本發(fā)明涉及一種用于制造柔性管狀管道的方法，該管道用于傳送碳氫化合物，還涉及一種由這樣的方法制成的柔性管狀管道。

背景技術：
這樣的管道特別地用于在海底裝備和表面裝備之間的碳氫化合物的離岸傳輸。它們由多個疊置金屬和塑料層構成，這在它們上賦予機械屬性，和將它們對它們所傳輸?shù)奶細浠衔锖椭車h(huán)境密封的屬性。并且，柔性管狀管道從內部朝向外部通常包括：由切割螺旋帶制成的金屬骨架、聚合物材料壓力護套、金屬線制成、具有短節(jié)距且形成壓力頂?shù)穆菪p繞件、以長節(jié)距繞所述壓力頂纏繞的至少一層牽引鎧裝線和外保護套。如果管道被減壓，金屬骨架使得可以防止覆蓋的壓力護套向內坍塌。在柔性管狀管道制造期間，壓力護套繞金屬骨架同軸地直接擠出，該金屬骨架通過擠出頭平移驅動。壓力護套通常由熱塑性聚合物制成，且特別是基于聚偏氟乙烯的聚合物。在壓力護套已經被冷卻之后，至少一個金屬線以短節(jié)距繞其螺旋地纏繞，形成非毗連線圈。以此方式形成的壓力頂將使得可以針對徑向應力保護壓力護套，所述徑向應力通過海床的外部靜水壓力(hydrostaticpressure)施加且通過金屬骨架內循環(huán)的碳氫化合物流體施加。此外，通過其構造，其允許管道彎曲。線圈在它們之間限定間隔或空間，通常稱為“繞包間隙(buttgaps)”。這些繞包間隙的寬度和深度是金屬線形狀、其厚度以及螺旋節(jié)距的函數(shù)。然后則繞壓力頂以長節(jié)距螺旋地纏繞至少一層，其包括多個鎧裝牽引線，特別地使得可以吸收施加在管道上的牽引力。最后，鎧裝牽引線覆蓋有外保護護套，其經由擠壓頭直接擠出。柔性管狀管道則是通過將內部帶到特定壓力一特定時間段而被證明和測試。施加在管道上的壓力則被按照內部壓力的函數(shù)預先限定，該內部壓力是其開始服役時容易受到的壓力。根據(jù)分別涉及由美國石油學會起草的未膠結柔性管道和Kill&Choke系統(tǒng)的文件API17J和API16C以及其參照的應用標準，在適當時，該壓力是服役壓力的1.3或1.5倍。后者高達大約一千巴，或甚至幾千巴。當管道被加壓時，例如通過將水注入到內部，壓力護套將不僅壓靠壓力頂?shù)膬炔棵妫疫€在繞包間隙的位置處局部地變形。壓力護套的外表面因此傾向于在繞包間隙內蠕變(creep)，同時在壓力護套厚度內，收縮發(fā)生在蠕變區(qū)域的每側。此外，在相反側，朝向與骨架接觸的壓力護套的內表面，觀察到空穴現(xiàn)象的結果。管道的加壓，特別是在測試階段期間，因此通過使壓力護套在外在壓力頂?shù)睦@包間隙的位置處和在內在骨架的位置處局部地變形而弱化該壓力護套。在繞包間隙的位置處，聚合物材料徑向地變形，且出現(xiàn)可導致材料脫層的內部應力。并且，服役中管道的老化加速，特別是對于在巨大深度的應用，那里溫度和壓力都高。為了緩解壓力護套蠕變到頂?shù)睦@包間隙中的問題，已經設想在壓力護套和壓力頂之間施加抗蠕變層。例如在纏繞壓力頂?shù)慕饘倬€之前，該抗蠕變層通過將聚合物的帶繞著壓力護套螺旋纏繞而被制造。但是，利用該蠕變層需要補充的操作，即使其通過防止壓力護套蠕變到繞包間隙而解決與空穴相關的問題，其表示附加的成本。此外，如果要求壓力護套沒有蠕變，這還涉及確保該層的整體性被保持至少二十年。

技術實現(xiàn)要素：
