專利名稱：鋼質(zhì)管道防腐層補(bǔ)口的方法和由該方法獲得的產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及鋼質(zhì)管道防腐層的補(bǔ)口方法和獲得的產(chǎn)品，具體而言，本發(fā)明涉及特別適于定向鉆用鋼質(zhì)管道的鋼質(zhì)管道防腐層補(bǔ)口方法、以及由該方法獲得的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
埋地長輸鋼質(zhì)管道具有防腐層。目前大多采用聚烯烴防腐層，如3層聚乙烯防腐層，這是較理想的防腐方式，廣泛應(yīng)用于長輸管道工程中。在車間預(yù)制涂覆好防腐層的管線在現(xiàn)場采用焊接方式連接起來。對焊接部位的涂裝防腐，稱為補(bǔ)口。這是補(bǔ)口的一般意義。本發(fā)明中所述的補(bǔ)口還包括對破損或有缺陷的防腐層進(jìn)行補(bǔ)傷、修復(fù)。補(bǔ)口的位置是鋼質(zhì)聚烯烴防腐層管道的連接部位，也是保證管道防腐完整性的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是整條管道防腐層質(zhì)量最薄弱的環(huán)節(jié)。聚烯烴防腐管道的補(bǔ)口技術(shù)目前仍采用熱收縮帶套或環(huán)氧底漆附加熱收縮帶(套)兩種方式，即先在鋼管表面涂覆環(huán)氧底漆，再在其外粘接熱收縮帶。 埋設(shè)管道的一項(xiàng)常用而重要的工藝是定向鉆施工工藝，其一般多用于石油、天然氣以及一些市政管道建設(shè)，由大型的定向鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、清孔等過程以后再進(jìn)行管道回拖。進(jìn)行管線穿越，一般分為二個(gè)階段第一階段是按照設(shè)計(jì)曲線盡可能準(zhǔn)確的鉆一個(gè)導(dǎo)向孔；第二階段是將導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)孔，并將沖洗泥漿通入導(dǎo)向孔中，達(dá)到洗孔和管線拖拉穿越潤滑作用。最后工序是產(chǎn)品管線(一般為PE管道，光纜套管，鋼管)沿著擴(kuò)大了的導(dǎo)向孔回拖到導(dǎo)向孔中，完成管線穿越工作。定向鉆穿越段的管道由于難以被檢測和維修，因此要求管道防腐層及補(bǔ)口部位不能有嚴(yán)重?fù)p傷，以便管道能夠長期安全運(yùn)營，用于定向鉆穿越的鋼管防腐層和補(bǔ)口要求耐劃傷、耐磨損、抗沖擊、硬度高、與管道粘接力強(qiáng)、耐腐蝕、耐水浸泡、與陰極保護(hù)系統(tǒng)有好的匹配性。目前設(shè)計(jì)穿越段管體在定向鉆穿越施工時(shí)，存在很多問題。通常情況下防腐層在工廠預(yù)制，質(zhì)量能得到保證，而補(bǔ)口是現(xiàn)場操作完成，質(zhì)量受環(huán)境、人員及材料的影響。通常采用的熱收縮套(如聚乙烯熱收縮套)補(bǔ)口，補(bǔ)口的凹陷或搭接處的凸起部分，在穿越時(shí)容易被劃傷甚至被拉脫擠落。在管路定向鉆、等級(jí)公路穿越、大中型河流穿越、石方段穿越過程中，采用輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶的補(bǔ)口會(huì)發(fā)生脫落，露出金屬鋼管。裸露的鋼管浸泡在泥漿、土壤等介質(zhì)中，很快被腐蝕，發(fā)生泄漏。如果管路在定向鉆或穿越過程中發(fā)生了補(bǔ)口熱縮帶脫落，則難以補(bǔ)救，需要付出極大的代價(jià)進(jìn)行返工。因此，還有待于在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和防腐性能方面進(jìn)一步改善鋼質(zhì)管道的防腐層補(bǔ)口，特別是定向鉆用鋼質(zhì)管道的防腐層補(bǔ)口。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種用于鋼質(zhì)管道的防腐層的補(bǔ)口方法，所述鋼質(zhì)管道特別是定向鉆用鋼質(zhì)管道，所述防腐層例如為聚烯烴防腐層，該方法包括如下步驟( I)在鋼質(zhì)管道的補(bǔ)口區(qū)域包覆外層纖維復(fù)合材料，其中補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及兩側(cè)與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域，外層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，并且在管道的長度方向上，外層纖維復(fù)合材料與補(bǔ)口區(qū)域等寬；以及(2)在外層纖維復(fù)合材料外涂覆防腐涂料例如,所述一定長度為至少5cm,優(yōu)選為至少10cm。優(yōu)選，防腐涂料為聚脲防腐涂料或聚氨酯防腐涂料。優(yōu)選，步驟(2)在可固化聚合物半固化時(shí)進(jìn)行，并且其中涂覆至少兩層防腐涂料。步驟(I)中，包覆外層纖維復(fù)合材料之前，可以在補(bǔ)口區(qū)域中的防腐層的表面上或者整個(gè)補(bǔ)口區(qū)域上涂覆至少一層膠粘劑。例如，所述至少一層膠粘劑包括由熱熔膠構(gòu)成的
