一种预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管的制作方法

一种预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种预埋微管的增强热塑性塑料复合(RTP)管，尤其是一种可穿入光纤传感器监测功能的智能RTP管，属于非金属柔性管道智能监测技术领域。
【背景技术】
[0002]在能源日益缺乏的今天，石油天然气作为重要的能源储备，其开采对国家的重要性不言而喻，利用管道输送石油、天然气即经济又高效，在国内外得到大量的应用。石油天然气开采业过去绝大部分采用各种钢管运输，而运输钢管最突出的问题是腐蚀。为了实现技术革新和经济性优化，近年来石油天然气行业越来越多地采用非金属管道(NMP)。海洋中有丰富的石油天然气资源，开采这些资源，需要一种耐腐蚀、柔韧易弯曲、易铺设的管材，增强热塑性复合管(RTP)具有可设计性、耐腐蚀、柔性易弯曲、易铺设、可回收等优点，相比金属管道具有独特的优势。
[0003]RTP管是适用于石油天然气输送的理想管材，它承压能力高、耐腐蚀，并具有很好的柔性，可以长距离无接头快速铺设。
[0004]作为一种耐高压、抗腐蚀且柔性好的新型塑料复合管材，RTP管材实现了中大口径高压管材的成卷包装运输和施工。由此大大减少了管与管之间的连接件，施工速度提高了数十倍，运输和施工费用降低了约70%。因此在石油输送及天然气输送领域中得到了大量的成功使用。鉴于我国大力发展石油天然气工业，RTP管材在我国的市场前景十分广阔，不仅适合用于海上油田，对于地形复杂不适合采用刚性短直管(如玻璃钢管)的陆上油田，RTP管材也是理想的选择。加保温层的RTP管在热水、蒸汽输送领域也在使用。
[0005]RTP管材一般为3层结构:内层为热塑性塑料，如EE80/PE100或其他耐热材料；中间层为增强层，增强材料可以为钢丝绳、玻纤、芳纶和聚酯等；外覆层根据需要可选白色(地表铺设防紫外线)或黑色(埋地铺设)。增强带采用增强材料与PE80以上的改性塑料复合而成，各增强材料的间隙均匀，张力一致，具有其他非增强带形式无可比拟的优势。特殊的加热方式使得增强带与内管外壁和外管内壁粘接成为一个整体，这种管材结构基本解决了产生应力集中和内应力的问题。
[0006]目前，长距离光纤检测技术发展很快，因其检测距离长并无需安装传感器的优点尤其适合管道类的长距离在线检测。但光纤需要随着管道走向敷设，施工要求较高。并且难以保证用于检测的光纤与管道之间很好的贴合，因两者互相分离，施工难以协调，板并存在预报不及时，定位精度差以及误报率高等缺点。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种密封效果好、耐腐蚀、低磨损且结构简单、不易变形的预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管。
[0008]为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管，从内而外依次包括内管、增强层和外管，其特征在于:还包括预埋微管，所述预埋微管埋设在内管和/或外管的管壁内，且与管壁粘连融为一体；所述预埋微管外表加设有保护层O
[0009]本实用新型进一步限定的技术方案是:
[0010]进一步的，所述预埋微管在内管和/或外管的管壁内呈平行、螺旋或交叉排列分布。
[0011]进一步的，所述预埋微管采用聚四氟乙烯材料制作。
[0012]进一步的，所述增强层缠绕在所述内管外壁上，缠绕角为50~60°。
[0013]进一步的，所述增强层采用包裹有聚烯烃材料的增强纤维带。
[0014]本实用新型由三层结构复合而成，其中内管起到密封和输送流体的作用，内管采用高密度聚乙烯，不仅能够保证流体输送的致密性，还具有耐腐蚀，低磨损，密封效果好等优点；增强层起到承受内压的作用，保证RTP管受内压时不发生变形，增强纤维进行预张紧处理，以保证使用过程中张紧力的最大化，预张紧应力是在制带过程中确保增强纤维的拉紧力；外管可以保护管道各承力结构在安装和使用过程中不受损伤。这样，本实用新型在RTP管制造过程中将用于放置光纤的微管包裹在RTP管壁内，微管和RTP管融为为一体。通过微管将传感光缆植入RTP管的管壁中，使得传感光缆与RTP管成为一体，既能实现泄漏检测和盗油等监测功能，可以很准确地检测到管道本身受到的环境影响，并且结构简单，安全可靠。同时节省了为管道专门敷设检测通道的费用，避免了管道和光纤分别施工存在的进度难以协调的麻烦，又能对其自身形成保护，避免传感光缆的性能会因为RTP管的生产工艺及管道施工而遭到破坏，提高其环境适应性。