并且，產生的且本發(fā)明目的要解決的問題是能夠制造一種柔性管狀管道，不僅使得當管道加壓時其壓力護套保持其完整性，且使得其可以有利成本制造。為此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明提出一種制造柔性管狀管道的方法，所述管道用于傳輸碳氫化合物(hydrocarbons)，所述方法包括以下步驟：a)形成熱塑性聚合物材料的可變形管狀壓力護套，所述護套具有外表面和相對的內表現(xiàn)，所述內表面限定用于碳氫化合物的內部流動空間；b)將金屬線以短節(jié)距繞所述壓力護套螺旋地纏繞，以便形成置于所述外表面上的線圈(turns)，所述線圈在其之間限定相繼的(successive)間隔；c)將多個鎧裝(armoring)牽引線以長節(jié)距螺旋地繞所述線圈纏繞；和最終d)將所述內部流動空間變?yōu)楸冉o定壓力Pd大的壓力P，從而所述壓力護套的所述外表面在所述間隔的位置處徑向地變形。根據(jù)本發(fā)明，在步驟d)中，所述壓力護套同時變?yōu)楸冉o定溫度Td大的溫度T，以便能夠釋放所述變形的外表面的所述聚合物材料的內應力，以在所述間隔的位置處獲得徑向變形部的小幅度。本發(fā)明的一個特征因此在于，利用熱能，用于將壓力護套在受到內壓力時帶到給定溫度Td。因此，聚合物材料的內應力不僅被釋放且被最小化。因而，可以看出，在蠕變期間發(fā)生的壓力護套的外表面進入繞包間隙的偏移明顯減小蠕變區(qū)域任一側的收縮的幅度。并且，與壓力護套的外表面的變形相關聯(lián)的應力位置，產生聚力損失區(qū)域，在蠕變區(qū)域的位置處更低。則可以省去在壓力護套和壓力頂之間使用相對昂貴的屏蔽膜，其隨時間容易劣化。另外，在壓力護套內表面那側更多的空穴現(xiàn)象的后果以及壓力護套外表面中的偏移部中一開始存在的聚力損失區(qū)域不再發(fā)生。將可以看到，所述熱塑性聚合物材料具有玻璃轉變溫度Tg和比所述第一玻璃轉變溫度Tg大的副轉變溫度Tg’。用于制造壓力護套的熱塑性聚合物是半晶質聚合物。并且，它們具有兩個主要相，晶質相和無定形相。晶質相對應于組織成晶化薄片的聚合物區(qū)域，它們一起成組為球粒。玻璃轉變溫度，聚合物的特征，源于該無定形相在玻璃態(tài)和橡膠態(tài)之間轉變，其中，在玻璃態(tài)中，聚合物相對較硬。但是在材料中存在兩種類型的無定形相，第一類型中，與球粒相對地，無定形相是總體自由的，在第二類型中，無定形相以球粒捕獲在晶質薄片之間。因此，自由的無定形相類型和被約束的無定形相類型之間形成差別。并且，該第二類型無定形相從玻璃態(tài)向橡膠態(tài)的轉變所必須的熱能的量本身大于允許第一類型無定形相的轉變的熱能的量。因此，對于該類型的材料可以看到兩個不同的轉變溫度：由差示掃描量熱計(DSC)或動態(tài)機械分析(DMA)確定的玻璃轉變溫度Tg，和由動態(tài)機械分析確定的副轉變溫度Tg’。相應地，根據(jù)本發(fā)明的特別有利的實施例，所述給定溫度Td在Tg和Tg’之間。Td可等于或大于Tg’，但出于成本原因，優(yōu)選的是設定溫度Td在Tg和Tg’之間。所述給定溫度Td優(yōu)選地接近所述副轉變溫度Tg’。所述給定溫度Td有利地大于環(huán)境溫度T0，其平均值為18℃。顯然，環(huán)境溫度作為地理位置的函數(shù)變化。取決于圍繞金屬骨架擠出的熱塑性聚合物材料的本質，該給定溫度Td例如在40℃至80℃之間，或甚至大于80℃。根據(jù)本發(fā)明的有利實施例，在步驟d)中，所述給定壓力Pd大于大氣壓力P0。實際上，給定壓力Pd必須大于柔性管狀管道的服役壓力，以便預期可導致劣化的任何缺陷。因此考慮的是，如果管道的壓力護套抵抗大于服役壓力的內部壓力，其可在足夠長的時間段抵抗服役壓力。在步驟d)中，所述內部流動空間優(yōu)選地在第一時間段t1期間變?yōu)榈谝粔毫1，在第二時間段t2期間變?yōu)榈诙毫2。因此，在擠出和冷卻壓力護套步驟之后由于溫度和壓力變化導致的材料中引入的殘余應力將由于應力釋放機構而減弱，在步驟d)期間由所述內部流動空間加壓產生的壓力護套中的應力位置被限制。并且，還減弱空穴現(xiàn)象。此外，壓力護套的聚合物材料的機械特征由于壓力的作用而影響減小。