碳纤维增强柔性输油管及其连接结构的制作方法

本技术涉及石油输送管道领域，尤其涉及一种碳纤维增强柔性输油管及其连接结构。

背景技术：

1、现有的输油管道根据特性可分为钢制管道和柔性管道，相对于钢制管道，由于柔性管道具有质量轻，抗腐蚀，安装方便，能够弯曲等诸多优点，因此在输送环境复杂的地方，柔性管道正逐步取代钢制管道。

2、现有的柔性管道主要结构包括：位于最内层的金属线圈结构的骨架层，高分子材料的含液层，螺旋自锁的异性钢带压力铠装层，两个反方向螺旋钢带拉伸层和外保护层。此种管道存在以下缺点：采用金属结构功能层具有很大的张力，容易受到油气中含有的硫化氢气体、二氧化碳气体等物质的侵蚀，使用寿命较短；金属结构的耐疲劳性能较差，容易疲劳失效；其次，金属线圈结构的骨架层，在流体流动过程中产生涡激震动，这种结构摩擦系数大，降低了流体流速，容易结蜡结垢造成堵塞。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种强度高、质量轻、柔韧性好等优点的碳纤维增强柔性输油管及其连接结构。

2、为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、第一方面，本实用新型提供一种碳纤维增强柔性输油管，包括内衬层、外保护层以及位于所述内衬层和所述外保护层之间的至少三层碳纤维单向布层，至少三层所述碳纤维单向布层包括第一碳纤维单向布层、第二碳纤维单向布层以及第三碳纤维单向布层；

4、所述第一碳纤维单向布层包覆于所述内衬层外，且所述第一碳纤维单向布层的强度方向与所述内衬层的长度延伸方向一致；

5、所述第二碳纤维单向布层以及所述第三碳纤维单向布层分别螺旋缠绕于所述内衬层外，且，所述第二碳纤维单向布层缠绕的螺旋方向与所述第三碳纤维单向布层缠绕的螺旋方向相反，所述第二碳纤维单向布层以及所述第三碳纤维单向布层的强度方向分别沿对应的螺旋方向延伸，所述第二碳纤维单向布层和/或所述第三碳纤维单向布层相邻匝之间具有空隙。

6、作为可实现方式，自所述内衬层向所述外保护层依次设置所述第三碳纤维单向布层、所述第二碳纤维单向布层以及所述第一碳纤维单向布层。

7、作为可实现方式，所述第一碳纤维单向布层、所述第二碳纤维单向布层以及所述第三碳纤维单向布层三者中，至少任一外侧设置有热固性树脂层。

8、作为可实现方式，所述内衬层为耐油氟橡胶衬层。

9、作为可实现方式，所述外保护层为硫化橡胶层。

10、作为可实现方式，相邻所述碳纤维单向布层之间设置有防粘结层，所述防粘结层为尼龙纤维层。

11、作为可实现方式，所述第二碳纤维单向布层以及所述第三碳纤维单向布层的螺旋切线与所述内衬层长度延伸方向的角度为30°～75°。

12、第二方面，本实用新型提供一种碳纤维增强柔性输油管的连接结构，包括管接头以及连接于所述管接头两端的油管，所述油管为上述的碳纤维增强柔性输油管，所述管接头包括接头主体以及两只压紧螺母，所述接头主体内部有供流体通过的轴向通孔，所述接头主体中部设置凸缘，所述接头主体关于所述凸缘左右对称，在靠近凸缘的左右两侧设置有台阶，所述台阶上设有外螺纹，所述接头主体左右两端设置有环状斜面；所述压紧螺母靠近所述凸缘的一端设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，另一端设置有径向向内凸起的环状边缘，所述环状边缘用于将所述碳纤维增强柔性输油管的管壁与接头主体紧密压接在一起。

13、作为可实现方式，所述接头主体内轴向通孔的孔径小于等于所述碳纤维增强柔性输油管的内径，所述接头主体左右两端的外径大于所述碳纤维增强柔性输油管的内径。

14、作为可实现方式，在接头主体上环状斜面与所述台阶之间设有环状凹槽，所述碳纤维增强柔性输油管的其中一端位于所述环状凹槽内；所述压紧螺母一端的所述环状边缘最内侧设有压紧螺纹。