最外層膠粘劑和由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的最內(nèi)層膠粘劑。步驟(I)之前還可以包括如下步驟在鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料，內(nèi)層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成。優(yōu)選，包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料直至與防腐層齊平。或者，在步驟(I)之前且在步驟(2 )之后還包括如下步驟在至少鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域包覆熱收縮帶。作為替代或補(bǔ)充，步驟(I)之前還可以包括如下步驟在鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域涂覆環(huán)氧底漆，并且，步驟(I)中外層纖維復(fù)合材料包覆在環(huán)氧底漆與兩側(cè)相鄰的防腐層上。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供一種由上述方法獲得的管道組件，特別是定向鉆用管道組件，其包括鋼質(zhì)管道、鋼質(zhì)管道外的防腐層、包覆補(bǔ)口區(qū)域的外層纖維復(fù)合材料、以及在外層纖維復(fù)合材料的外面涂覆的防腐涂料，其中補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及兩側(cè)與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域，外層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，并且在管道的長度方向上，外層纖維復(fù)合材料與補(bǔ)口區(qū)域等寬。例如,所述一定長度為至少5cm,優(yōu)選為至少10cm。優(yōu)選，防腐涂料為聚脲防腐涂料或聚氨酯防腐涂料。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例，還提供一種用于鋼質(zhì)管道的防腐層的補(bǔ)口方法，所述鋼質(zhì)管道特別是定向鉆用鋼質(zhì)管道，所述防腐層例如為聚烯烴防腐層，該方法包括如下步驟 (I)在鋼質(zhì)管道的補(bǔ)口區(qū)域包覆外層纖維復(fù)合材料，其中補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及兩側(cè)與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域，外層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，其中，所述方法還包括步驟(2)，即在所述步驟(I)之前，在至少所述補(bǔ)口區(qū)域的裸露鋼管上涂覆防腐涂料。例如,所述一定長度為至少5cm,優(yōu)選為至少10cm。所述一定長度也可以選擇為使得所述補(bǔ)口區(qū)域?yàn)樗鲣撡|(zhì)管道的整個(gè)長度的范圍。優(yōu)選，所述防腐涂料為聚脲防腐涂料或聚氨酯防腐涂料。優(yōu)選,步驟(2)中涂覆至少兩層防腐涂料。步驟(I)中，包覆外層纖維復(fù)合材料之前，可以在補(bǔ)口區(qū)域中的防腐層的表面上或者在整個(gè)補(bǔ)口區(qū)域上涂覆至少一層膠粘劑。例如，所述至少一層膠粘劑包括由熱熔膠構(gòu)成的最外層膠粘劑和由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的最內(nèi)層膠粘劑。在步驟(I)之前且在步驟(2)之后還可以包括如下步驟在鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料，內(nèi)層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成。優(yōu)選，包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料直至與防腐層齊平。或者，在步驟(I)之前且在步驟(2)之后還包括如下步驟在至少鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域包覆熱收縮帶。在所述步驟(I)之后還可以包括如下步驟在外層纖維復(fù)合材料外涂覆防腐涂料。根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施例，還提供一種由權(quán)利要求11所述的方法獲得的管道組件，特別是定向鉆用管道組件，包括鋼質(zhì)管道、鋼質(zhì)管道外的防腐層、以及包覆補(bǔ)口區(qū)域的 外層纖維復(fù)合材料，其中補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及兩側(cè)與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域，外層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，其中，在所述外層纖維復(fù)合材料以內(nèi)、至少在所述補(bǔ)口區(qū)域的裸露鋼管區(qū)域上涂覆有防腐涂料。例如,所述一定長度為至少5cm,優(yōu)選為至少10cm。所述一定長度也可以選擇為使得所述補(bǔ)口區(qū)域?yàn)樗鲣撡|(zhì)管道的整個(gè)長度的范圍。優(yōu)選，所述防腐涂料為聚脲防腐涂料或聚氨酯防腐涂料。


