复合管道的介绍 前言 众说周知，金属管道的腐蚀已经是一个普遍问题，尤其是在石油行业，不管是陆地油田还是 在海底油田，在生产系统中，主要的输油、注水、输气管线腐蚀结垢，表现的相当严重，在 一些特殊的区块，一条新铺设的金属管线2-5 年就因各种腐蚀而泄露，给油田企业造成很大 的损失。腐蚀的主要原因：海水或地下水中盐、碱以及微生物，油田采出介质中的高含水、 高矿化度、含砂以及气体中H2S和CO2都会对金属管线产生各种各样的腐蚀，面对这样情况， 目前金属管道也进行防腐措施，如内2外喷涂非金属材料、阳极保护，两层PE或三层PE管， 但是这些进行了防腐的金属管道，在现场施工拉运、吊装以及敷设过程中有时损伤较重，而 且现场防腐补口质量又无法保证等。常常会出现由于防腐层被破坏管线发生泄漏现象，严重 的影响正常生产，从跟本上无法解决管道在使用寿命期限不被腐蚀。 解决的办法就是使用防腐性能更好的非金属管道代替金属管道，如目前使用量很大的输气、 输水的PE、PVC管道，采暖用的PPR、PERT、PEX、CPVC、PB管道，但是由于受材料性能影 响，这些管道的最大的使用压力不会超过2MPa，使用温度在70C以下，PPR、PERT、CPVC、 PB管道目前常用的规格以20、25为主，最大口径不超过110, PEX管虽然使用温度能 到90C，但存在加工工艺、交联和接头连接等问题，PE管道直径超过300mm的管道价格和 金属管比较有没有太大的优势，温度不能超过60C，又不能暴漏在地面上，用量受到很大 的影响，PVC管自身的材料特性、温度影响和接头的连接方式，其用量逐年在降低。而油田 使用的管道大部分的使用压力都在5MPa以上，温度最高在120C，以上的非金属管道显然 不能满足要求。如何解决金属管道的腐蚀和非金属管道的承压的问题，目前普遍的方法就是用高强度的金属 丝、金带、带孔的金属板或纤维丝、纤维带和非金属材料复合，制成复合管道，经过增强复 合后的非金属管道，承压能力都会大幅度提高，而防腐性能和非金属管道能保持一致，是目 前解决油田行业或其他行业金属管道存在问题的最佳方案。复合管的种类1、钢骨架复合管钢骨架复合管的结构特点，增强层采用轴向和径向的钢丝交织一体的笼，然后内层和外层包 覆非金属聚合物，一般是PE材料。主要用于 输气、输水和其他化学介质，这种管的特点是： 小口径使用压力一般能到2-3MPa，大口径和 一般的PE管基本一样，规格尺寸和PE管，基 本相同，最大的口径可以到1000m左右。这种 管和非金属管道比较最大的优点是小口径管 提高了压力，可以到3MPa，大口径管同样口 径同样压力，可以节约原料，降低成本。它的 缺点是使用压力提高的不多，还达不到油田管 道使用压力5mpa以上，最大使用温度60C， 管道连接无法进行热熔对接，只能采用电容管 件连接，可靠性差，压力稍高的小口径管接头 制作困难，属于定尺管，刚性大，柔性小，无法盘园，无法实现连续。2、钢板孔复合管钢板孔复合管结构特点，增强层采用多孔的薄壁金属管， 内外层包覆非金属聚合物，一般是PE材料，其压力等级, 耐温、优缺点和钢骨架复合管基本一样。3、钢丝编织复合管 钢丝编织复合管的结构是，内层是非金属聚合物，中间是钢丝编制的增强层，外层是非金属 聚合物，内外层聚合物根据使用温 度一般采用，PE、PEX等材料， 主要用于油田集输管线，输水、输 气管线，其特点是：使用压力 lOMPa以内，口径在4寸以内， 使用温度可达90 C，接头米用机 械扣压的金属接头。这种管道的优 点，承压和耐温可以达到油田部分 管道的要求,尤其是陆地油田集输 管线要求，目前在这一块使用较 多，管道可盘卷，连续长度可达2000m左右，柔性好，铺设简单可降低施工费用，接头密封 好、强度高，管道连接可采用和金属管道一样的连接方式。