在所述第一和第二時間段t1和t2期間，所述內部流動空間有利地被變?yōu)樾∮谒鼋o定壓力Pd的壓力P。例如，在所述第一和第二時間段t1和t2期間，所述內部流動空間被變?yōu)榻咏髿鈮毫0的壓力P。此外，所述第一時間段t1優(yōu)選地大于由美國石油學會的標準文件推薦的時間段。此外，所述第二時間段t2大于或等于所述第一時間段t1。例如，所述第二時間段t2在所述第一時間段t1和三倍的所述第一時間段t1之間。根據(jù)特別有利的實施例，第一時間段t1具有大于或等于12小時的時長，第二時間段t2具有接近24小時的時長。根據(jù)本發(fā)明的特別有利的特征，所述熱塑性聚合物材料從氟化聚合物族的材料選擇。例如，聚合物材料是聚偏氟乙烯，或從偏二氟乙烯的共聚物選擇的材料，也就是說，從主鏈由不同化學類型的兩個或三個單體構成的聚合物選擇，其中，主單體的一個是偏二氟乙烯，另一個單體從以下單體選擇：六氟丙烯、全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、2-全氟丙氧基全氟丙基三氟乙烯基醚、四氟乙烯、全氟丁基乙烯、氟丙烯(fluoropropylene)、三氟氯乙烯、一氯二氟乙烯、氯氟乙烯、三氟乙烯、乙烯與四氟乙烯的聚合物、聚(全氟烷氧基乙烯)、聚(全氟己基乙烯)、聚(聚全氟乙丙烯)、聚三氟氯乙烯、聚(乙烯三氟氯乙烯)或這些聚合物組合的混合物。并且，以非限制性的方式，聚合物材料從聚砜族選擇，諸如苯硫，或從聚芳基甲酮族選擇，諸如聚醚醚酮(PEEK)。此外，根據(jù)另一特別有利的特征，在步驟c)和步驟d)之間，管狀保護護套圍繞所述多個鎧裝牽引線形成。該護套使得可以針對海洋環(huán)境的水保護柔性管狀管道的內部，特別是金屬線。根據(jù)另一目的，本發(fā)明涉及一種通過上述制造方法制造的柔性管狀管道，其用于傳輸碳氫化合物。附圖說明本發(fā)明的其它特定特征和優(yōu)勢將在閱讀借助非限制性示例并參考附圖給出的本發(fā)明一個特定實施例的以下描述中而更清楚，在附圖中：圖1是通過根據(jù)本發(fā)明的制造方法制造的柔性管狀管道的示意剖切局部透視圖；圖2是根據(jù)第一構造的圖1所示的柔性管狀管道的示意軸向截面局部視圖；圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的制造方法施加于圖1所示的柔性管狀管道的壓力輪廓；和圖4是根據(jù)第二構造的圖1所示的柔性管狀管道的示意軸向截面局部視圖。具體實施方式根據(jù)第一方面，本發(fā)明的目的是一種用于制造柔性管狀管道的方法，該管道用于在海洋環(huán)境中傳輸碳氫化合物。將首先參考圖1描述管道制造的第一相繼步驟，該圖1以剖切視圖示出柔性管狀管道10。其示出各個疊置層，它們形成管道且相繼地形成在彼此上，從管道的內部11向外部13。內部11形成用于碳氫化合物的內部流動空間。圖1示出骨架12，其是柔性管狀管道10的第一層。其是可選的，在一些情況下，柔性管狀管道10不包括它。其通過將金屬條帶或帶成形而制造，所述成形通過將兩個相對邊緣沿兩個相對方向彎曲成U形，且將其纏繞為螺旋形，以將邊緣彼此接合。該操作構成卡持連接件。在已經制造給定長度的該骨架12且然后纏繞到適當鼓形件上之后，其通過圓形擠出頭接合且連續(xù)放出，以便將聚合物材料壓力護套14同軸地擠出到骨架12上。為此，聚合物材料被熱擠出。壓力護套14具有的厚度在內表面16和相對的外表面18之間延伸。壓力護套14的內表面16然后與骨架12接觸。所使用的聚合物材料是半晶質的熱塑性材料，且在所述例子中，是基于聚偏氟乙烯的材料。其他半晶質氟化聚合物可用于該應用，特別地聚(四氟乙烯)(PFA)，其將在以下詳細描述。該材料基于聚偏氟乙烯，考慮到其主要包括具有額外通常的添加劑的物質，特別地用于輔助擠出或抵抗劣化。