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摘要：与钢管相比，复合柔性软管具有对海底地形适应性好、连续长度长、安装接头少、防腐性能好、保温性能好、易铺设、可回收、开发更经济等特点，海洋复合柔性软管作为海底管线输送介质的一种新型管道，目前在海洋工程中的应用日益增多。本文介绍了国外生产海洋复合柔性软管的生产厂家、分类、结构及特点、材料及生产工艺。
关键词：海洋复合柔性软管；分类；结构；材料；生产工艺；
中图分类号：K928.44 文献标识码：A 文章编号：
引言
海底管道按照材料划分主要可以分为钢管和复合柔性软管两大类，钢管是由金属材料制成，复合柔性软管是由金属和聚合物材料制成。与钢管相比，复合柔性软管具有对海底地形适应性好、连续长度长、安装接头少、防腐性能好、保温性能好、易铺设、可回收、开发更经济等特点，海洋复合柔性软管作为海底管线输送介质的一种新型管道，目前在海洋工程中的应用日益增多。早在19世界70年代国外就开始研究复合柔性软管，并使其在浅水、深水及超深水得到应用，例如在海底卫星井到管汇之间、海底管汇到生产平台之间、生产平台之间、从生产平台到陆地终端、生产平台到注水井之间，都有成功使用的案例。鉴于复合柔性软管的超多优点，我国已逐步开始设计、生产及相关实验。为加快我国柔性管的发展脚步，需对国外柔性管有更深步的认识。
国外复合柔性软管的厂家
国外复合柔性软管的厂家主要有法国的Technip、英国的Wellstream和丹麦的NKT。Technip在马来西亚、巴西和法国设有工厂，Wellstream在英国和巴西设有工厂，NKT在丹麦设有工厂，并计划在巴西设立工厂。Technip复合柔性软管占市场份额的75%，Wellstream复合柔性软管占市场份额的15%，NKT复合柔性软管占市场份额的10%（见图1）。
图1 国外柔性管市场份额比例图
海洋复合柔性软管的分类
海洋复合柔性软管可以分为非粘结型柔性管和粘结型柔性管。粘结型柔性管是由几层组成，层与层之间粘结固定，不会产生相对位移。非粘结型柔性管是由几个独立的层组成，层与层之间没有固定的连接，允许层与层之间的相对位移。粘结型柔性管的制作过程需要硫化，制造长度受到限制，常用于较短的工程应用，例如漂浮管、跨接管等。所以非粘结型柔性管成为了柔性管的主流结构形式。
海洋非粘结型复合柔性软管的结构
海洋非粘结型复合柔性软管包括管体和接头。
管体主要包括：骨架层、内衬层、抗压铠装层、耐磨层、抗拉铠装层、中间包覆层、保温层和外包覆层（见图2）。
图2 软管结构图
⑴骨架层：由金属互锁缠绕而成，主要截面形式为S型（见图3），主要支撑内衬管，防止内管承受外压时产生压溃。复合柔性软管使用在浅水，则不需要此层。
图3 S型截面
⑵内衬层：由聚合物挤塑而成，形成输送流体的密封层。
⑶抗压铠装层：由金属互锁缠绕而成，主要截面形式为Z型、C型和T型（见图4-6），承受内压和外压。复合柔性软管内压小的情况下，可以不需要此层。Technip复合柔性软管抗压铠装层截面形式为Z型和T型、Wellstream复合柔性软管抗压铠装层截面形式为Z型、NKT复合柔性软管抗压铠装层截面形式主要为C型。
图4 Z型截面
图5 C型截面
图6 T型截面
⑷耐磨层：由聚合物带缠绕而成，防止金属与金属接触磨损。
⑸抗拉铠装层：由钢丝螺旋缠绕而成，承受轴向拉力。
⑹中间包覆层：由聚合物挤塑而成，限制抗拉铠装层钢丝变形。根据设计要求，确定是否需要此层。
⑺保温层：由保温带缠绕而成，防止热量流失。没有保温要求，则没有此层。
⑻外包覆层：由聚合物挤塑而成，防止机械损坏，防止海水侵入。
接头（见图7）是复合柔性软管的终端，主要负责和其它管线终端的连接作用。
图7 接头示意图
1—安装法兰；2—接头腔体（内壳）；3—接头腔体（外壳）；4—抗拉扁钢（嵌入在环氧树脂中）；5—抗压铠装层；6—外包覆；7—内衬管；8—接头前端；9—绝缘体；10—骨架端部环；11—密封环；12—骨架层；
海洋非粘结型复合柔性软管材料
海洋非粘结型复合柔性软管各层材料见表1：
接头的材料为AISI 413钢或者合金不锈钢（双相不锈钢或6钼不锈钢），接头耐腐蚀涂层包括以下内容：
电解镍镀层，厚度至少75µm；
铬镍铁合金625，厚度至少3mm；
环氧涂层；
含氟聚合物涂层，
海洋非粘结型复合柔性软管生产工艺
