+

RU2364509C2 - Composite material tube and its manufacture method - Google Patents

Composite material tube and its manufacture method Download PDF

Info

Publication number
RU2364509C2
RU2364509C2 RU2007123623/12A RU2007123623A RU2364509C2 RU 2364509 C2 RU2364509 C2 RU 2364509C2 RU 2007123623/12 A RU2007123623/12 A RU 2007123623/12A RU 2007123623 A RU2007123623 A RU 2007123623A RU 2364509 C2 RU2364509 C2 RU 2364509C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
pipe
layers
film
wound
Prior art date
Application number
RU2007123623/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007123623A (en
Inventor
Николай Владимирович Ушаков (RU)
Николай Владимирович Ушаков
Владислав Николаевич Баранов (RU)
Владислав Николаевич Баранов
Оксана Степановна Заремба (RU)
Оксана Степановна Заремба
Валерий Анатольевич Селезенев (RU)
Валерий Анатольевич Селезенев
Евгений Геннадьевич Дубровин (RU)
Евгений Геннадьевич Дубровин
Original Assignee
Николай Владимирович Ушаков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Владимирович Ушаков filed Critical Николай Владимирович Ушаков
Priority to RU2007123623/12A priority Critical patent/RU2364509C2/en
Publication of RU2007123623A publication Critical patent/RU2007123623A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2364509C2 publication Critical patent/RU2364509C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: invention relates to fabrication of reinforced composite material tubes by way of filament-winding technique which tubes are intended for operation under working overpressures and mechanical loads and is to be implemented in petrochemical and gas industries for pumping of overpressurised gas and other media as well as in other areas of technology. The tube consists of an inner polyolefin tube and a bearing layer with the bearing element represented by a reinforcement filament fabricated of ultrahighmolecular polyethylene and adhesion film layers represented by a strip of sevilen wound onto the inner tube. The inner tube has thin walls. One layer of filament is applied onto the film layer enwrapping the inner tube. An outer layer together with the film layer wound onto it is applied by way of circumferential winding; therebetween there are at least two layers applied by way of spiral winding with the gradients of the layers filaments relative to each other alternating in mutually opposite directions. Strength of bond between the filament coils and its spirally wound layers is greater than between the inner tube and the filament coils and its circumferentially wound layer(s) wound onto the film enwrapping the tube. Strength of bond between the coils and the outer circumferential winding layer(s) is greater than tightness between the coils and the spiral winding layers which is due to difference in tension intensity during the film and the layers application.
EFFECT: invention ensures enhancement of the tube strength and resistance to aggressive media combined with reduction of the product weight, structural simplification, improvement of energy efficiency and endurance.
20 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области производства труб из композиционного материала, армированных нитью, для использования при повышенных рабочих давлениях и механических нагрузках и может быть использовано в нефтехимической и газовой промышленности и в других областях техники, например, при перекачке газа с повышенным давлением и других сред.The invention relates to the field of production of pipes made of composite material reinforced with thread for use at high working pressures and mechanical loads and can be used in the petrochemical and gas industries and in other fields of technology, for example, when pumping gas with high pressure and other media.

Известны пластмассовые трубы, выполненные с различными вариантами армирования, например армированная полиэтиленовая труба, в которой несущим элементом является стальная проволока. Такая труба имеет ряд недостатков: относительно большой вес, пониженные прочностные характеристики в осевом направлении, высокая жесткость, низкая работоспособность из-за отсутствия адгезии стальной арматуры к полиэтиленовому слою.Known plastic pipes made with various options for reinforcing, for example reinforced polyethylene pipe, in which the supporting element is a steel wire. Such a pipe has several disadvantages: relatively high weight, reduced strength characteristics in the axial direction, high rigidity, low working capacity due to the lack of adhesion of steel reinforcement to the polyethylene layer.