下面將結(jié)合如下附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明圖I為補(bǔ)口修補(bǔ)前的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)示例的、在裸露鋼管區(qū)域上包覆了內(nèi)層纖維復(fù)合材料的補(bǔ)口的示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的所述示例的、包覆了外層纖維復(fù)合材料的補(bǔ)口的示意圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的所述示例的、在外層纖維復(fù)合材料上涂覆了防腐涂料的補(bǔ)口的截面示意圖。圖5為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一個(gè)示例的、在裸露鋼管區(qū)域上涂覆了防腐涂料的補(bǔ)口的示意圖。圖6為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的所述示例的、在防腐涂料之上包覆了內(nèi)層纖維復(fù)合材料的補(bǔ)口的示意圖。圖7為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的所述示例的、包覆了外層纖維復(fù)合材料的補(bǔ)口的示意圖。圖8為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的另一示例的補(bǔ)口的示意圖，其中在所述外層纖維復(fù)合材料上進(jìn)一步涂覆了防腐涂料。圖9為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的又一示例的補(bǔ)口的示意圖，其中所述外層纖維復(fù)合材料包覆在管道的整個(gè)長度上。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖更加詳細(xì)地說明本發(fā)明。圖I為補(bǔ)口修補(bǔ)前的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，修補(bǔ)前的補(bǔ)口處包括裸露鋼管I及其兩側(cè)包裹在鋼管之外的防腐層2。防腐層2可以為聚烯烴防腐層，例如3層的聚乙烯防腐層。本發(fā)明中，補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域。圖2 — 4示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一個(gè)示例的補(bǔ)口方法的各個(gè)步驟所得到的管道組件的補(bǔ)口。圖2為在裸露鋼管區(qū)域上包覆了內(nèi)層纖維復(fù)合材料的補(bǔ)口的示意圖。圖3為包覆了外層纖維復(fù)合材料的補(bǔ)口的示意圖。圖4為在外層纖維復(fù)合材料上涂覆了防腐涂料的補(bǔ)口的截面不意圖。在該示例中，如圖2所示，將纖維復(fù)合材料(內(nèi)層纖維復(fù)合材料)13包覆在裸露鋼
管I上。具體而言，在包覆之前，可以首先對裸露鋼管I進(jìn)行表面處理，例如噴砂處理，或打磨處理等。然后，在裸露鋼管I表面涂覆一層可固化聚合物，繼而整體包覆與裸露鋼管I等寬的纖維布，邊纏繞邊用滾刷將纖維布與可固化聚合物粘緊，同時(shí)將空氣趕出。每一層纖維布都要被可固化聚合物完全浸潤，從而由可固化聚合物浸潤纖維布而形成纖維復(fù)合材料(內(nèi)層纖維復(fù)合材料)13。同時(shí)，滾刷將多余的可固化聚合物滾到纖維布兩邊。如此一層可固化聚合物一層纖維布地纏繞，優(yōu)選直至所包覆的內(nèi)層纖維復(fù)合材料13與兩側(cè)的防腐層2大致齊平。這樣，可以防止補(bǔ)口處出現(xiàn)凹陷。此時(shí)鋼管被纖維復(fù)合材料13裹緊，同時(shí)溢出的可固化聚合物將纖維布與防腐層2的縫隙填滿。應(yīng)該注意的是，盡管以上參照圖2描述了以濕法包覆方法包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料，但是本實(shí)施例并不限于此。在其它示例中，也可以采用干法包覆方法，其中首先在纖維布的表面浸涂可固化聚合物，制成纖維預(yù)浸料；然后纏繞一層或多層所得到的纖維預(yù)浸料，最后進(jìn)行固化。另外，盡管該示例中，形成內(nèi)層纖維復(fù)合材料13的纖維布被描述為是與裸露鋼管I等寬的，但是本發(fā)明并不限于此。在其它示例中，內(nèi)層纖維復(fù)合材料13中的纖維布也可以小于裸露鋼管的寬度，包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料13時(shí)，纏繞纖維布的方式可以是從一側(cè)向另