[0015]本实用新型的有益效果是:由于本实用新型将微管巧妙设置在管道壁内，因此不仅结构简单合理，安装方便，而且稳妥可靠，难以被攻击和破坏。并且使得检测数据更准确。
【附图说明】
[0016]下面结合实施例对本实用新型作进一步说明:
[0017]图1为本实用新型实施例的横截面示意图；
[0018]图2为本实用新型实施例的纵截面示意图；
[0019]图3为本实用新型实施例中内管制管流程图；
[0020]图4为本实用新型实施例中外管制管流程图；
[0021]其中:1.内管，2.增强层，3.外管，4.微管，5.放线架，6.导向轮，7.干燥机，8.PE原料，9.挤塑机，10.冷却机。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
[0023]本实施例提供的一种预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管，其结构如图1、2所示，包括内管1、增强层2、外管3、微管4。增强传感层由一条以预定缠绕角缠绕在内管I外壁上的增强带构成，缠绕角为50?60°。微管4预埋在内管I壁内和外管3壁内。微管4可以为纵向平行排列，也可以是螺旋或交叉形排列。
[0024]微管以什么形状、预埋在什么位置、多少根，则根据需要检测的物理量而确定。前提是不能影响RTP管的强度。微管采用特殊材料制成，埋入前必须经过干燥处理，预张紧应力是100±20牛顿。成型后必须立即冷却。
[0025]本实施例将微管附加在管道的壁内，不影响管道的原有功能和强度。采用本实施例之后，可在管道敷设施工的同时采用气吹法很容易地将光纤穿入微管。以便进行光纤通信应用、采用光纤检测技术测量RTP管内输送的物料的温度、 压力、流动情况；测量RTP管本身的运行工况、避免疲劳、变形、缺陷可能造成的损坏；测量RTP管周围环境的变化数据，以及周围是否存在施工，海上是否有船舶抛锚，是否有动物骚扰等，避免RTP管遭到破坏。
[0026]总之，因为微管的埋入使监测系统与非金属柔性RTP管成为一个整体，实现了 RTP管道的智能化监测，降低了 RTP管在使用过程中的风险性，使得RTP管在任何环境下可控。
[0027]本实用新型的智能RTP管的制造方法，包括以下步骤:
[0028]一、内管成型，见图3。将PE原料8放进内管挤塑机9中，对其进行加热(加热温度为220°C ±5°C)及剪切压缩处理后得到粘流态物料，挤出成型并冷却定型形成内管I。过程中均布排列加入微管4，预张紧至其预紧张应力为100±20牛顿。同时通过控制内管的成型速度，通过冷却机10，使其在I分钟内冷却到150°C以下；
[0029]二、增强带成型。将一组增强纤维交叉均布排列，再将聚烯烃原料放入挤塑机内，对其进行加热及剪切压缩处理后得到粘流态物料，挤塑机9的挤出模头将粘流态物料挤出包覆在增强纤维上，得到增强带；
[0030]三、增强层成型。在内管I的外壁上按照55°的缠绕角缠绕增强带，形成增强层2 ；
[0031]四、外管成型，见图4。将PE原料放入外管挤塑机内，对其进行加热(加热温度为2200C ±5°C )及剪切压缩处理后得到粘流态物料，外管挤塑机9将粘流态物料挤出包覆在增强层外，构成外管3。过程中均布排列加入微管4，预张紧至其预紧张应力为100±20牛顿。同时通过控制管子的成型速度，通过冷却设备10，使外管在I分钟内冷却到150°C以下。得到外管3也嵌入微管的RTP管。
[0032]在步骤一中，将微管4从放管架5的可调节阻力的管架中拉出，微管的一端穿过挤塑机9，由导向兼张紧轮6控制张力。实现排布预张紧后再通过干燥机7进行干燥处理，PE原料8经过挤塑机9挤出成型，得到嵌入微管4的内管，具体流程包括放管、干燥、挤出和冷却，详见附图3。
[0033]步骤四中，将微管4从放管架5的可调节阻力的管架中拉出，微管的一端穿过挤塑机9，由导向兼张紧轮6控制张力。实现排布预张紧后再通过干燥机7进行干燥处理，PE原料8经过挤塑机9挤出成型，得到外管也嵌入微管4的RTP管成品，具体流程包括放管、干燥、挤出和冷却，详见附图4。