Известна труба, содержащая внутренний и наружный слои, между которыми расположены продольные нити из натурального или искусственного волокна и усиливающая ткань [патент ФРГ №3907785, кл. F16L 9/12]. Труба имеет меньший вес и более высокие прочностные характеристики.Known pipe containing the inner and outer layers, between which are longitudinal threads of natural or artificial fiber and reinforcing fabric [patent of Germany No. 3907785, class. F16L 9/12]. The pipe has less weight and higher strength characteristics.

Недостатками ее является сложность в изготовлении, что объясняется необходимостью нанесения двух слоев армирующего наполнителя (слоя нитей из натурального или искусственного волокна и слоя из усиливающей ткани), а также то, что для варьирования физико-механическими характеристиками необходимо изготавливать различные усиливающие ткани. Кроме того, такая труба имеет низкие прочностные характеристики в направлении армирования поперечными нитями ткани, что объясняется прерывистостью поперечных нитей ткани.Its disadvantages are the difficulty in manufacturing, which is explained by the need to apply two layers of reinforcing filler (a layer of threads of natural or artificial fiber and a layer of reinforcing fabric), as well as the fact that for varying the physicomechanical characteristics it is necessary to produce various reinforcing fabrics. In addition, such a pipe has low strength characteristics in the direction of reinforcement with transverse fabric threads, due to the discontinuity of the transverse fabric threads.

Известен способ изготовления пластмассовой трубы по патенту РФ №2205318 от 19.02.2001, в соответствии с которым между внутренним и наружным слоями из термопластичного материала расположен армирующий наполнитель из намотанных по спирали в двух взаимно противоположных направлениях непрерывных полимерных или минеральных нитей, углубленных в наружную поверхность внутреннего слоя и внутреннюю поверхность наружного слоя. Намотку армирующих нитей осуществляют на трубу, пластифицированную путем разогрева, после чего с помощью дополнительного экструдера наносят наружный термопластичный слой.A known method of manufacturing a plastic pipe according to the patent of the Russian Federation No. 2205318 of 02.19.2001, according to which between the inner and outer layers of thermoplastic material there is a reinforcing filler made of spiral wound in two mutually opposite directions continuous polymer or mineral threads, recessed into the outer surface of the inner layer and the inner surface of the outer layer. The winding of the reinforcing threads is carried out on a pipe, plasticized by heating, after which an external thermoplastic layer is applied using an additional extruder.

Недостатками этого способа являются неудовлетворительное качество адгезии армирующего материала к полиэтиленовым слоям, а также опасность локальных нарушений целостности стенок трубы (образования свищей) в результате развития пластической деформации (внутри ячеек, образованных армирующими нитями) при превышении возникающих напряжений модуля упругости материала трубы в результате существенного повышения давления рабочей среды. При изготовлении необходим разогрев трубы для армирования, что повышает энергозатраты производства, и дополнительный экструдер для нанесения наружного слоя трубы и это существенно усложняет и удорожает стоимость трубы.The disadvantages of this method are the unsatisfactory quality of adhesion of the reinforcing material to the polyethylene layers, as well as the risk of local disturbances in the integrity of the pipe walls (fistula formation) as a result of the development of plastic deformation (inside cells formed by reinforcing threads) when exceeding the resulting stresses of the elastic modulus of the pipe material as a result of a significant increase pressure of the working environment. During manufacture, heating of the pipe for reinforcement is required, which increases the energy consumption of production, and an additional extruder for applying the outer layer of the pipe and this significantly complicates and increases the cost of the pipe.

Ближайшим аналогом группы изобретений является труба из композиционного материала и способ ее изготовления по патенту РФ №2154220 от 19.05.1999.The closest analogue of the group of inventions is a pipe made of composite material and the method of its manufacture according to the patent of the Russian Federation No. 2154220 of 05/19/1999.