一側(cè)纏繞。應(yīng)該注意，作為包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料的替代或補(bǔ)充，可以在至少鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域包覆熱收縮帶，例如聚烯烴熱收縮帶。熱收縮帶的包覆方法可以采用任何已知的方法，例如加熱包覆法。熱收縮帶可以僅包覆在裸露鋼管區(qū)域中，也可以包覆在裸露鋼管及兩側(cè)的防腐層區(qū)域上?？梢圆话矁?nèi)層纖維復(fù)合材料，而僅包覆熱收縮帶；或者，可以將內(nèi)層纖維復(fù)合材料包覆在熱收縮帶上。應(yīng)該注意，本發(fā)明實(shí)施例中，也可以不包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料13和熱收縮帶。此外，可以在裸露鋼管上涂覆環(huán)氧底漆。這樣，熱收縮帶和/或內(nèi)層纖維復(fù)合材料可以直接或間接地包覆在環(huán)氧底漆的外側(cè)。接下來，如圖3所示在補(bǔ)口區(qū)域上包覆外層纖維復(fù)合材料14。任選地,可以首先對防腐層2的表面,例如聚乙烯防腐層表面,實(shí)施表面處理。表面處理的方法可以是任何可提高界面結(jié)合力的處理方式，包括但不限于，打毛、電暈、火焰處理、除油、偶聯(lián)劑偶聯(lián)。在本示例中，對聚乙烯防腐層表面進(jìn)行火焰處理，例如用大火將PE烤制到100° C，并持續(xù)10分鐘，直到表面發(fā)亮并觸感彈性。在另一示例中，可以將PE防腐層表面深度打毛，例如深度大于2_。此外，除了防腐層2之外，還可以進(jìn)一步對內(nèi)層纖維復(fù)合材料的表面進(jìn)行處理以提高結(jié)合力。然后，在防腐層2的表面上涂上熔融的膠粘劑(未示出)?？梢赃M(jìn)一步在內(nèi)層纖維復(fù)合材料13的表面上也涂上膠粘劑?；蛘撸跊]有包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料13的情況下，在裸露鋼管I或環(huán)氧底漆或熱收縮帶上涂覆膠粘劑。也就是說，在補(bǔ)口區(qū)域中的防腐層的表面上或在整個(gè)補(bǔ)口區(qū)域上涂覆膠粘劑。所涂覆的膠粘劑可以包括不止一層。膠粘劑例如為熱熔膠、丙烯酸類膠粘劑或聚氨酯類膠粘劑，優(yōu)選為熱熔膠。熱熔膠可以包括EVA熱熔膠和/或PE熱熔膠。優(yōu)選，膠粘劑包括由熱熔膠構(gòu)成的最外層膠粘劑和由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的最內(nèi)層膠粘劑。接下來，將與補(bǔ)口區(qū)域等寬的、由浸潤可固化聚合物的纖維布形成的外層纖維復(fù)合材料14整體纏繞在補(bǔ)口區(qū)域上。這里，“整體纏繞”指的是由于纖維布與補(bǔ)口區(qū)域等寬， 所以纖維布的每一次纏繞都覆蓋補(bǔ)口區(qū)域的整體范圍。在一些示例中，外層纖維復(fù)合材料14具有足夠的寬度以覆蓋裸露鋼管區(qū)域以及裸露鋼管兩側(cè)一定長度W例如5cm以上的防腐層區(qū)域。也就是說，補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管I的區(qū)域以及與裸露鋼管I相鄰的每一側(cè)上的所述一定長度W的防腐層2的區(qū)域。優(yōu)選地，所述一定長度W為IOcm以上。應(yīng)該注意的是，盡管以上參照圖3描述了以干法包覆方法包覆外層纖維復(fù)合材料14，但是本實(shí)施例并不限于此。在其它示例中，也可以采用濕法包覆方法，其中首先涂刷可固化聚合物；然后纏繞纖維布，并滾壓，使得可固化聚合物均勻浸潤纖維布；并且任選地重復(fù)上述涂刷和纏繞、滾壓步驟多次，然后進(jìn)行固化。最后，如圖4所示在外層纖維復(fù)合材料14外涂覆防腐涂料15。本示例中，在外層纖維復(fù)合材料14半固化后，在整個(gè)外層纖維復(fù)合材料4外面涂覆防腐材料15，例如聚脲或聚氨酯防腐涂料，可以防止水及其它介質(zhì)進(jìn)入。在其它示例中，防腐涂料也可以在外層纖維復(fù)合材料14固化之后再涂覆。優(yōu)選，防腐涂料覆蓋外層纖維復(fù)合材料的兩端與管道組件的防腐層2之間的邊界處。另外，優(yōu)選，涂覆至少兩層防腐涂料。由圖4可以看到，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的所述示例的補(bǔ)口方法獲得了如下的管道組件，其包括鋼質(zhì)管道I、鋼質(zhì)管道外的防腐層2、包覆在裸露鋼管I上的內(nèi)層纖維復(fù)合材料13、整體纏繞在內(nèi)層纖維復(fù)合材料13以及兩側(cè)一定長度的防腐層上的外層纖維復(fù)合材料14、以及涂覆在外層纖維復(fù)合材料14上的防腐涂料15。防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域構(gòu)成了補(bǔ)口區(qū)域。在管道的長度方向上，夕卜層纖維復(fù)合材料具有與補(bǔ)口區(qū)域相等的寬度，從而上下層外層纖維復(fù)合材料之間不形成搭接處。本實(shí)施例中，如以上提及的，內(nèi)層纖維復(fù)合材料13是可以省略的，或者由熱收縮帶和/或環(huán)氧底漆替代。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例提供的鋼質(zhì)管道防腐層補(bǔ)口方法以及通過該方法獲得的管道組件中，外層纖維復(fù)合材料以與補(bǔ)口區(qū)域相等的寬度整體纏繞于補(bǔ)口區(qū)域，提高了纖維材料的軸向力學(xué)性能，形成了堅(jiān)硬的復(fù)合材料，從而防止滑脫。同時(shí)，在整個(gè)外層纖維復(fù)合材料的外面涂覆防腐涂料，例如在外層纖維復(fù)合材料半固化時(shí)在補(bǔ)口整體外面涂刷至少兩層聚脲或聚氨酯防腐涂料，可以很好地防止水的進(jìn)入。