[0034]上述RTP管的制造方法采用制带和制管不交叉的制造生产工艺，流程可靠，便捷高效。其使用的设备按照加工顺序依次包括制带设备、内管挤塑机、复合带缠绕机和外管挤塑机。
[0035]上述RTP管的制造方法对制造设备的要求相当高，必须是自动控制。要求加热、散热快，局部加热温度稳定，速度、温度控制精确，可编程，可根据所用材料和所处环境的变化自动设定、调节参数。
[0036]前述的RTP管的制造方法，其中所述步骤二中，将微管均布在制管线的张紧轮上，所述微管的一端固定在管架上，实现排布预张紧后，经过挤塑机加入挤出成型的内管，并及时冷却，得到嵌入微管的内管。
[0037]前述的RTP管的制造方法，其中所述步骤四中，将微管均布在制管线的排线孔中，所述微管的一端固定在管架上，实现排布预张紧后，经过挤塑机加入挤出成型的外管，并及时冷却，得到外管也嵌入微管的RTP管。
[0038]所述步骤四与所述步骤二的区别是在步骤四里，之前已经存在内管和增强层。微管、PE原料、内管和增强层一起通过挤塑机，其中微管、内管和增强层一起通过干燥机。
[0039]前述的智能RTP管的制造方法，其中所述增强带缠绕角为55° ;所述内、外管PE原料的加热温度为220°C ±5°C。
[0040]前述的智能RTP管，其中所述微管不同于普通微管，主要由聚四氟乙烯材料组成，外加设高分子聚合物保护层，这样微管植入RTP管后与管体粘接。通过精确控制温度(2200C ±5°C)和加热时间，使得粘接牢靠，并保证微管不变形。
[0041]前述的智能RTP管，在制造完成后必须进行强度检验，在嵌入微管后，耐压、抗拉、弯曲性能不能降低。
[0042]前述的智能RTP管，在工程敷设时，一般500米左右一段，各段接头处使用专用接头连接，光纤可从接头内穿过而无需对接。
[0043]除上述实施例外，本实用新型还可以将微管预埋在任何柔性管道的任何位置，只要不影响管道的强度和功能。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案和产品，均落在本实用新型要求的保护范围。
【主权项】
1.一种预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管，从内而外依次包括内管、增强层和外管，其特征在于:还包括预埋微管，所述预埋微管埋设在内管和/或外管的管壁内，且与管壁粘连融为一体；所述预埋微管外表加设有保护层。
2.根据权利要求1所述的预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管，其特征在于:所述预埋微管在内管和/或外管的管壁内呈平行、螺旋或交叉排列分布。
3.根据权利要求1所述的预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管，其特征在于:所述预埋微管采用聚四氟乙烯材料制作。
4.根据权利要求1所述的预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管，其特征在于:所述增强层缠绕在所述内管外壁上，缠绕角为50~60°。
5.根据权利要求4所述的预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管，其特征在于:所述增强层采用包裹有聚烯烃材料的增强纤维带。
【专利摘要】本实用新型涉及一种预埋光纤微管的增强热塑性塑料复合管，从内而外依次包括内管、增强层和外管，还包括预埋微管，所述预埋微管埋设在内管和/或外管的管壁内，且与管壁粘连融为一体；所述预埋微管外表加设有保护层。由于本实用新型将微管巧妙设置在管道壁内，因此不仅结构简单合理，安装方便，而且稳妥可靠，难以被攻击和破坏。并且使得检测数据更准确。
【IPC分类】F16L11-08, F16L11-12
【公开号】CN204611121
【申请号】CN201520095997
【发明人】刘进江, 王祖工, 沈自然, 王明艳, 吴勇
【申请人】航天晨光股份有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月10日