非粘结复合柔性软管的生产工艺主要分为两个步骤：
⑴ 复合柔性软管管体建造
复合柔性软管管体建造包括：
① 骨架成型：在骨架成型过程中，扁平的金属带被拉至成型机头（见图8），从而成型为一个互锁的螺旋管。
图8 骨架层成型机
② 聚合物挤塑：
复合柔性软管中的聚合物挤出层包括内衬层、中间包覆层和外包覆层，聚合物是通过挤塑成产线加工而成。挤塑生产线上的工作站和设备通常包括以下内容：牵引机 、挤塑机（见图9）、冷却槽、收线盘。
图9 挤塑机
③ 抗压铠装层缠绕；
抗压铠装缠绕设备（见图10）运转，在内管层上使成型钢线内扣并以接近90°角缠绕，形成抗压铠装层。
图10 抗压铠装缠绕设备
④ 抗拉铠装层缠绕；
抗拉铠装缠绕设备（见图11）将扁的、圆的或成型的钢线缠绕到管子表面，形成抗拉铠装层。缠绕钢线的数量通常为30-80，钢线缠绕的角度一般为20°-60°。
图11 抗拉铠装缠绕设备
⑤ 带缠绕；
带缠绕设备（见图12）能将带状材料缠绕至管子上形成耐磨层和保温层。
图12 带缠绕设备
⑵ 接头装配
复合柔性软管接头装配（见图13）要考虑到软管每层的固定和密封，装配时候许多都需要现场配做，安装工艺比较复杂。
图13 接头装配图
结论
由于海洋复合柔性软管具有铺设快，耐腐蚀，适应复杂地貌等优势，国外复合柔性软管也陆续在国内的海洋工程中取得应用。面对市场机遇，国内的海洋软管企业从2000年左右开始研究。目前已有天津市海王星海上工程技术有限公司为主一些企业已经具有洋复合柔性软管的设计、制造、安装的能力，且产品已應用，例如WZ6-1平台的复产项目中11.5公里3寸输气软管，WZ6-9、WZ11-1的4寸、6寸注水软管，以及WC13-6的10寸输油软管，在实际运行中效果都非常良好。面对我国走向深海的总体战略，尤其在水下生产系统中，柔性软管的需求更加明显，目前针对深水柔性软管的设计和安装，我国还几乎没有开始，所以应加大对我国海洋复合柔性软管的重视程度和研制力度，提升海洋复合柔性软管的研发能力，来满足我国海洋油气田开发的需要。
参考文献：
[1]潜凌、李配江、张文燕.海洋复合柔性软管发展及应用现状[J].石油矿场机械.2012.(02):90.
[2]API RP 17B.Recommended Practice for Flexible Pipe [S] .2008.
[3]API 17JSpecification for Unbounded Flexible Pipe
关键词：海洋复合柔性软管；分类；结构；材料；生产工艺；
中图分类号：K928.44 文献标识码：A 文章编号：
引言
海底管道按照材料划分主要可以分为钢管和复合柔性软管两大类，钢管是由金属材料制成，复合柔性软管是由金属和聚合物材料制成。与钢管相比，复合柔性软管具有对海底地形适应性好、连续长度长、安装接头少、防腐性能好、保温性能好、易铺设、可回收、开发更经济等特点，海洋复合柔性软管作为海底管线输送介质的一种新型管道，目前在海洋工程中的应用日益增多。早在19世界70年代国外就开始研究复合柔性软管，并使其在浅水、深水及超深水得到应用，例如在海底卫星井到管汇之间、海底管汇到生产平台之间、生产平台之间、从生产平台到陆地终端、生产平台到注水井之间，都有成功使用的案例。鉴于复合柔性软管的超多优点，我国已逐步开始设计、生产及相关实验。为加快我国柔性管的发展脚步，需对国外柔性管有更深步的认识。
国外复合柔性软管的厂家
国外复合柔性软管的厂家主要有法国的Technip、英国的Wellstream和丹麦的NKT。Technip在马来西亚、巴西和法国设有工厂，Wellstream在英国和巴西设有工厂，NKT在丹麦设有工厂，并计划在巴西设立工厂。Technip复合柔性软管占市场份额的75%，Wellstream复合柔性软管占市场份额的15%，NKT复合柔性软管占市场份额的10%（见图1）。
图1 国外柔性管市场份额比例图
海洋复合柔性软管的分类
海洋复合柔性软管可以分为非粘结型柔性管和粘结型柔性管。粘结型柔性管是由几层组成，层与层之间粘结固定，不会产生相对位移。非粘结型柔性管是由几个独立的层组成，层与层之间没有固定的连接，允许层与层之间的相对位移。粘结型柔性管的制作过程需要硫化，制造长度受到限制，常用于较短的工程应用，例如漂浮管、跨接管等。所以非粘结型柔性管成为了柔性管的主流结构形式。
海洋非粘结型复合柔性软管的结构
海洋非粘结型复合柔性软管包括管体和接头。