此外，通過膠粘劑例如熱熔膠的過渡連接，將纖維復(fù)合材料與防腐層緊密粘接，解決了復(fù)合材料與防腐層處的粘接難題。此外，還可以在外層纖維復(fù)合材料的內(nèi)側(cè)進(jìn)一步包覆可固化聚合物和纖維布構(gòu)成的內(nèi)層纖維復(fù)合材料或是諸如聚烯烴熱縮帶之類的熱收縮帶。內(nèi)層纖維復(fù)合材料的纖維布優(yōu)選為絕緣纖維，其能夠絕緣，又具有很大的強(qiáng)度，因此能夠確保補(bǔ)口金屬得到保護(hù)又能防止電偶腐蝕的發(fā)生。內(nèi)層纖維復(fù)合材料纏繞厚度可與防腐層厚度齊平，防止補(bǔ)口處形成凹陷。以下將結(jié)合圖5至圖7說明本發(fā)明第二實(shí)施例。圖5-7示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一個(gè)示例的補(bǔ)口方法的各個(gè)步驟所得到的管道組件的補(bǔ)口。圖5為在裸露鋼管區(qū)域上涂覆了防腐涂料的補(bǔ)口的示意圖。圖6為在防腐涂料之上包覆了內(nèi)層纖維復(fù)合材料的補(bǔ)口的示意圖。圖7為包覆了外層纖維復(fù)合材料的補(bǔ)口的示意圖。如圖5所示，首先在裸露鋼管I上涂覆防腐涂料25。涂覆的范圍也可以進(jìn)一步包括裸露鋼管I兩側(cè)的防腐層2的一定區(qū)域。防腐涂料25例如為聚脲防腐涂料或聚氨酯防腐 涂料。優(yōu)選，涂覆至少兩層防腐涂料，例如至大約500 μ m的厚度，以獲得足夠的防腐性能。然后，如圖6所示，在防腐涂料25之上包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料23。在防腐涂料25表干后，可以在防腐涂料25上先涂覆膠粘劑(未示出)。然后，在膠粘劑上包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料23。內(nèi)層纖維復(fù)合材料23的包覆方法可以為濕法包覆或者干法包覆。例如，濕法包覆時(shí)，邊將纖維布纏繞在防腐涂料25上，邊用滾刷將纖維布與可固化聚合物粘緊，同時(shí)將空氣趕出。每一層纖維布都要被可固化聚合物完全浸潤，從而由可固化聚合物浸潤纖維布而形成纖維復(fù)合材料(內(nèi)層纖維復(fù)合材料)23。同時(shí)，滾刷將多余的可固化聚合物滾到纖維布兩邊。干法包覆時(shí)，首先在纖維布的表面浸涂可固化聚合物，制成纖維預(yù)浸料；然后在防腐涂料25上纏繞一層或多層所得到的纖維預(yù)浸料，最后進(jìn)行固化。優(yōu)選，包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料23直至其厚度與兩側(cè)的防腐層2大致齊平。這樣，可以防止補(bǔ)口處出現(xiàn)凹陷。此時(shí)鋼管被纖維復(fù)合材料23裹緊，同時(shí)溢出的可固化聚合物將纖維布與防腐層2的縫隙填滿。本實(shí)施例中，形成內(nèi)層纖維復(fù)合材料23的纖維布可以與裸露鋼管I等寬且纏繞方式為整體纏繞，也可以小于裸露鋼管I的寬度且纏繞方式為從一側(cè)向另一側(cè)纏繞。應(yīng)該注意，作為包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料的替代或補(bǔ)充，在涂覆防腐涂料25之后，可以在至少鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域包覆熱收縮帶，例如聚烯烴熱收縮帶。熱收縮帶的包覆方法可以采用任何已知的方法，例如加熱包覆法。熱收縮帶可以僅包覆在裸露鋼管區(qū)域中，也可以包覆在裸露鋼管及兩側(cè)的防腐層區(qū)域上。可以不包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料，而僅包覆熱收縮帶；或者，可以將內(nèi)層纖維復(fù)合材料包覆在熱收縮帶上。應(yīng)該注意，本發(fā)明實(shí)施例中，也可以不包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料23和熱收縮帶。最后，如圖7所示在補(bǔ)口區(qū)域上包括外層纖維復(fù)合材料24。任選地，可以首先對防腐層2的表面，例如聚乙烯防腐層表面，實(shí)施表面處理。然后，在防腐層2的表面上涂上熔融的膠粘劑(未示出)?？梢赃M(jìn)一步在內(nèi)層纖維復(fù)合材料23的表面上也涂上膠粘劑?；蛘?，在沒有包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料23的情況下，在防腐涂料25或熱收縮帶上，涂覆膠粘劑。也就是說，在補(bǔ)口區(qū)域中的防腐層的表面上或在整個(gè)補(bǔ)口區(qū)域上涂覆膠粘劑。所涂覆的膠粘劑可以包括不止一層。膠粘劑例如為熱熔膠、丙烯酸類膠粘劑或聚氨酯類膠粘劑，優(yōu)選為熱熔膠。熱熔膠可以包括EVA熱熔膠和/或PE熱熔膠。優(yōu)選，膠粘劑包括由熱熔膠構(gòu)成的最外層膠粘劑和由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的最內(nèi)層膠粘劑。