國(guó)外海洋復(fù)合柔性軟管研究

1、<p>　　國(guó)外海洋復(fù)合柔性軟管研究</p><p>　　摘要：與鋼管相比，復(fù)合柔性軟管具有對(duì)海底地形適應(yīng)性好、連續(xù)長(zhǎng)度長(zhǎng)、安裝接頭少、防腐性能好、保溫性能好、易鋪設(shè)、可回收、開(kāi)發(fā)更經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，海洋復(fù)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(yīng)用日益增多。本文介紹了國(guó)外生產(chǎn)海洋復(fù)合柔性軟管的生產(chǎn)廠家、分類、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)、材料及生產(chǎn)工藝。 </p><p>　　

2、關(guān)鍵詞：海洋復(fù)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(hào)：K928.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </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(fù)合柔性軟管兩大類，鋼管是由金屬材料制成，復(fù)合柔性軟管是由金屬和聚合物材料制成。與鋼管相比，復(fù)合柔性軟管具有

3、對(duì)海底地形適應(yīng)性好、連續(xù)長(zhǎng)度長(zhǎng)、安裝接頭少、防腐性能好、保溫性能好、易鋪設(shè)、可回收、開(kāi)發(fā)更經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)，海洋復(fù)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(yīng)用日益增多。早在19世界70年代國(guó)外就開(kāi)始研究復(fù)合柔性軟管，并使其在淺水、深水及超深水得到應(yīng)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(tái)之間、生產(chǎn)平臺(tái)之間、從生產(chǎn)平臺(tái)到陸地終端、生產(chǎn)平臺(tái)到注水井之間，都有成功使用的案例。鑒于復(fù)合柔性軟管的超多優(yōu)點(diǎn)，我國(guó)已逐步開(kāi)

4、始設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及相關(guān)實(shí)驗(yàn)。為加快我國(guó)柔性管的發(fā)展腳步，需對(duì)國(guó)外柔性管有更深步的認(rèn)識(shí)。 </p><p>　　國(guó)外復(fù)合柔性軟管的廠家 </p><p>　　國(guó)外復(fù)合柔性軟管的廠家主要有法國(guó)的Technip、英國(guó)的Wellstream和丹麥的NKT。Technip在馬來(lái)西亞、巴西和法國(guó)設(shè)有工廠，Wellstream在英國(guó)和巴西設(shè)有工廠，NKT在丹麥設(shè)有工廠，并計(jì)劃在巴西設(shè)立工廠。Technip復(fù)

5、合柔性軟管占市場(chǎng)份額的75%，Wellstream復(fù)合柔性軟管占市場(chǎng)份額的15%，NKT復(fù)合柔性軟管占市場(chǎng)份額的10%（見(jiàn)圖1）。 </p><p>　　圖1 國(guó)外柔性管市場(chǎng)份額比例圖 </p><p>　　海洋復(fù)合柔性軟管的分類 </p><p>　　海洋復(fù)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(huì)產(chǎn)生相對(duì)位

6、移。非粘結(jié)型柔性管是由幾個(gè)獨(dú)立的層組成，層與層之間沒(méi)有固定的連接，允許層與層之間的相對(duì)位移。粘結(jié)型柔性管的制作過(guò)程需要硫化，制造長(zhǎng)度受到限制，常用于較短的工程應(yīng)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(fù)合柔性軟管的結(jié)構(gòu) </p><p>　　海洋非粘結(jié)型復(fù)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(jiàn)圖2）。 </p><p><b>　　圖2 軟管結(jié)構(gòu)圖 </b></p><p>　?、殴羌軐樱河山饘倩ユi纏繞而成，主要截面形式為S型（見(jiàn)圖3），主要支撐內(nèi)襯管，防止內(nèi)管承受外壓時(shí)產(chǎn)生壓潰。復(fù)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(jiàn)圖4-6），承受內(nèi)壓和外壓。復(fù)合柔性軟管內(nèi)壓小的情況下，可以不需要此層。Technip復(fù)合柔性軟管抗壓鎧裝層截面形式為Z型和T型、Wellstream復(fù)合柔性軟管抗壓

