层兼有密封功能。中层是碳纤维布缠绕层，为止屈器发挥止屈作用的主要结构。最外层的精蜡带作为防腐层。
[0014]由于管道本身具有3PE防腐层，对防腐层界面进行简单打磨后，涂刷底层环氧树脂底漆，然后缠绕碳纤维布。缠绕过程中，先将碳纤维布经环氧树脂充分浸溃，按45°将碳纤维布缠绕于管道上。经过固化与防腐处理，完成整个基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器的安装。此发明结合缠绕式止屈器结构简单、施工方便的特点与碳纤维布强度高、质量轻、耐腐蚀的特点，摒弃传统缠绕式止屈器利用钢筋缠绕管道需焊接且止屈效率低的弊端，制作出基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器。此为本专利最为核心的部分。
[0015]本发明综合了缠绕式止屈器和碳纤维材料的优势，具有以下优点:
[0016]1、抗震、抗疲劳性能好。基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器使得管道受三向应力状态，可以有效控制裂纹发展，提高管道疲劳寿命。同时，能够提高管道的屈曲承载力，减小海底地震对管道的影响。
[0017]2、增强止屈效率。碳纤维布具有优良的力学性能，抗腐蚀、耐磨、稳定性好。在基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器中，作为连续相的底层树脂将纤维粘合成一个整体，固定纤维位置，均匀分布载荷，通过底层树脂与纤维的界面，将载荷传递到纤维上。因此发生破坏时，碳纤维能够吸收更多能量，具有更加强大而稳定的止屈性质，增强止屈效率。
[0018]3、减小应力集中。在传统海底管道止屈器中，连接方式大多为焊接，这样一来，焊缝承受较大应力，产生应力集中，对焊接要求较高，一旦焊缝破坏，后果不堪设想。碳纤维应力集中于纤维端部，而碳纤维布内部基本不存在纤维端部，大大避免了应力集中现象。
[0019]4、抗腐蚀性能强。碳纤维防腐蚀性能好，碳纤维布缠绕在管道外侧可防止特殊海洋环境对管道的腐蚀。
[0020]5、降低施工难度。海底管道的铺设一般采用铺管船铺设方法，该方法具有稳定性高，灵活性好以及作业效率高等优点。无论是传统的“S型”、“ J型”还是卷管式铺管法，管道重量严重制约铺管效率。而深水海底管道的铺设不仅需要考虑铺设速度，更应考虑因重量过大带来的张力大与稳定性差等问题。基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器质量轻，大大减少了铺管船承受重量，降低施工难度，提高铺设效率。
[0021]6、成本低，制造工艺简单。基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器只有环氧树脂和碳纤维两种组分，制造工艺十分简单，成本较低。
【附图说明】
[0022]图1是本发明用在某段海底管道的正视投影示意图
[0023]图2是图1中所示的A-A截面示意图
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0025]如图1、图2所示，1为海底管道管壁，1的表面为海底管道防腐层，2为基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器粘结剂环氧树脂层，3为基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器本体，4为精蜡带。
[0026]本发明的制作安装方法包括以下步骤:
[0027](1)管道表面处理
[0028]用砂纸打磨喷涂环氧粉末的管道表面，为图中1，使其具有微小环向划痕，以增强管道与碳纤维布缠绕材料的结合强度。
[0029](2)涂刷底层环氧树脂底漆
[0030]首先，将环氧树脂与固化剂以100: 30混合，作为底层树脂与粘结剂，在管道外表面均勻涂刷0.2mm-Q.35mm (不超过0.4mm)。
[0031](3)缠绕碳纤维布
[0032]首先将碳纤维布经环氧树脂充分浸溃，按45°将其缠绕于管道上。缠绕过程中用滚轴按压铺设，可挤出多余气泡。一般止屈器长度为0.5-2.0倍的管道直径，布置间距为90_180m。
[0033](4)固化
[0034]高温有助于碳纤维布固化，除此之外，辐射也可加快固化过程。
[0035](5)防腐保护
[0036]在纤维布外层缠绕精蜡带。
【主权项】
1.一种基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器，其特征在于:基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器结构分为三层，内层环氧树脂层为底层树脂，作为粘结剂，该层兼有密封功能；中层是碳纤维布缠绕层，为止屈器发挥止屈作用的主要结构；最外层的精蜡带作为防腐层。2.如权利要求1所述的一种基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器，其特征在于:利用管道本身的防腐层，对外表面进行简单处理后，直接安装基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器。3.如权利要求1所述的一种基于碳纤维的海底管道止屈器，其特征在于:用环氧树脂浸溃碳纤维布，将预浸料按规律缠绕于管道上形成基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器。4.如权利要求1所述的一种基于碳纤维的海底管道止屈器，其特征在于:碳纤维布缠绕完成后，对其进行高温固化，并进行精蜡带缠绕起防腐作用。
【专利摘要】本发明属于海底管道铺设技术领域，涉及一种基于碳纤维的缠绕式海底管道止屈器，其特征在于：基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器结构分为三层，内层环氧树脂层为底层树脂，作为粘结剂，该层兼有密封功能；中层是碳纤维布缠绕层，为止屈器发挥止屈作用的主要结构；最外层的精蜡带作为防腐层。用砂纸打磨喷涂环氧粉末的管道表面，对界面进行简单处理，并缠绕基于碳纤维的海底管道缠绕式止屈器。在涂刷底层环氧树脂底漆后，将碳纤维布经环氧树脂充分浸渍，按45°将预浸料缠绕于管道上。碳纤维布缠绕完成后，进行高温固化，并进行精蜡带缠绕起防腐作用。此发明可以实现海底管道防腐防蚀，减小应力集中，加强抗弯、抗震、抗疲劳、密封能力，提高铺设安装及止屈效率，节约成本。
【IPC分类】F16L1/20, F16L57/02, F16L58/18
【公开号】CN105370985
【申请号】CN201410608223
【发明人】陈严飞, 张宏, 吴晓宇, 梁乐才, 郑伟
【申请人】中国石油大学(北京)
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年11月3日