接下來，采用如上所述的濕法包覆方法或干法包覆方法在補(bǔ)口區(qū)域上包覆由可固化聚合物和纖維布形成的外層纖維復(fù)合材料24。這里，形成外層纖維復(fù)合材料24的纖維布可以與補(bǔ)口區(qū)域等寬且纏繞方式為整體纏繞，或者也可以小于裸露鋼管I的寬度且纏繞方式為從一側(cè)向另一側(cè)纏繞。在一些示例中，外層纖維復(fù)合材料24具有足夠的寬度以覆蓋裸露鋼管區(qū)域以及裸露鋼管兩側(cè)一定長度W (見圖3)例如5cm以上的防腐層區(qū)域。也就是說，補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管I的區(qū)域以及與裸露鋼管I相鄰的每一側(cè)上的所述一定長度W的防腐層2的區(qū)域。優(yōu)選地，所述一定長度W為IOcm以上。由圖7可以看到，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的所述示例的補(bǔ)口方法獲得了如下的管道組件，其包括鋼質(zhì)管道I、鋼質(zhì)管道外的防腐層2、涂覆在裸露鋼管I上的防腐涂料25、包覆在防腐涂料25上的內(nèi)層纖維復(fù)合材料23、以及包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料23以及兩側(cè)一定長度的防腐層上的外層纖維復(fù)合材料24。防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域構(gòu)成了補(bǔ)口區(qū)域。本實(shí)施例中，如以上提及的，內(nèi)層纖維復(fù)合材料23是可以省略的，或者由熱收縮帶和/或環(huán)氧底漆替代。圖8和圖9示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的另外兩個(gè)示例。在圖8所示的示例中，在圖7所示的管道組件的補(bǔ)口的外層纖維復(fù)合材料24上進(jìn)一步施用防腐材料25’。防腐材料25’可以為與防腐涂料25相同的材料，也可以為熱收縮帶/套等其它防腐材料。防腐材料25’的施用進(jìn)一步提高了補(bǔ)口的防腐性能。在圖9所示的示例中，外層纖維復(fù)合材料24’向兩側(cè)延伸以覆蓋管道組件的整個(gè)長度。該構(gòu)造不僅提高了補(bǔ)口的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，也提高了管道組件其它部分的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和防腐性能。
圖8和圖9所示示例的上述防腐材料25’和外層纖維復(fù)合材料24’可以結(jié)合使用。本發(fā)明的第二實(shí)施例中，如以上提及的，內(nèi)層纖維復(fù)合材料23是可以省略的。根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例提供的鋼質(zhì)管道防腐層補(bǔ)口方法以及通過該方法獲得的管道組件中，在底層涂覆防腐涂料25，在外層包覆纖維復(fù)合材料。這樣得到的結(jié)構(gòu)的外層力學(xué)性能強(qiáng)，對底層的硬度較低的防腐涂料具有保護(hù)作用，能夠保護(hù)底層的防腐層不受損傷，確保防腐性能。即使腐蝕介質(zhì)穿過復(fù)合材料也不會(huì)腐蝕鋼管表面。此外，通過在防腐涂料25上施用膠粘劑，可以使膠粘劑與防腐涂料互溶，固化后粘接在一起，從而獲得很好的防腐作用。此外，通過膠粘劑例如熱熔膠的過渡連接，將纖維復(fù)合材料與防腐層緊密粘接，解決了復(fù)合材料與防腐層處的粘接難題。此外，還可以在外層纖維復(fù)合材料的內(nèi)側(cè)進(jìn)一步包覆可固化聚合物和纖維布構(gòu)成的內(nèi)層纖維復(fù)合材料或聚烯烴熱縮帶。內(nèi)層纖維復(fù)合材料的纖維布優(yōu)選為絕緣纖維，其能夠絕緣，又具有很大的強(qiáng)度，因此能夠確保補(bǔ)口金屬得到保護(hù)又能防止電偶腐蝕的發(fā)生。內(nèi)層纖維復(fù)合材料纏繞厚度可與防腐層厚度齊平，防止補(bǔ)口處形成凹陷。本發(fā)明所采用的纖維復(fù)合材料中的纖維布可以包括玻璃纖維材料、玄武巖纖維材料、碳纖維材料、芳綸纖維材料、超高分子量聚烯烴纖維材料和硼纖維材料中的一種或者多種。內(nèi)層纖維復(fù)合材料中的纖維布優(yōu)選包含絕緣纖維材料，從而能夠更好地防止電偶腐蝕。外層纖維復(fù)合材料中的纖維布優(yōu)選包含碳纖維材料，以更好地提高耐劃傷性、耐磨損性，提