其還包括塑化劑，例如以質量小于15％的比例，優(yōu)選地小于5％。該聚合物材料具有兩個不同的轉變溫度，它的表示兩種無定形相類型的玻璃轉變溫度Tg和其副轉變溫度Tg’，在其中一個類型中，該無定形相在球粒之間自由，在另一個類型中，其捕獲在準確構成球粒的晶化薄片。為了具體，對于該聚合物材料，第一或主玻璃轉變溫度Tg大約在30℃至40℃之間，其在大氣壓力下測量。就其而言，副轉變溫度Tg’在40℃至80℃之間，其在大氣壓力下測量。聚合物材料在制造管道過程期間關于這兩個參數(shù)Tg和Tg’的行為將在以下更詳細解釋。在將壓力護套14形成在骨架12上之后，后者冷卻到環(huán)境溫度附近，即，大約18℃。壓力護套14然后被覆蓋有壓力頂20，其由大體矩形截面的金屬線制成，該金屬線按螺旋形以短節(jié)距纏繞，以形成非毗連線圈22。鄰近線圈22彼此間隔，形成間隔或繞包間隙，且被徑向地施加到壓力護套14的外表面18。壓力頂20使得可以吸收在海洋環(huán)境中由靜水壓力施加在柔性管狀管道上的徑向外力，和碳氫化合物在內部流動空間內循環(huán)施加的徑向內力。這保護壓力護套14。還將看到，壓力頂20不是必須通過纏繞單個線而被制造，且此外，該線不是必須為矩形截面。其可具有特定截面，例如Z形、T形、U形或K形幾何，允許線圈彼此卡持。但是，繞包間隙仍存在。壓力頂20然后覆蓋有至少兩層24、26，其由多個鎧裝線25構成，所述鎧裝線以長節(jié)距沿彼此相反的兩個方向纏繞。這些層24、26的鎧裝線稱為鎧裝牽引線，因為它們使得可以吸收施加在服役管道上的牽引力。最后，鎧裝牽引線的兩層24、26覆蓋有由塑料材料制成的外密封護套28，例如與壓力護套14相同的材料。該外密封護套28使得可以針對海洋環(huán)境保護柔性管道10的內部結構，且特別是鎧裝線的層24、26的金屬線以及壓力頂20。以此方式制造的柔性管狀管道10則經歷其他制造步驟。柔性管狀管道10的內部通常被加壓，以便能夠測試特別是其密封和其完整性。圖2以半軸向截面局部地示出該壓力測試已經實施之后的柔性管狀管道10。在圖2中看到外密封護套28，其覆蓋鎧裝線的兩層24、26，所述兩層則覆蓋壓力頂20。后者在截面中具有非毗連線圈22，它們彼此間隔以形成繞包間隙30。還從該圖2可見壓力護套14，其壓在骨架12上且具有其內表面16和其相對的外表面18。將看到，外表面18在繞包間隙30的位置處具有變形部，且特別是徑向變形部。由此，表面18與繞包間隙30對齊地具有進入繞包間隙30中的聚合物材料的塊狀偏移部32，且該表面在塊狀偏移部32每側，大體與線圈22的內邊緣31、33對齊，具有聚合物材料的收縮部34。實際上，通過壓力的作用，壓力護套被壓靠壓力頂20的線圈22，且聚合物材料蠕變到繞包間隙30中。但是，當壓力施加停止時，材料在內邊緣31、33的位置處收縮。進入繞包間隙30的這種蠕變可導致聚合物材料在塊狀偏移部32內的聚力損失，以及在壓力護套14的外表面18位置處的材料收縮和損壞。這種現(xiàn)象在對于柔性管狀管道的測試和類型確認的壓力測試期間，或隨后這碳氫化合物制造場地中使用時出現(xiàn)。此外，與壓力護套14的內表面16相對地，可以看到有空穴現(xiàn)象導致的缺陷36。這些現(xiàn)象與柔性管狀管道10的內部的加壓有關。實際上，該加壓可以是1500巴量級，或在一個實施例中為2172巴量級。與所有設想相反，發(fā)現(xiàn)柔性管狀管道10的內部的加壓伴隨有向壓力護套14輸入熱能，使得可以不僅減少在繞包間隙30的位置處損壞外表面18的現(xiàn)象，且還減小空穴現(xiàn)象的后果。實際上，如在此之后參考圖4解釋的，在增加壓力護套14的溫度時，其粘度減小，且相應地，在繞包間隙30的內邊緣31、33位置處的收縮以及在偏移部32中存在且在護套14的內部面16的位置處的缺陷36的擴散最小化?