管体主要包括：骨架层、内衬层、抗压铠装层、耐磨层、抗拉铠装层、中间包覆层、保温层和外包覆层（见图2）。
图2 软管结构图
⑴骨架层：由金属互锁缠绕而成，主要截面形式为S型（见图3），主要支撑内衬管，防止内管承受外压时产生压溃。复合柔性软管使用在浅水，则不需要此层。
图3 S型截面
⑵内衬层：由聚合物挤塑而成，形成输送流体的密封层。
⑶抗压铠装层：由金属互锁缠绕而成，主要截面形式为Z型、C型和T型（见图4-6），承受内压和外压。复合柔性软管内压小的情况下，可以不需要此层。Technip复合柔性软管抗压铠装层截面形式为Z型和T型、Wellstream复合柔性软管抗压铠装层截面形式为Z型、NKT复合柔性软管抗压铠装层截面形式主要为C型。
图4 Z型截面
图5 C型截面
图6 T型截面
⑷耐磨层：由聚合物带缠绕而成，防止金属与金属接触磨损。
⑸抗拉铠装层：由钢丝螺旋缠绕而成，承受轴向拉力。
⑹中间包覆层：由聚合物挤塑而成，限制抗拉铠装层钢丝变形。根据设计要求，确定是否需要此层。
⑺保温层：由保温带缠绕而成，防止热量流失。没有保温要求，则没有此层。
⑻外包覆层：由聚合物挤塑而成，防止机械损坏，防止海水侵入。
接头（见图7）是复合柔性软管的终端，主要负责和其它管线终端的连接作用。
图7 接头示意图
1—安装法兰；2—接头腔体（内壳）；3—接头腔体（外壳）；4—抗拉扁钢（嵌入在环氧树脂中）；5—抗压铠装层；6—外包覆；7—内衬管；8—接头前端；9—绝缘体；10—骨架端部环；11—密封环；12—骨架层；
海洋非粘结型复合柔性软管材料
海洋非粘结型复合柔性软管各层材料见表1：
接头的材料为AISI 413钢或者合金不锈钢（双相不锈钢或6钼不锈钢），接头耐腐蚀涂层包括以下内容：
电解镍镀层，厚度至少75µm；
铬镍铁合金625，厚度至少3mm；
环氧涂层；
含氟聚合物涂层，
海洋非粘结型复合柔性软管生产工艺
非粘结复合柔性软管的生产工艺主要分为两个步骤：
⑴ 复合柔性软管管体建造
复合柔性软管管体建造包括：
① 骨架成型：在骨架成型过程中，扁平的金属带被拉至成型机头（见图8），从而成型为一个互锁的螺旋管。
图8 骨架层成型机
② 聚合物挤塑：
复合柔性软管中的聚合物挤出层包括内衬层、中间包覆层和外包覆层，聚合物是通过挤塑成产线加工而成。挤塑生产线上的工作站和设备通常包括以下内容：牵引机 、挤塑机（见图9）、冷却槽、收线盘。
图9 挤塑机
③ 抗压铠装层缠绕；
抗压铠装缠绕设备（见图10）运转，在内管层上使成型钢线内扣并以接近90°角缠绕，形成抗压铠装层。
图10 抗压铠装缠绕设备
④ 抗拉铠装层缠绕；
抗拉铠装缠绕设备（见图11）将扁的、圆的或成型的钢线缠绕到管子表面，形成抗拉铠装层。缠绕钢线的数量通常为30-80，钢线缠绕的角度一般为20°-60°。
图11 抗拉铠装缠绕设备
⑤ 带缠绕；
带缠绕设备（见图12）能将带状材料缠绕至管子上形成耐磨层和保温层。
图12 带缠绕设备
⑵ 接头装配
复合柔性软管接头装配（见图13）要考虑到软管每层的固定和密封，装配时候许多都需要现场配做，安装工艺比较复杂。
图13 接头装配图
结论
由于海洋复合柔性软管具有铺设快，耐腐蚀，适应复杂地貌等优势，国外复合柔性软管也陆续在国内的海洋工程中取得应用。面对市场机遇，国内的海洋软管企业从2000年左右开始研究。目前已有天津市海王星海上工程技术有限公司为主一些企业已经具有洋复合柔性软管的设计、制造、安装的能力，且产品已應用，例如WZ6-1平台的复产项目中11.5公里3寸输气软管，WZ6-9、WZ11-1的4寸、6寸注水软管，以及WC13-6的10寸输油软管，在实际运行中效果都非常良好。面对我国走向深海的总体战略，尤其在水下生产系统中，柔性软管的需求更加明显，目前针对深水柔性软管的设计和安装，我国还几乎没有开始，所以应加大对我国海洋复合柔性软管的重视程度和研制力度，提升海洋复合柔性软管的研发能力，来满足我国海洋油气田开发的需要。
参考文献：
[1]潜凌、李配江、张文燕.海洋复合柔性软管发展及应用现状[J].石油矿场机械.2012.(02):90.
[2]API RP 17B.Recommended Practice for Flexible Pipe [S] .2008.
[3]API 17JSpecification for Unbounded Flexible Pipe