缺点是还不能满足油田高压管线， 如注水管线，高压输气管线，口径限制较大，只能做4 寸一下，增加保温层困难，现场保温 的效果不是很好，接头连接需要专用设备，维护、维修比金属管困难，对于高粘度，高结腊 的原油输送较为困难。4、钢丝缠绕复合管钢丝缠绕复合管结构特点，分三层；内层、钢丝增强层、外层，内层采用耐腐蚀的PE材料，增强层是螺旋缠绕的钢丝，主要用于输水、输气和其他化学介质，其特点是：小口径使用压力一般能到2-3MPa，大口径汛a和一般的PE管基本一样，规格尺寸和PE管基本相同, 最大的口径可以到500m左右。这种管和非金属管道比 较最大的优点是小口径管提高了压力，可以到3MPa， 大口径管，同样口径同样压力，可以节约原料，降低 成本。它的缺点是使用压力提高的不多，还达不到油 田管道使用压力5mpa以上，最大使用温度60C，管 道连接无法进行热熔对接，只能采用电容管件连接， 可靠性差，压力稍高的小口径管接头制作困难，属于定尺管，刚性大，柔性小，无法盘园， 无法实现连续。5、纤维编制复合管纤维编制复合管结构，分三层：内衬层、纤维编 制增强层、外层，内层和外层可以根据环境温度 和输送介质，选用聚合物材料，如PE、PP、PA、 PPS等，如作为油田使用，目前用的最多是PP、 PA、PPS，增强层采用芳纶纤维或其他纤维，主要 用于输送天然气、水、H、盐水等，特点是，最 大的口径5寸，最大的使用压力7MPa,可盘卷， 接头用扣压管件。这种管道优点是，相对其他金 属增强复合管重量较轻、容易移动、易铺设，接 头连接设备简单，非常适合野外操作，容易维护、 维修，铺设简单费用低。缺点是使用口径小，承 压不大，使用范围小，作为输油管无法解决管道 结蜡问题。6、RTP （增强热塑性塑料管）（1） 纤维带或金属带缠绕复合管 复合管结构，分三层：内衬层、纤维带或金属带 增强层、外护套层，内衬层和外护套层主要采PE材料，增强层根据压力需求采用芳纶带或 钢丝带，主要用于输送油、气、水，最大的使用压力，用芳纶带增强的RTP管9MPa,用钢 丝带增强的RTP管15MPa，使用最高温度65C，最大的口径6寸，连接管件，低压管采用 热熔对接加电熔管件组合，高压管采用金属机械 挤压方式，柔性好，可盘卷。此种RTP管的优点, 相对其他金属增强复合管重量较轻、容易移动、 易铺设，可以明设，特别适合荒凉，沙漠地带铺 设。缺点是由于生产工艺限制口径小，限制了使 用范围，如果用于输油管无法解决管道结蜡问题。（2） 纤维丝缠绕复合管HieimopJastic extemaJ sliield复合管结构，分四层：内衬层、纤维丝、钢带层 和外护套层，内衬层和外护套层，根据温度不同 采用HDPE、PA等，增强层采用玻璃纤维或芳纶，钢带层采用碳钢材料，主要用途陆地和 海底油田输水、输气、输油和其他化学介质，此RTP管的特点，最大的使用压力20MP啊， 最大的使用温度90C，最大的口径12寸，采用特殊浇铸接头。其优点是：耐压高，可满足 油田大部分管道要求，使用面 广，接头形式牢固，强度高、密 封好，重量轻，容易铺设、可大 幅度降低施工成本。缺点是增强 纤维价格高，管制造成本会较 高，大口径管道不能陆地运输， 必须用船运，作为海管维修会比 较困难。Reinforced Theimophstir Pipe (RTP)Ctiibon steel wrap to giveTtieimoplasrie ccuipoiti?on botiom STabilify einfbiceinent to nesir(specific giaxnty L2)、iurenm pressiireThennoplaitic linerA. Flioimdl. f根据温度不同采用HDPE、PA等，增强层采用高强度7、钢带缠绕复合管 复合管结构，内衬层、钢带增强 层、外护套层，内衬层和外护套层 钢带，主要用途陆地和浅海油田输水、输气、输油和其他化学介质，此复合管的特点，最大 的使用压力30MP啊，最大的使用温度90C，最大的口径6寸，采用专用的机械扣压接头，柔性好，可盘卷，连续长度可达到5000m。