9、外包覆層10。其中，骨架層I由互鎖鋼帶纏繞而成，用于防止內(nèi)襯層2的壓潰，骨架層I內(nèi)輸送流體；內(nèi)襯層2為輸送流體的密封層，內(nèi)襯層2外纏繞一層也可以纏繞多層抗壓鎧裝層3，抗壓鎧裝層3為非粘結(jié)層，層間可相互錯動。外包覆層7可有效防止復(fù)合軟管周圍的流體流進鎧裝層。
如圖2所示，本發(fā)明的抗壓鎧裝層3通過異型材11纏繞互鎖形成，異型材11與復(fù)合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。本發(fā)明異型材11的截面為牙狀截面，該截面包括一條狀的主梁12，主梁12沿其長度方向包括第一底壁13和第二底壁14，第二底壁14的兩端向同一側(cè)分別一體設(shè)置有一端部齒狀結(jié)構(gòu)15,兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)15之間的第二底壁14上間隔設(shè)置有兩個中部齒狀結(jié)構(gòu)16。中部齒狀結(jié)構(gòu)16到與其相鄰的端部齒狀結(jié)構(gòu)15之間形 成端部凹陷區(qū)域17 ;兩個中部齒狀結(jié)構(gòu)16之間形成中部凹陷區(qū)域18 ;中部凹陷區(qū)域18的寬度為端部凹陷區(qū)域17寬度的兩倍。端部凹陷區(qū)域17內(nèi)能夠容納一個中部齒狀結(jié)構(gòu)16，且具有一定間隙；中部凹陷區(qū)域18內(nèi)能夠容納兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)15，且具有一定間隙。如圖2所示，本發(fā)明的兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)15的結(jié)構(gòu)相似，均包括一外側(cè)壁19、一內(nèi)側(cè)壁20和一齒端面21。由于兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)15均向同一側(cè)彎曲，因此，兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)15的外側(cè)壁19呈弧形。由于兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)15的結(jié)構(gòu)相似，因此，現(xiàn)以其中一個為例進行說明。端部齒狀結(jié)構(gòu)15的外側(cè)壁19與主梁12的第一底壁13的連接采用弧形連接角22連接；端部齒狀結(jié)構(gòu)15的齒端面21與外側(cè)壁19和內(nèi)側(cè)壁20的連接也均采用弧形連接角22連接；端部齒狀結(jié)構(gòu)15的內(nèi)側(cè)壁20與主梁12的第二底壁14的連接也采用弧形連接角22連接。如圖2所示，本發(fā)明的兩個中部齒狀結(jié)構(gòu)16的結(jié)構(gòu)相似，均包括兩個側(cè)壁23和一個齒端面24，現(xiàn)以其中一個為例進行說明。中部齒狀結(jié)構(gòu)16的齒端面24與兩個側(cè)壁23的連接采用弧形連接角22連接，兩個側(cè)壁23與主梁12的第二底壁14的連接也采用弧形連接角22連接。上述實例中，端部齒狀結(jié)構(gòu)15和中部齒狀結(jié)構(gòu)16的齒根部的寬度與異型材11截面長度的比值范圍為O. I O. 15。上述實例中，端部齒狀結(jié)構(gòu)15和中部齒狀結(jié)構(gòu)16的齒根部到齒端面的高度與異型材11截面寬度的比值范圍為O. 3 O. 4。上述實例中，異型材11的截面寬度與截面長度的比值范圍為O. 3 O. 45，可以提高截面的穩(wěn)定性，并減小截面的應(yīng)力分布。上述實例中，兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)15的外側(cè)壁19呈弧形，且該弧形的半徑為異型材11截面寬度的2 4倍。上述實例中，纏繞形成抗壓鎧裝層3的異型材11為鋼絲，鋼絲一般采用碳鋼，異型材11的截面為牙狀截面，通過對異型材11的纏繞形成抗壓鎧裝層3。本發(fā)明抗壓鎧裝層3的纏繞成型方法為異型材11為鋼絲，截面為牙狀截面，該截面包括兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)15、兩個中部齒狀結(jié)構(gòu)16、兩個端部凹陷區(qū)域17和一個中部凹陷區(qū)域18 ;異型材11纏繞在內(nèi)襯層2的外周，形成抗壓鎧裝層3，纏繞后相鄰異型材11截面互相咬合，即如圖3所示，其中一個異型材11的兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)15分別對應(yīng)位于相鄰的兩個異型材11的中部凹陷區(qū)域18內(nèi)，兩個中部齒狀結(jié)構(gòu)16分別對應(yīng)位于相鄰的兩個異型材11的端部凹陷區(qū)域17內(nèi)。中部凹陷區(qū)域18的寬度為端部凹陷區(qū)域17寬度的兩倍。端部凹陷區(qū)域17內(nèi)插入一個中部齒狀結(jié)構(gòu)16，且存在一定間隙；中部凹陷區(qū)域18內(nèi)插入兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)15，且存在一定間隙。由于齒狀結(jié)構(gòu)位于凹陷區(qū)域內(nèi)，且存在一定的間隙，因此，當(dāng)復(fù)合軟管發(fā)生彎曲時可使抗壓鎧裝層3異型材相鄰截面在一定間隙內(nèi)相互運動；同時，通過相鄰異型材11截面的兩對齒狀結(jié)構(gòu)的相互咬合，可減小異型材11相鄰截面相互滑出的可能，并且可減少齒狀結(jié)構(gòu)附近的應(yīng)力分布。