，F(xiàn)將參考圖3描述施加到柔性管狀管道10的壓力輪廓P，其是時間的函數(shù)。相應地，圖3示出圖表40，其在橫軸32上繪制時間因子，在縱軸44上繪制壓力。柔性管狀管道10的內部則通過在壓力下注入流體而加壓，所述流體例如水。在第一加壓階段46中，壓力P在4小時中被帶到壓力值P1，例如1500巴。該壓力P1則被保持時間段t1，例如為12小時。然后，在減壓階段48期間，壓力快速減小到接近大氣壓力P0的值Pi，然后在第二加壓階段50期間升高到低于P1的第二壓力值P2。管道則在壓力P2保持第二時間段t2，例如是24小時。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，為了將熱能輸入到壓力護套14，熱流體被注入到柔性管狀管道10的內部中。熱流體是加熱到明顯高于例如80℃的溫度的水。結果是，壓力護套14的溫度逐漸達到接近80℃的溫度。該溫度在加壓/減壓/加壓循環(huán)的時間段中被保持，該時間段可持續(xù)大約40小時?？v向地圍繞柔性管狀管道10的結構布置的箱體有利地用于限制饋入的熱能耗散以加熱后者。根據(jù)變體，柔性管狀管道10布置在溫度調節(jié)的不透氣密封封殼內。熱流體在封殼中的循環(huán)使得可以將熱能輸入到壓力護套14。根據(jù)另一變體，包括金屬管道或元件的溫度調節(jié)的箱體圍繞且沿柔性管狀管道10的結構設置，以將熱能輸入到壓力護套14。相應地，諸如水或油的熱流體被導致在金屬管內循環(huán)，以加熱所述護套，同時電流被導致在元件中流動以加熱所述護套。熱流體注入到柔性管道10的內部有利地與溫度調節(jié)箱體的設備組合?，F(xiàn)將參考圖4，其示出在柔性管狀管道10的內部加壓測試期間加熱壓力護套14的結果。柔性管狀管道10在圖4中可見為半軸向截面，如圖2一樣。特別可見壓力護套14位于骨架12和壓力頂20之間。將看見，在繞包間隙30的每側，與線圈22的內邊緣31、33相切的壓力護套14的外表面18和收縮區(qū)域，如圖2所示，已經消失。此外，在偏移部32內且在壓力護套14的內表面16的側部，不再能看見之前看到的空穴現(xiàn)象和距離損失區(qū)域的任何跡象。材料的粘性的減小使得可以以最小內應力用材料填充繞包間隙30的內部。應力的該最小化使得可以不產生空穴。由此可見，在接近聚合物材料的副轉變溫度Tg’的溫度，對柔性管狀管道10的加壓伴隨有熱輸入到壓力護套14使得可以獲得該壓力護套14的改善的完整性，而無需依賴屏蔽膜。通過以此方式進行，肯定的是，壓力護套的完整性在柔性管狀管道的服役壽命期間被保留，柔性管狀管道經歷多個壓力增/減循環(huán)和溫度循環(huán)且因此經歷老化。當聚合物材料被帶到接近或大于副轉變溫度Tg’的溫度時，所有無定形相區(qū)域，無論自由或約束，通過橡膠狀態(tài)，且因而，在通過聚合物材料蠕變到繞包間隙30產生的變形部位置處的聚合物材料中引入的應力在聚合物材料的大范圍中通過應力釋放機構耗散。此外，證明在副轉變溫度Tg’的附近，聚合物材料受到大的變形，而沒有空穴現(xiàn)象發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明的變體實施，用于制造壓力護套14的聚合物材料是聚(四氟乙烯)或PFA。該熱塑性材料的玻璃轉變溫度Tg大體為80℃，副轉變溫度Tg’大體為90℃。通過應用如上所述的相同過程，可以制造PFA護套，其完整性能保持至少20年。在至少等于1500巴的壓力Pd對管道10內部加壓與在接近PFA的副轉變溫度Tg’(即，大約為80℃)的溫度的熱能輸入組合，使得可以防止由空穴現(xiàn)象產生的缺陷36在壓力護套14的內表面16上產生。