9、鎧裝層截面形式為Z型、NKT復(fù)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>　　⑷耐磨層：由聚合物帶纏

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>　?、手虚g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(shè)計(jì)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(méi)有保溫要求，則沒(méi)有此層。 </p><p>　　⑻外包覆層：

11、由聚合物擠塑而成，防止機(jī)械損壞，防止海水侵入。 </p><p>　　接頭（見(jiàn)圖7）是復(fù)合柔性軟管的終端，主要負(fù)責(zé)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(shù)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(fù)合柔性軟管材料 </p><p>　　海洋非粘結(jié)型復(fù)合柔性軟管各層材料見(jiàn)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(fù)合柔性軟管生產(chǎn)工藝 </p><

14、;p>　　非粘結(jié)復(fù)合柔性軟管的生產(chǎn)工藝主要分為兩個(gè)步驟： </p><p>　?、?復(fù)合柔性軟管管體建造 </p><p>　　復(fù)合柔性軟管管體建造包括： </p><p>　　① 骨架成型：在骨架成型過(guò)程中，扁平的金屬帶被拉至成型機(jī)頭（見(jiàn)圖8），從而成型為一個(gè)互鎖的螺旋管。 </p><p>　　圖8 骨架層成型機(jī) </p>

15、;<p><b>　?、?聚合物擠塑： </b></p><p>　　復(fù)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(guò)擠塑成產(chǎn)線加工而成。擠塑生產(chǎn)線上的工作站和設(shè)備通常包括以下內(nèi)容：牽引機(jī) 、擠塑機(jī)（見(jiàn)圖9）、冷卻槽、收線盤。 </p><p><b>　　圖9 擠塑機(jī) </b></p>&l

16、t;p>　?、?抗壓鎧裝層纏繞； </p><p>　　抗壓鎧裝纏繞設(shè)備（見(jiàn)圖10）運(yùn)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(shè)備 </p><p>　?、?抗拉鎧裝層纏繞； </p><p>　　抗拉鎧裝纏繞設(shè)備（見(jiàn)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(shè)備 </p><p><b>　?、?帶纏繞； </b></p><p>　　帶纏繞設(shè)備（見(jiàn)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(shè)備 </p><p><b>　?、?接頭裝配 </b></p><p>　　復(fù)合柔性軟管接頭裝配（見(jiàn)圖13）要考慮到軟管每層的固定和密封，裝配時(shí)候許多都需要現(xiàn)場(chǎng)配做，安裝工藝比較復(fù)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(fù)合柔性軟管具有鋪設(shè)快，耐腐蝕，適應(yīng)復(fù)雜地貌等優(yōu)勢(shì)，國(guó)外復(fù)合柔性軟管也陸續(xù)在國(guó)內(nèi)的海洋工程中取得應(yīng)用。面對(duì)市場(chǎng)機(jī)遇，國(guó)內(nèi)的海洋軟管企業(yè)從2000年左右開(kāi)始研究。目前已有天津市海王星海上工程技術(shù)有限公司為主一些企業(yè)已經(jīng)具有洋復(fù)合柔性軟管的設(shè)計(jì)、制造、安裝的能力，且產(chǎn)品已應(yīng)用，例如WZ6-1平臺(tái)的復(fù)產(chǎn)項(xiàng)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(shí)際運(yùn)行中效果都非常良好。面對(duì)我國(guó)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(duì)深水柔性軟管的設(shè)計(jì)和安裝，我國(guó)還幾乎沒(méi)有開(kāi)始，所以應(yīng)加大對(duì)我國(guó)海洋復(fù)合柔性軟管的重視程度和研制力度，提升海洋復(fù)合柔性軟管的研發(fā)能力，來(lái)滿足我國(guó)海洋油氣田開(kāi)發(fā)的需要。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1

21、]潛凌、李配江、張文燕.海洋復(fù)合柔性軟管發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].石油礦場(chǎng)機(jī)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