其优点是：耐压高，可满足油田大部分管道要求,尤其适用高压注水、注化学药剂和输 气管线，目前在陆地海上油田使用良 好，得到了用户的认可，接头形式牢 固，强度高、密封好，连续长度长， 容易铺设、连接接头很少，可降低施 工成本，也可降低管道漏点。其缺点 是：目前管径还不能做的很大，在陆 地油田基本满足要求，但在海上还有 一定的局限性，作为输油管线目前还有一定的难度，尤其是粘度较大，含硫较高的原油输送接头扣压设备比较笨重，在野外施工搬运困难，特别是管道维修方面。8、多层增强复合管（海洋软管）海洋软管是专为海底油田和海上其他行业设计开发研制的一种管线，在国外已经有四十多年 的历史，在国内还处在起步阶段，主要为深海和浅海油田开采生产服务，尤其在深海油田的生产系统（FPS0）有着不可替代的作用，主要用途：输 油、输水和输气，结构特点是：第一层是骨架层，由螺 旋缠绕的互锁钢带组成，主要作用是防止内管压溃；第 二层是内管层，通常由聚合物挤出形成，主要作用是为 流体输送提供密封环境；第三层是承压、承拉层，由螺 旋缠绕的C形、Z形或T形钢组成，主要作用是抵抗径 向压力和轴向拉力；第四层是抗压、抗拉层，通常由螺 旋缠绕的扁钢组成，主要作用是抵抗径向压力和轴向拉 力；第五层是外护套层，通常由聚合物挤出形成，主要 作用是保护软管内部结构不受外界环境影响。海洋软管目前国外能情况是：尺寸20，最大设计 压力100MPa,最高设计温度130C,工作海深3000m。 海洋软管优点，几乎满足所有海底油田管线的要求，不 论是输油、输气和输水，结构复杂，耐压高、耐温高、 耐腐蚀，柔软可盘卷，可适应海底何种地形，铺设简单, 工期短，关键是大幅度降低了施工费用。缺点，管子生 产成本高，价格昂贵，尤其是进口软管，由于结构复杂，生产周期长，目前国内油田用量不 大，只是在一些特殊区域使用，一个原因是国外的软管价格昂贵，另一个原因是国内油田基 本还在浅海，金属管道基本能满足生产需求，海洋软管的生产场地局限性大，由于运输问题 只能选择临海地方。国内复合软管现状和未来前景国内生产复合管的企业基本分布在河北、山东、东北、四川、广东等地，其中以钢骨架、钢 丝缠绕复合管产量和销售最大，基本上和PE、PVC管的市场区域一样，大都是输水和输气, 油田用量很少，钢丝编制复合管虽然应用有近10年历史，用量始终不大，只要应用于个别 油田的集输管线，没有进入主流市场o RTP管这项技术引入国内也有近十年历史，生产厂家 极少，在市场上也很少见到。钢带缠绕复合管生产技术近几年进入引入国内，目前的已在个 别油田开始使用，特别是已经应用到浅海油田，目前的势头不错，主要用于输送天然气、高 压注水和化学药剂。纤维缠绕复合管有个别企业在做，应用情况不详。海洋软管目前还是一 个空白，但国家已经将此项目列入十二五规划，目前国内已有企业正在开发研制，其他前面 介绍的复合管，在国内尚未发现有生产企业。 综上所述，国内复合软管，不论是生产、使用和国外相比较差距很大，尤其是在油田的应用， 几乎是空白，原因是多方面的，主要是研发投入不够，生产技术落后，生产产品技术含量低， 生产设备、运输设备、施工设备、维修设备、原材料匮乏，产品标准、技术规范，产品评价 体系几乎都是空白等等，这些都严重的影响了复合管在国内的发展。当然目前情况也说明复 合管在国内市场潜力很大，随着实壁管在应用当中的局限性，相信复合管的前景会越来越好。