高硬度。本發(fā)明所采用的纖維復(fù)合材料中的纖維布可以是連續(xù)纖維，選自單向纖維、正交或斜交的無緯布疊層、二維織物層合和多向編織纖維材料中的一種或者多種的組合。所述各層纖維增強(qiáng)復(fù)合材料沿管道鋪設(shè)的方式可以為以下方式中的一種或者多種方式的組合軸向鋪設(shè)、環(huán)向鋪設(shè)、以一定角度鋪設(shè)。本發(fā)明中，可固化聚合物可以為膠粘樹脂。膠粘樹脂可以包括基體材料以及輔助材料；基體材料選自熱固性樹脂、熱塑性樹脂及高性能樹脂；輔助材料選自固化劑、偶聯(lián)齊U、引發(fā)劑、稀釋劑、交聯(lián)劑、阻燃劑、阻聚劑、抗靜電劑、光穩(wěn)定劑以及填料；其中所述的熱固性樹脂選自環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、呋喃樹脂、聚氨酯樹脂、聚酰亞胺樹月旨、雙馬來酰胺樹脂、有機(jī)硅樹脂、烯丙基樹脂或它們的改性樹脂。 本發(fā)明的管道組件包括直管、彎管、三通等管道或管件。以上已詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施方案，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很顯然可以做很多改進(jìn)和變化而不會(huì)背離本發(fā)明的基本精神。所有這些變化和改進(jìn)都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于鋼質(zhì)管道的防腐層的補(bǔ)口方法，所述鋼質(zhì)管道特別是定向鉆用鋼質(zhì)管道，所述防腐層例如為聚烯烴防腐層，該方法包括如下步驟(1)在鋼質(zhì)管道的補(bǔ)口區(qū)域包覆外層纖維復(fù)合材料，其中補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及兩側(cè)與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域，外層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，并且在管道的長度方向上，外層纖維復(fù)合材料與補(bǔ)口區(qū)域等寬；以及(2)在外層纖維復(fù)合材料外涂覆防腐涂料。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述一定長度為至少5cm，優(yōu)選為至少10cm。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，防腐涂料為聚脲防腐涂料或聚氨酯防腐涂料。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，步驟(2)在可固化聚合物半固化時(shí)進(jìn)行，并且其中涂覆至少兩層防腐涂料。
5.如權(quán)利要求I一 4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟(I)中，包覆外層纖維復(fù)合材料之前，在補(bǔ)口區(qū)域中的防腐層的表面上或在整個(gè)補(bǔ)口區(qū)域上涂覆至少一層膠粘劑。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述至少一層膠粘劑包括由熱熔膠構(gòu)成的最外層膠粘劑和由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的最內(nèi)層膠粘劑。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟(I)之前還包括如下步驟在鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料，內(nèi)層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，優(yōu)選，包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料直至與防腐層齊平。
8.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟(I)之前還包括如下步驟在至少鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域包覆熱收縮帶。
9.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟(I)之前還包括如下步驟在鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域涂覆環(huán)氧底漆，并且，步驟(I)中外層纖維復(fù)合材料包覆在環(huán)氧底漆與兩側(cè)相鄰的防腐層上。
10.一種由權(quán)利要求I所述的方法獲得的管道組件，特別是定向鉆用管道組件，包括鋼質(zhì)管道、鋼質(zhì)管道外的防腐層、包覆補(bǔ)口區(qū)域的外層纖維復(fù)合材料、以及在外層纖維復(fù)合材料的外面涂覆的防腐涂料，其中補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及兩側(cè)與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域，外層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，并且在管道的長度方向上，外層纖維復(fù)合材料與補(bǔ)口區(qū)域等寬。
11.如權(quán)利要求10所述的管道組件，其中，所述一定長度為至少5cm，優(yōu)選為至少10cm。
12.如權(quán)利要求10所述的管道組件，其中，防腐涂料為聚脲防腐涂料或聚氨酯防腐涂料。
