[发明专利]大口径高压力非金属复合管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及非金属管材领域，特别涉及一种大口径高压力非金属复合管及其制备方法。

背景技术

为缓解油田金属管道的腐蚀问题，非金属与复合材料管在油气集输、注入和污水处理等领域逐步得到广泛应用。目前非金属管材在油田应用大部分是小口径管道(≤150mm)，主要包括玻璃钢管、柔性复合管和塑料合金复合管等。大口径非金属管材应用相对较少，主要是玻璃钢管和钢骨架增强聚乙烯复合管，但这些产品通常不能满足大口径(≥DN250)高压力(≥6MPa)集输干线管道的应用需求。标准中规定的钢骨架复合管(SY/T 6662、CJ/T 189等)公称压力通常低于4MPa，而大口径玻璃钢管压力高时密封困难，且在负压下容易发生坍塌。热塑性塑料内衬的玻璃钢复合管因为结合了塑料内衬层优良的防腐性、耐温性、液流性和玻璃钢结构层的高强度、耐久性而备受关注。同时内衬塑料层的存在使玻璃钢抗流体渗透性大幅度增加，使大口径、高压力非金属复合管的制备成为现实。但在实际使用过程中，当输送管线出现压力突降或负压情况时，内衬塑料层由于环刚度较低而常常出现坍塌现象，并最终失效脱落，堵塞整个管线，影响了管线安全有效地运行。增加塑料内衬层的厚度可以提高其环刚度，但一方面会造成原材料用量的大幅度增加，使复合管重量和制造成本大幅增加；另一方面会减小复合管内流体的流通内径，大大降低了复合管输送效率。

发明内容

本发明的目的是，解决现有复合管内衬环刚度低，流通内径小、输送效率低的问题，提供一种内衬环刚度高、流通内径大且输送效率高的大口径高压力非金属复合管及其制备方法。

本发明一个方面，提供的一种大口径高压力非金属复合管包括：抗负压内衬层和抗内压结构层；

所述抗负压内衬层为设有环向增强材料的增强热塑性塑料复合层，用于提高大口径管道抗负压能力；

所述抗内压结构层为用于提高大口径管道抗内压能力的增强热固性塑料复合层；

所述抗负压内衬层设置在所述抗内压结构层内部。

进一步，所述抗负压内衬层的增强材料包括：

玻璃纤维、玄武岩纤维带、碳纤维带、高强度塑料带、钢丝、钢带或钢板。

进一步，所述抗负压内衬层的热塑性塑料包括：

聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。

进一步，所述抗内压结构层的增强材料包括：

玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、有机纤维或布带、浸胶带。

进一步，所述抗内压结构层的热固性塑料包括：

不饱和聚脂、环氧树脂或酚醛树脂。

本发明另一个方面，提供一种制备上述大口径高压力非金属复合管的方法，包括：将所述增强材料与加热成熔融状态的热塑性塑料一起经挤塑机复合管成型模腔形成复合管坯，再经冷却、切割、注塑获得抗负压内衬层；

将浸有热固性塑料的增强材料连续、均匀的缠绕在所述抗负压内衬层外表面后充分固化获得抗内压结构层；

将所述抗负压内衬层与所述缠绕在其外表面的抗内压结构层进行端口整形后获得成品。

进一步，所述抗负压内衬层的增强材料包括：

玻璃纤维、玄武岩纤维带、碳纤维带、高强度塑料带、钢丝、钢带或钢板。

进一步，所述抗负压内衬层的热塑性塑料包括：

聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。

进一步，所述抗内压结构层的增强材料包括：

玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、有机纤维或布带、浸胶带。

进一步，所述抗内压结构层的热固性塑料包括：

不饱和聚脂、环氧树脂或酚醛树脂。

本发明提供的一种大口径高压力非金属复合管，在玻璃钢管内部增加了增强热塑性塑料抗负压内衬层，克服了玻璃钢在高压下由于基体开裂发生的渗漏现象，提高了管材的承压能力；外层(抗内压结构层)采用连续纤维缠绕成型的增强热固性塑料复合材料，可自由地设计复合管的最大承压能力，在保证复合管大口径的同时，有效确保了压力等级的提升；此外，由于抗负压内衬层为增强塑料，比采用单一的热塑性塑料内衬层，具有更高的环刚度，有效防止了压力突降或负压状态下内衬层的坍塌，明显提高了内衬层的抗负压能力。在降低抗负压内衬层壁厚的同时，保证了外层增强热固性塑料结构层的密封性能，为复合管整体承压能力的提升奠定了基础。