Известная труба из композиционного материала содержит внутреннюю трубу из полиэтилена и несущий слой, в котором несущим элементом является армирующий жгут "Армос", по спирали намотанный в два прохода на внутреннюю трубу, адгезионный слой из сэвилена, нанесенный на армирующий жгут (нить), для создания неразъемного соединения при термообработке.A known composite material pipe contains an inner pipe made of polyethylene and a carrier layer, in which the supporting element is an Armos reinforcing rope, helically wound in two passes on the inner pipe, an adhesive layer made of sevilen applied to the reinforcing rope (thread) to create one-piece connection during heat treatment.

Недостатками известной трубы является то, что адгезия между параарамидным жгутом «Армос», сэвиленом и полиэтиленовой трубой недостаточна, а также то, что труба имеет достаточно большой вес и, следовательно, повышенную стоимость.The disadvantages of the known pipe is that the adhesion between the para-aramid harness "Armos", sevilen and a polyethylene pipe is insufficient, and also that the pipe has a fairly large weight and, therefore, increased cost.

Известный способ изготовления трубы состоит в том, что вначале с помощью экструдера осуществляют изготовление внутреннего слоя в виде полиэтиленовой трубы, на который затем спиральной намоткой в два прохода наматывают армирующий наполнитель жгут "Армос" с помощью другого экструдера, снабженного специальной фильерой, на намотанный слой армирующего наполнителя наносят материал адгезионного слоя (сэвилен - сополимер этилена и винилхлорида), полностью заливающий армирующий наполнитель. С помощью третьего экструдера поверх адгезионного слоя формируют наружный слой из полиэтилена.A known method of manufacturing a pipe is that first, using an extruder, the inner layer is produced in the form of a polyethylene pipe, onto which then reinforcing filler is wound in two passes using the spiral extruder using an extruder equipped with a special die on a wound reinforcing layer the filler is applied with an adhesive layer material (sevilen - a copolymer of ethylene and vinyl chloride), which completely fills the reinforcing filler. Using a third extruder, an outer layer of polyethylene is formed over the adhesive layer.

Недостаток известного способа заключается в том, что адгезия между параарамидным жгутом «Армос», сэвиленом и полиэтиленовой стенкой трубы недостаточна. Способ изготовления трубы требует применения трех экструдеров, что уже само по себе делает процесс весьма сложным и затратным. Стоимость трубы увеличивается из-за большого расхода материалов - полиэтилена и сэвилена и высокой стоимости армирующего материала - параарамидного жгута. Это приводит также к утяжелению трубы. В результате чего ухудшаются условия ее практического использования при прокладке трубопроводов, поскольку требуется повышение грузоподъемности транспортных средств (или увеличения их количества) и подъемно-транспортного оборудования. Конструкция армированной трубы не позволяет сваривать трубы без потери прочности на стыках, поскольку в этой области нити будут прерываться, в то же время способ армирования не может быть распространен на стыки труб непосредственно. Это требует использования дополнительного фитинга либо установки и функционирования намоточной аппаратуры и экструдеров непосредственно на месте прокладки трубопроводов.The disadvantage of this method is that the adhesion between the para-aramid harness "Armos", sevilen and the polyethylene wall of the pipe is insufficient. A method of manufacturing a pipe requires the use of three extruders, which in itself makes the process very complex and costly. The cost of the pipe increases due to the high consumption of materials - polyethylene and sevilen and the high cost of the reinforcing material - para-aramid tow. This also leads to a heavier pipe. As a result, the conditions for its practical use in laying pipelines are worsening, since an increase in the carrying capacity of vehicles (or an increase in their number) and handling equipment is required. The design of the reinforced pipe does not allow welding of pipes without loss of strength at the joints, since the threads will be interrupted in this area, at the same time, the reinforcement method cannot be applied directly to the pipe joints. This requires the use of an additional fitting or the installation and functioning of winding equipment and extruders directly at the piping site.

Задачей изобретения является создание трубы повышенной прочности, легкой, удобной при эксплуатации и недорогой, а также создание простого мало затратного способа ее изготовления.The objective of the invention is to create a pipe of increased strength, lightweight, easy to use and inexpensive, as well as the creation of a simple low-cost method of its manufacture.