13.一種用于鋼質(zhì)管道的防腐層的補(bǔ)口方法，所述鋼質(zhì)管道特別是定向鉆用鋼質(zhì)管道，所述防腐層例如為聚烯烴防腐層，該方法包括如下步驟(I)在鋼質(zhì)管道的補(bǔ)口區(qū)域包覆外層纖維復(fù)合材料，其中補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及兩側(cè)與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域，外層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，其中，所述方法還包括步驟(2)，即在所述步驟(I)之前，在至少所述補(bǔ)口區(qū)域的裸露鋼管上涂覆防腐涂料。
14.如權(quán)利要求13所述的補(bǔ)口方法，其中，所述一定長度為至少5cm，優(yōu)選為至少10cm。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述一定長度選擇為使得所述補(bǔ)口區(qū)域?yàn)樗鲣撡|(zhì)管道的整個(gè)長度的范圍。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述防腐涂料為聚脲防腐涂料或聚氨酯防腐涂料。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，步驟(2)中涂覆至少兩層防腐涂料。
18.如權(quán)利要求13- 17中任一項(xiàng)所述的方法，其中，步驟(I)中，包覆外層纖維復(fù)合材料之前，在補(bǔ)口區(qū)域中的防腐層的表面上或整個(gè)補(bǔ)口區(qū)域上涂覆至少一層膠粘劑。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述至少一層膠粘劑包括由熱熔膠構(gòu)成的最外層膠粘劑和由環(huán)氧樹脂構(gòu)成的最內(nèi)層膠粘劑。
20.如權(quán)利要求13-19中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(I)之前且在步驟(2)之后還包括如下步驟在鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料，內(nèi)層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，優(yōu)選，包覆內(nèi)層纖維復(fù)合材料直至與防腐層齊平。
21.如權(quán)利要求13-19中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(I)之前且在步驟(2)之后還包括如下步驟在至少鋼質(zhì)管道的防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域包覆熱收縮帶。
22.如權(quán)利要求13-17中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述步驟(I)之后還包括如下步驟在外層纖維復(fù)合材料外涂覆防腐涂料。
23.一種由權(quán)利要求13所述的方法獲得的管道組件，特別是定向鉆用管道組件，包括鋼質(zhì)管道、鋼質(zhì)管道外的防腐層、以及包覆補(bǔ)口區(qū)域的外層纖維復(fù)合材料，其中補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及兩側(cè)與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域，外層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，其中，在所述外層纖維復(fù)合材料以內(nèi)、至少在所述補(bǔ)口區(qū)域的裸露鋼管區(qū)域上涂覆有防腐涂料。
24.如權(quán)利要求22所述的管道組件，其中，所述一定長度為至少5cm，優(yōu)選為至少10cm。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述一定長度選擇為使得所述補(bǔ)口區(qū)域?yàn)樗鲣撡|(zhì)管道的整個(gè)長度的范圍。
26.如權(quán)利要求22所述的管道組件，其中，所述防腐涂料為聚脲防腐涂料或聚氨酯防腐涂料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適于定向鉆用鋼質(zhì)管道的鋼質(zhì)管道防腐層補(bǔ)口方法、以及由該方法獲得的產(chǎn)品。所述補(bǔ)口方法包括如下步驟(1)在鋼質(zhì)管道的補(bǔ)口區(qū)域包覆外層纖維復(fù)合材料，其中補(bǔ)口區(qū)域包括防腐層之間的裸露鋼管區(qū)域以及兩側(cè)與裸露鋼管相鄰的一定長度的防腐層區(qū)域，外層纖維復(fù)合材料由浸潤可固化聚合物的纖維材料形成，并且在管道的長度方向上，外層纖維復(fù)合材料與補(bǔ)口區(qū)域等寬；以及(2)在外層纖維復(fù)合材料外涂覆防腐涂料。利用本發(fā)明，可以形成耐磨損、耐腐蝕，不易滑脫的補(bǔ)口結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)F16L58/10GK102927407SQ201210407740
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者路民旭, 張穎懷, 王修云, 王振國 申請人:北京安科管道工程科技有限公司