[发明专利]一种柔性复合内衬管材

说明书

技术领域

本发明属于工业应用高分子材料领域，涉及一种柔性复合内衬管材。

背景技术

金属管道作为石油、天然气、煤气、液化气等能源性介质最主要的输送媒体,常年深埋于地下,受到了来自输送介质、土壤、微生物以及外部大气等环境条件的腐蚀作用。特别是输油管道,由于输送的原油矿化度高,含有二氧化碳、硫化氢等腐蚀性介质,腐蚀穿孔情况尤为突出,尽管采用了多种防腐措施,如:加入缓蚀剂、阴极保护和内外涂层保护等,但随着时间的推移,腐蚀和腐蚀引起的强度降低、坑蚀穿孔很难避免,这些缺陷的存在将会降低金属管道运行的安全性,使其出现泄漏、被迫降压输送等现象,甚至发生爆裂,造成重大损失。目前,针对含缺陷旧金属管道的修复,已经开发出多种修复方法。不同的修复方法具有不同的特点,其中焊接补疤、套袖或更换管段等传统的修复补强方法国内外应用十分普遍,但成本较高,且会带来一系列影响管道安全运行和经济效益的问题；而新开发的一些方法,如穿插法修复方法,由于国外对其关键工艺环节采取技术保护的原因,国内该领域面临资料信息缺乏、研究时间短、实践经验少的问题,未能在工程上大规模推广应用。我国管道修复领域所面临的形势也十分严峻。

国内在役的长输管道许多已经运行二十几年以上，逐渐达到了寿命的终点,因而需要对其进行修复或者更换成新管道。换管道存在成本高、周期长、需全线停止输送、对环境破坏大等一系列不利因素；而传统的修复技术动用大量设备,挖沟占地,既不现实又耗时费钱,不利于环保；如果管道位于道路下方,路面的挖掘会造成交通的阻塞,同时,“还土”后易产生地面沉降,铺完沥青后,与原路面不能无界限结合,痕迹醒目,道路的外观和结合受到破坏,降低了使用寿命。因此,研究既经济又有效的旧管道“不开挖修复技术”极为重要。

迄今为止,不开挖管道修复技术大致可分为三大类:一是管内涂布法,二是软管翻衬法,三是塑料管穿插法。管内涂布法一般采用聚合物、水泥砂浆及原浆涂料等材料,又掺入各种化学材料,使衬里满足多种介质的防腐要求。软管翻衬法将树脂及固化剂浸渍在翻转软管中，碾压均匀后，通过水压或气压等动力翻转置入待修复的旧管道中。将管道里的水加热，待胶黏剂固化后，使热固性树脂系统硬化成一个“管中管”。

穿插HDPE管法修复旧管道技术目前最常采用的方法。分为等径缩径(O型)和U型穿插法两种，HDPE管穿插修复技术是把外径大于(O型)或略小于(U型)待修复管道内径的高密度聚乙烯内衬管，通过专用缩径设备，将内衬管变为O型或U型，并将内衬管的横截面缩小10-30％，通过缠绕定型、牵引拉入、外力恢复等过程使衬管紧紧的与管道内壁结合在一起，从而形成对旧管道的内衬修复，最大限度地避免了对原有管道直径的缩小，避免了大管换小管，使得在原有管线输送能力不降低的情况下得以更新。然而，该项技术的缺点：其一，一次修复距离小于1000米，不能穿越弯头；其二，HDPE在天然气的开采运输过程中也有使用温度的问题。煤矿或油矿的深度每增加100m，井下温度就会提高约2℃，两者直接是一种进线性的变化关系。HDPE管材的蠕变模量又随温度的升高而急剧降低，这会导致管材在使用时发生较大的变形，以至于失稳破坏。这样使得HDPE管材表现出环刚度降低，热稳定性差，对高温介质输送管道和井下施工作业极为不利。由此可知，如何提高一次穿插距离及穿越弯头的能力，提高HDPE管材的耐热性已成为必须。且这种穿插管材是由三层管材组合而成，具有耐高温、耐腐蚀、一次穿插距离达到2000米以上，连续穿越多个弯头的能力。

尼龙(PA)在机械强度、维卡软化点、耐热性能和耐磨损性等方面均好于HDPE。通过PA的少量加入，HDPE板材的耐热性与刚性均可得以提高。纯PA与HDPE熔体的相容性极差，这导致产品的各项物理性能下降。田丽等将PA6和PE-g-MAH加入HDPE板材，使制品的耐热温度由120℃提高25％以上，拉伸强度与断裂延伸率也较没有添加相容剂时有很大提高。