15、上述方案，通过设置至少三层强度方向不同的碳纤维单向布层，相较于采用金属线圈结构骨架层的软油管，本方案的碳纤维增强柔性输油管具有强度高、质量轻、柔韧性好的优点。

技术特征：

1.一种碳纤维增强柔性输油管，其特征在于，包括内衬层、外保护层以及位于所述内衬层和所述外保护层之间的至少三层碳纤维单向布层，至少三层所述碳纤维单向布层包括第一碳纤维单向布层、第二碳纤维单向布层以及第三碳纤维单向布层；

2.根据权利要求1所述的碳纤维增强柔性输油管，其特征在于，自所述内衬层向所述外保护层依次设置所述第三碳纤维单向布层、所述第二碳纤维单向布层以及所述第一碳纤维单向布层。

3.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强柔性输油管，其特征在于，所述第一碳纤维单向布层、所述第二碳纤维单向布层以及所述第三碳纤维单向布层三者中，至少任一外侧设置有热固性树脂层。

4.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强柔性输油管，其特征在于，所述内衬层为耐油氟橡胶衬层。

5.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强柔性输油管，其特征在于，所述外保护层为硫化橡胶层。

6.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强柔性输油管，其特征在于，相邻所述碳纤维单向布层之间设置有防粘结层，所述防粘结层为尼龙纤维层。

7.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强柔性输油管，其特征在于，所述第二碳纤维单向布层以及所述第三碳纤维单向布层的螺旋切线与所述内衬层长度延伸方向的角度为30°～75°。

8.一种碳纤维增强柔性输油管的连接结构，其特征在于，包括管接头以及连接于所述管接头两端的油管，所述油管为权利要求1-7任一项所述的碳纤维增强柔性输油管，所述管接头包括接头主体以及两只压紧螺母，所述接头主体内部有供流体通过的轴向通孔，所述接头主体中部设置凸缘，所述接头主体关于所述凸缘左右对称，在靠近凸缘的左右两侧设置有台阶，所述台阶上设有外螺纹，所述接头主体左右两端设置有环状斜面；所述压紧螺母靠近所述凸缘的一端设有与所述外螺纹相配合的内螺纹，另一端设置有径向向内凸起的环状边缘，所述环状边缘用于将所述碳纤维增强柔性输油管的管壁与接头主体紧密压接在一起。

9.根据权利要求8所述的碳纤维增强柔性输油管的连接结构，其特征在于，所述接头主体内轴向通孔的孔径小于等于所述碳纤维增强柔性输油管的内径，所述接头主体左右两端的外径大于所述碳纤维增强柔性输油管的内径。

10.根据权利要求8或9所述的碳纤维增强柔性输油管的连接结构，其特征在于，在接头主体上环状斜面与所述台阶之间设有环状凹槽，所述碳纤维增强柔性输油管的其中一端位于所述环状凹槽内；所述压紧螺母一端的所述环状边缘最内侧设有压紧螺纹。

技术总结
本技术提供一种碳纤维增强柔性输油管及其连接结构，碳纤维增强柔性输油管包括内衬层、外保护层以及位于内衬层和外保护层之间的至少三层碳纤维单向布层，至少三层所述碳纤维单向布层包括第一碳纤维单向布层、第二碳纤维单向布层以及第三碳纤维单向布层；第一碳纤维单向布层包覆于内衬层外，且第一碳纤维单向布层的强度方向与内衬层的长度延伸方向一致；第二碳纤维单向布层以及第三碳纤维单向布层分别螺旋缠绕于内衬层外，且，第二碳纤维单向布层缠绕的螺旋方向与第三碳纤维单向布层缠绕的螺旋方向相反，第二碳纤维单向布层以及第三碳纤维单向布层的强度方向分别沿对应的螺旋方向延伸。上述方案具有强度高、质量轻、柔韧性好的优点。

技术研发人员：汪勇
受保护的技术使用者：陕西泰和源石油工程技术有限公司
技术研发日：20230331
技术公布日：2024/1/13