Трубопровод из композиционного материала

 

Использование: строительство трубопроводов нефтегазодобывающей и химической промышленности. Сущность изобретения: трубопровод из композиционного материала содержит герметизирующую 1 и силовую оболочку 2. Герметизирующая оболочка 1 выполнена многослойной с плоскими армирующими элементами 4 и сваренными между собой прослойками связующего 5. Элементы 4 изготовлены из высокопрочной термостойкой полимерной пленки с температурой размягчения более высокой, чем у полимера связующего 5. 2 ил.

Изобретение относится к строительству трубопроводов, используемых для транспортирования различных жидкостей и газов, и может найти применение в химической и нефтегазодобывающей отраслях промышленности, а также в транспортном машиностроении и коммунальном хозяйстве.

Известна гибкая труба, состоящая из наружного и внутреннего слоев, образованных алюминиевой лентой, а также срединных слоев стеклопластика, чередующихся с антиадгезионными слоями [1] Однако такой трубопровод не обеспечивает необходимой герметичности и не позволяет эффективно реализовать высокую прочность стеклопластика из-за разобщенности несущих слоев композиционного материала, работающих каждый самостоятельно.

Наиболее близкой к заявляемому, по своему устройству, является труба, изготавливаемая навивкой из пластмассовых лент [2] состоящая из двух слоев: внутреннего, навитого твердыми пластмассовыми лентами, и внешнего, намотанного по спирали менее твердыми пластмассовыми лентами. В этом случае также не достигаются максимальная прочность трубопровода и его необходимая герметичность. В многослойном пленочном пластике герметизирующей оболочки предлагаемого композитного трубопровода плоские элементы арматуры выполнены из более термостойкого полимера, например полиимидной пленки типа ПМ-1, а прослойки связующего, окружающие равномерным слоем каждый такой элемент, из менее термостойкого полимера, например, фторопласта типа Ф-4, причем контактирование обоих полимеров осуществляется по активизированной поверхности, образующейся после предварительной специальной обработки пленки, например, коронным разрядом.

На фиг. 1 изображен трубопровод из композиционного материала с фланцевыми металлическими законцовками; на фиг. 2 в увеличенном масштабе показан элементарный участок герметизирующего лейнера из многослойного пленочного пластика.

Позицией 1 обозначен герметизирующий лейнер из пленочного пластика, 2 - армированная нитями силовая оболочка, 3 фланцевые металлические законцовки с коническими выступами для закрепления на них оболочек трубопровода, 4 - плоские армирующие элементы из термостойкой пластмассовой ленты, 5 прослойки менее термостойкого связующего 6 поверхностный активизированный слой.

Изобретение осуществляется следующим образом.

На предварительно активизированную, т. е. обработанную коронным разрядом поверхность ленты 6 из высокотермостойкой пленки 4, например, полиимидной типа ПМ, наносится с двух сторон, тонкий слой (около 10 мкм) менее термостойкого полимера 5, например фторопласта Ф4. Затем расчетное количество слоев такой ленты наматывается на технологическую оправку, на торцах которой установлены и закреплены фланцевые законцовки 3 с коническими выступами. Полимерная лента укладывается с натяжением слоями как на оправку, так и на конические участки законцовок. Поверхность законцовок, контактирующих с намотанной лентой, также предварительно обрабатывают для усиления взаимного адгезионного сцепления с формуемым герметизирующим лейнером 1. Такой обработкой, например, являются опескоструивание и обезжиривание. На цилиндрическую поверхность технологической оправки для облегчения снятия готового трубопровода наносится антиадгезионный слой, например, из той же пленки ПМ, не покрытой полимерным связующим. Далее на наружную поверхность последнего слоя пленки также наносится сначала слой антиадгезионного покрытия, а затем технологический слой термоусаживающегося материала, например, кремнеземной ленты КЛ-1. После этого оправка с намотанными на нее слоями из указанных выше материалов устанавливается в нагревательную печь, в которой температуpу нагрева Т_обр. доводят до величины, превышающей температуру размягчения и расплавления Т_р.св. прослоек связующего 5, но не превышающей температуру размягчения армирующих элементов Т_р.а термостойкой ленты 4. Такой температурой для пленки ПМ и фторопластовых прослоек является Т_обр.=593 К. В процессе выдержки оправки с лейнером при данной температуре и последующего ее охлаждения до комнатной под воздействием обжимающих усилий прослойки полимерного связующего сплавляются друг с другом, превращаясь в герметичный и прочный монолит, армированный лентами термостойкой пленки 4. Армированную нитями силовую оболочку 2 наматывают и отверждают затем обычным способом, обращая внимание на то, чтобы температура отверждения связующего силовой оболочки не превышала температуру плавления Т_р.св. полимерного связующего в лейнере. После извлечения из внутренней полости трубопровода технологической оправки последний готов к эксплуатации.

Благодаря созданию на поверхности пленки активизированного слоя и повышенной адгезии прослоек связующего к плоским армирующим элементам подобный герметизирующий лейнер, выполненный из многослойного пленочного пластика, сохраняет герметичность и эластичность вплоть до разрушения силовой нитяной оболочки при предельных значениях внутреннего давления жидкости или газа. Применение для изготовления лейнера термостойких полимерных материалов типа полиимида, фторопласта и т. п. позволяет значительно расширить температурный эксплуатационный диапазон.

Проведенные с подобными трубопроводами экспериментальные исследования подтвердили их работоспособность в интервале температур 20 K < T_раб. < 423 K Использование изобретения обеспечивает возможность получения высокопрочных герметичных трубопроводов, транспортирующих жидкость или газ, находящиеся под давлением, экономию металлов, применение высокоэффективных криогенных топлив, а также повышает коррозионную стойкость и долговечность использования трубопроводов из композиционных материалов, что в конечном итоге обеспечивает большой экономический эффект, точное определение величины которого в настоящее время представляет определенную трудность.

Формула изобретения

Трубопровод из композиционного материала, содержащий расположенные по его торцам фланцевые законцовки и закрепленные на них внутреннюю герметизирующую оболочку из многослойного пленочного пластика с плоскими армирующими элементами и контактирующую с ее наружной поверхностью силовую оболочку из склеенных полимерной смолой высокопрочных нитей, отличающийся тем, что плоские армирующие элементы многослойного пленочного пластика герметизирующей оболочки выполнены из высокопрочной термостойкой полимерной пленки, например полиимидной типа ПМ, изготовленной из полимера, имеющего температуру размягчения более высокую, чем у полимера сваренных между собой прослоек связующего, например фторопласта типа Ф-4, окружающих армирующие элементы равномерными слоями и соединенных с этими элементами по их активизированной поверхности за счет сил адгезионного сцепления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2