Техническим результатом группы изобретений является повышение прочности и стойкости к агрессивным средам при одновременном снижении веса, упрощении, снижении энергозатрат и увеличении долговечности.The technical result of the group of inventions is to increase the strength and resistance to aggressive environments while reducing weight, simplifying, reducing energy consumption and increasing durability.

Указанный результат достигается тем, что труба из композиционного материала содержит внутреннюю трубу из полиолефина и несущий слой, в котором несущим элементом является армирующая нить из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, намотанная слоями, и адгезионные слои из пленки в виде полосы из сэвилена, намотанной на внутреннюю трубу и каждый слой нити для образования неразъемного соединения после термообработки, при этом внутренняя труба выполнена тонкостенной, по меньшей мере, один слой нити, нанесенный на слой пленки, покрывающий внутреннюю трубу, и, по меньшей мере, один наружный слой с намотанным на него слоем пленки выполнены окружной намоткой, а между ними, по меньшей мере, два слоя - спиральной намоткой с чередованием наклона нитей одного слоя относительно другого во взаимно противоположных направлениях, причем прочность соединения между витками нити и ее слоями со спиральной намоткой больше, чем между внутренней трубой и витками нити и ее слоем или слоями окружной намотки, намотанным на пленку, покрывающую эту трубу, а прочность соединения между витками и слоем или слоями наружной окружной намотки больше плотности между витками и слоями спиральной намотки, что обусловлено различием в натяжении при намотке пленки и слоев.This result is achieved by the fact that the pipe made of composite material contains an inner pipe made of polyolefin and a carrier layer, in which the supporting element is a reinforcing thread of ultra-high molecular weight polyethylene, wound in layers, and adhesive layers of a film in the form of a strip of sevilen wound on an inner pipe and each a layer of thread for the formation of a permanent connection after heat treatment, while the inner tube is made thin-walled, at least one layer of thread deposited on a layer of a film covering the inside the front pipe, and at least one outer layer with a film layer wound thereon, are made by circumferential winding, and between them, at least two layers are made by spiral winding with alternating inclination of the threads of one layer relative to another in mutually opposite directions, and strength the connection between the turns of the thread and its layers with spiral winding is greater than between the inner pipe and the turns of the thread and its layer or layers of the circumferential winding wound on the film covering this pipe, and the strength of the connection between the turns and the layer of silt winding layers of the outer circumference greater than the density between the turns and layers of the helical winding, which is caused by the difference in tension when the film is wound and layers.

Указанный результат достигается и тем, что:The specified result is achieved by the fact that:

- внутренняя труба изготовлена из полиэтилена ПЭ-63 или ПЭ-80 экструзией;- the inner pipe is made of PE-63 or PE-80 polyethylene by extrusion;

- слой пленки, намотанный на внутреннюю трубу выполнен с натяжением меньшим, чем последующие слои пленки, и меньшим, чем натяжение нити окружной намотки, нанесенной на пленку, для обеспечения прочности соединения внутри несущего слоя большим, чем между внутренней трубой и несущим слоем, а слой или слои окружной намотки нити и пленки, намотанной на каждый слой нити, наружного слоя выполнены с натяжением большим, чем другие слои нитей, для стягивания трубы.- the film layer wound on the inner tube is made with a tension less than the subsequent layers of the film and less than the tension of the filament of the circumferential winding deposited on the film to ensure the strength of the connection inside the carrier layer is greater than between the inner pipe and the carrier layer, and the layer or layers of a circumferential winding of a thread and a film wound on each layer of a thread of the outer layer are tensioned more than other layers of threads to tighten the pipe.

