[发明专利]高压管和用于生产该管的方法

说明书

一种高压管包括内衬(1)、外涂层(6)和定位于内衬和外涂层之间的加强层(2、5)。加强层具有螺旋缠绕的带(2、5)，所述带每个包括基体和嵌入基体中的纤维；纤维包括多个绞合的高强度丝。出于提供相对高弯曲柔性的目的，纤维的丝为通过使丝经历上浆操作而获得的上浆的丝。

技术领域

本发明涉及一种高压管，包括内衬、外涂层和定位于内衬和外涂层之间的加强层，所述加强层包括螺旋缠绕的带，所述带每个包括基体和嵌入所述基体中的纤维，所述纤维包括绞合的高强度丝。

背景技术

通常，例如从WO-A-2013/131972中已知这种高压管。呈所述现有技术管的带形式的螺旋缠绕的加强元件可包括碳纤维，碳纤维包括大量细丝。碳纤维具有若干优点：例如，这种纤维相对于如存在于原油中的诸如H₂S的侵略性物质在很大程度上不会受到伤害。此外，碳纤维具有高拉伸强度和高弹性模量。这些性质为所讨论的管提供了承受高达200巴或更高的高压的能力。然而，碳纤维本身对于处理而言是成问题的。丝具有高刚度和硬度，这使得难以在管壁中直接实施这种纤维。出于有利于处理碳纤维的目的，碳纤维可浸渍有基体材料，且随后被组装以形成例如呈带形式的碳纤维加强元件。

由于碳丝嵌入基体材料中且由此通过基体材料彼此连接这一情况，因此加强元件呈现相对高的弯曲刚度。纤维的这种相对高的弯曲刚度不利于执行缠绕操作，如例如在制造高压管中所应用的。这意味在制造高压管的过程中，所讨论的加强元件应当具有相当有限的厚度，从而限制它们的弯曲刚度，并且从而使纤维能够围绕内衬缠绕。在加强带为薄的情况下，这意味相对高数量的带围绕内衬缠绕，从而实现管壁的所需强度和刚度。

然而，利用嵌入的纤维缠绕带的多个层的过程是复杂的且耗时的。优选的是，以有限数量的带完成缠绕过程，优选地以两个相反缠绕的带完成缠绕过程。那些带中的每个带中的纤维的数量和厚度于是将增加。然而，如此获得的带的刚度将严格限制使这些带围绕内衬缠绕的可能性。此外，管本身对于弯曲而言将是相当硬的，使得几乎不能将管缠绕在卷轴(reel)上。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种前述类型的高压管，其可由有限数量的带制造，并且其仍具有与高强度纤维相关联的优点。另一目的在于提供这种能够缠绕在具有有限半径的卷轴上的管。该目的得以实现在于：纤维的丝为通过在形成纤维的步骤中在将丝绞合在一起之前使丝经历上浆操作(sizing operation)而获得的上浆的丝。

该丝的上浆操作具有优点在于：与通过诸如固化树脂的硬基体而彼此固定附着的丝相比，其允许相邻丝之间的一些移位。丝被绞合，从而可能在存在促进绞合的丝束的凝聚力的附加材料的情况下形成纤维。丝仍应当能够在纤维中相对于彼此在某种程度上移位，这使得即使在厚纤维的情况下也能够使纤维弯曲，并且由此纤维中的绞合的丝的数量是相对高的。

上浆操作本身在纺织材料的领域中是熟知的。上浆操作需要例如使用上浆剂或诸如液体树脂、油型材料和蜡型材料的化学制品。

优选地，丝为未浸渍的丝。典型地，丝具有4-100μm的厚度、或4-50μm的厚度、或4-10μm的厚度。优选地，丝为碳丝。可选地，丝被涂覆有柔性涂层，例如橡胶状涂层。典型地，丝具有与包含所述丝的纤维的长度相同数量级的长度。

本发明还涉及一种用于生产高压管的方法，包括如下步骤：

-提供高强度丝；

-对所述高强度丝上浆；

-使上浆的所述高强度丝绞合，从而形成纤维；

-将所述纤维嵌入基体中，从而形成带；

-提供管状的内衬；

-以一个位于另一个上方的方式并以相反的缠绕角使带围绕所述内衬螺旋地缠绕；以及

-在螺旋缠绕的所述带的顶部上设置外涂层。