上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于它采用異型材纏繞互鎖形成，所述異型材的截面為牙狀截面，該截面包括一主梁，所述主梁沿其長度方向包括第一底壁和第二底壁，所述第二底壁的兩端向同一側(cè)分別一體設(shè)置有一端部齒狀結(jié)構(gòu)，兩個所述端部齒狀結(jié)構(gòu)之間的所述第二底壁上間隔設(shè)置有兩個中部齒狀結(jié)構(gòu)；所述中部齒狀結(jié)構(gòu)到與其相鄰的所述端部齒狀結(jié)構(gòu)之間形成端部凹陷區(qū)域；兩個所述中部齒狀結(jié)構(gòu)之間形成中部凹陷區(qū)域； 兩個所述端部齒狀結(jié)構(gòu)均向同一側(cè)彎曲，且均包括一外側(cè)壁、一內(nèi)側(cè)壁和一齒端面；所述端部齒狀結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁與所述主梁的第一底壁的連接采用弧形連接角連接；所述端部齒狀結(jié)構(gòu)的齒端面與所述外側(cè)壁和內(nèi)側(cè)壁的連接也均采用弧形連接角連接；所述端部齒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)壁與所述主梁的第二底壁的連接也采用弧形連接角連接； 兩個所述中部齒狀結(jié)構(gòu)均包括兩個側(cè)壁和一個齒端面；所述中部齒狀結(jié)構(gòu)的齒端面與兩個所述側(cè)壁的連接采用弧形連接角連接；兩個所述側(cè)壁與所述主梁的第二底壁的連接也采用弧形連接角連接； 所述異型材的端部凹陷區(qū)域內(nèi)插入一個相鄰所述異型材的中部齒狀結(jié)構(gòu)，且存在一定間隙；所述異型材的中部凹陷區(qū)域內(nèi)插入兩個相鄰所述異型材的端部齒狀結(jié)構(gòu)，且存在一定間隙；相鄰所述異型材互相咬合。
2.如權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于所述端部齒狀結(jié)構(gòu)和中部齒狀結(jié)構(gòu)的齒根部的寬度與所述異型材截面長度的比值范圍為O. I O. 15。
3.如權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于所述端部齒狀結(jié)構(gòu)和中部齒狀結(jié)構(gòu)的齒根部到齒端面的高度與所述異型材截面寬度的比值范圍為O.3 O. 4ο
4.如權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于所述端部齒狀結(jié)構(gòu)和中部齒狀結(jié)構(gòu)的齒根部到齒端面的高度與所述異型材截面寬度的比值范圍為O.3 O. 4ο
5.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于所述異型材的截面寬度與截面長度的比值范圍為O. 3 O. 45。
6.如權(quán)利要求I或2或3或4所述的一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于兩個所述端部齒狀結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁呈弧形，且該所述弧形的半徑為所述異型材截面寬度的2 4倍。
7.如權(quán)利要求5所述的一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于兩個所述端部齒狀結(jié)構(gòu)的外側(cè)壁呈弧形，且該所述弧形的半徑為所述異型材截面寬度的2 4倍。
8.如權(quán)利要求I或2或3或4或7所述的一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于所述異型材為具有牙狀截面的鋼絲；所述異型材與復(fù)合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。
9.如權(quán)利要求5所述的一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于所述異型材為具有牙狀截面的鋼絲；所述異型材與復(fù)合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。
10.如權(quán)利要求6所述的一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于所述異型材為具有牙狀截面的鋼絲；所述異型材與復(fù)合軟管管軸的纏繞角度接近于90度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合軟管牙狀截面抗壓鎧裝層，其特征在于它采用異型材纏繞互鎖形成，異型材的截面為牙狀截面，該截面包括一主梁，主梁沿其長度方向包括第一底壁和第二底壁，第二底壁的兩端向同一側(cè)分別一體設(shè)置有一端部齒狀結(jié)構(gòu)，兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)之間的第二底壁上間隔設(shè)置有兩個中部齒狀結(jié)構(gòu)；中部齒狀結(jié)構(gòu)到與其相鄰的端部齒狀結(jié)構(gòu)之間形成端部凹陷區(qū)域；兩個中部齒狀結(jié)構(gòu)之間形成中部凹陷區(qū)域；兩個端部齒狀結(jié)構(gòu)均向同一側(cè)彎曲；異型材的端部凹陷區(qū)域內(nèi)插入一個相鄰異型材的中部齒狀結(jié)構(gòu)；異型材的中部凹陷區(qū)域內(nèi)插入兩個相鄰異型材的端部齒狀結(jié)構(gòu)；相鄰異型材互相咬合。本發(fā)明能夠增強抗壓鎧裝層的彎曲柔性，同時能夠有效防止抗壓鎧裝層相鄰截面的相互滑出，因此，可廣泛用于種海洋復(fù)合軟管的結(jié)構(gòu)設(shè)置上。
文檔編號F16L11/12GK102927383SQ201210430888
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者曹靜, 陳嚴(yán)飛, 陳星 , 李新仲, 謝彬, 沙勇, 周巍偉, 張恩勇, 宋平娜 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 天津市海王星海上工程技術(shù)有限公司