- слои нитей расположены параллельно друг другу с одинаковой плотностью намотки для каждого слоя, при этом угол наклона линии намотки и плотность намотки определяются величиной и характером эксплуатационных механических нагрузок, а количество слоев окружной и спиральной намотки определяется соотношением нагрузки, создаваемой за счет внутреннего давления в трубе рабочей средой и внешних механических воздействий.- layers of threads are parallel to each other with the same winding density for each layer, while the angle of inclination of the winding line and the density of the winding are determined by the size and nature of the operational mechanical loads, and the number of layers of the circumferential and spiral winding is determined by the ratio of the load created due to the internal pressure in the pipe working environment and external mechanical influences.

- использована пленка из сэвилена - сополимера полиэтилена с винил-ацетатом с массовым содержанием последнего до 30%, имеющего высокую адгезию к полиэтилену, из которого изготовлена внутренняя труба, и пониженную по отношению к нему температуру размягчения, толщиной от 30 до 100 мкм, что обеспечивает заполнение пространства между витками и между слоями намотанной нити при последующей термообработке и высокое качество адгезии.- a film was used from sevilen - a copolymer of polyethylene with vinyl acetate with a mass content of the latter up to 30%, having high adhesion to the polyethylene from which the inner tube is made, and a softening temperature lowered with respect to it, with a thickness of 30 to 100 microns, which ensures filling the space between the turns and between the layers of the wound yarn during subsequent heat treatment and high quality adhesion.

- использованы нити с линейной плотностью от 20 до 110 текс.- used threads with a linear density of from 20 to 110 tex.

- пленка намотана по спирали внахлест или встык. Указанный технический результат достигается и способом изготовления композиционной трубы, включающим намотку на тонкостенную трубу из полиолефина, слоя пленки в виде полосы из сэвилена, армирующей нити из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, намотанной слоями, и термообработку для получения неразъемного соединения, в котором на каждый слой нитей наматывают на слой пленки, при этом вначале наматывают, по меньшей мере, один слой окружной намоткой, затем, по меньшей мере, два слоя спиральной с чередованием наклона нитей в слое относительно другого во взаимно противоположных направлениях и, по меньшей мере, один наружный слой, с намотанным на него слоем пленки, окружной намоткой, причем намотку слоя пленки на внутреннюю трубу осуществляют с натяжением меньшим, чем последующие слои пленки, и меньшим, чем натяжение нити слоя окружной намотки, нанесенной на пленку, для обеспечения прочности соединения внутри несущего слоя большим, чем между внутренней трубой и несущим слоем, а слой или слои окружной намотки нити и пленки, намотанной на каждый слой нити наружного слоя, выполняют с натяжением большим, чем другие слои нитей, для стягивания трубы.- the film is wound in a spiral overlap or butt. The specified technical result is achieved by the method of manufacturing a composite pipe, including winding on a thin-walled pipe made of polyolefin, a film layer in the form of a strip of sevilen, reinforcing threads of ultra-high molecular weight polyethylene wound in layers, and heat treatment to obtain an integral compound in which each layer of threads is wound on a film layer, at the same time at least one layer is wound by a circumferential winding, then at least two layers are spiral with alternating tilt of the threads in the relative layer but of the other in mutually opposite directions and at least one outer layer, with a film layer wound around it, a circumferential winding, the film layer being wound on the inner pipe less than the subsequent film layers and less than the layer thread tension circumferential winding deposited on the film, to ensure the strength of the connection inside the carrier layer is greater than between the inner tube and the carrier layer, and the layer or layers of the circumferential winding of the thread and the film wound on each layer of thread of the outer layer t with a tension greater than other layers of threads to tighten the pipe.

Технический результат достигается и тем, что:The technical result is achieved by the fact that:

- термообработку осуществляют при температуре, достаточной для размягчения пленки и создания благодаря этому необходимой адгезии, но не превышающей температуру потери прочности нитей и перехода внутренней стенки трубы в пластическое состояние для сохранения формы трубы и обеспечения требуемой прочности.- heat treatment is carried out at a temperature sufficient to soften the film and create due to this the necessary adhesion, but not exceeding the temperature, the loss of strength of the threads and the transition of the inner wall of the pipe to a plastic state to maintain the shape of the pipe and ensure the required strength.

- для обеспечения внешнего давления при проведении термообработки полученную трубу обматывают лентой из термоусаживающегося материала, которую после термообработки сматывают;- to ensure external pressure during the heat treatment, the resulting pipe is wrapped with a tape of heat-shrinkable material, which is wrapped after heat treatment;

- слой термоусаживающегося материала после проведения термообработки оставляют на трубе;- a layer of heat-shrinkable material after heat treatment is left on the pipe;

- намотку осуществляют посредством вертлюгов;- winding is carried out by means of swivels;

- внутреннюю трубу изготавливают из полиэтилена ПЭ-63 или ПЭ-80 экструзией;- the inner pipe is made of PE-63 or PE-80 polyethylene by extrusion;

- используют пленку из сэвилена - сополимера полиэтилена с винилацетатом с массовым содержанием последнего до 30%, имеющего высокую адгезию к полиэтилену, из которого изготавливают внутреннюю трубу, и пониженную по отношению к нему температуру размягчения, толщиной от 30 до 100 мкм, что обеспечивает заполнение пространства между витками и между слоями намотанной нити при последующей термообработке;- use a film made of sevilen - a copolymer of polyethylene with vinyl acetate with a mass content of the latter up to 30%, having high adhesion to the polyethylene from which the inner tube is made, and a softening point lowered with respect to it, with a thickness of 30 to 100 microns, which ensures filling the space between coils and between layers of wound yarn during subsequent heat treatment;

- используют нити с линейной плотностью от 20 до 110 текс;- use yarns with a linear density of from 20 to 110 tex;

- пленку наматывают по спирали внахлест или встык;- the film is wound in a spiral overlap or butt;

- используют внутреннюю трубу сразу после экструзии;- use the inner tube immediately after extrusion;

- в качестве внутренней трубы используют любую ранее изготовленную тонкостенную трубу из полиолефинов;- as the inner pipe use any previously made thin-walled pipe from polyolefins;

- для слоя нитей, выполненных окружной намоткой, используют нить максимальной линейной плотности в диапазоне от 35 до 150 текс;- for a layer of threads made by circumferential winding, use a thread of maximum linear density in the range from 35 to 150 tex;

- для слоя пленки, намотанной на внутреннюю тонкостенную трубу, и слоя пленки, намотанной на наружный слой нитей, используют пленку максимальной толщины в диапазоне от 30 до 100 мкм. Благодаря тому, что труба из композиционного материала содержит внутреннюю трубу и несущий слой и что именно несущий слой непосредственно воспринимает давление внутри трубы и внешние механические нагрузки и воздействия, труба, которая используется в качестве внутренней, изготавливается с уменьшенной на 20-70% толщиной стенок по сравнению с известными аналогичными трубами. Это обеспечивает экономию материалов при изготовлении трубы, ее облегчение.- for a film layer wound on an inner thin-walled pipe and a film layer wound on an outer layer of filaments, a film of maximum thickness in the range of 30 to 100 μm is used. Due to the fact that the pipe made of composite material contains an inner pipe and a carrier layer, and that it is the carrier layer that directly accepts the pressure inside the pipe and external mechanical loads and influences, the pipe that is used as an internal pipe is made with a 20-70% reduction in wall thickness compared with the known similar pipes. This provides material savings in the manufacture of pipes, its relief.

На фиг.1 изображена труба, согласно изобретению, в разрезе.Figure 1 shows a pipe, according to the invention, in section.

На фиг.2 схематично изображено устройство для намотки нити и пленки на внутреннюю трубу.Figure 2 schematically shows a device for winding yarn and film on the inner tube.

Труба из композиционного материала содержит внутреннюю трубу 1 из полиолефина, например из полиэтилена ПЭ-63 или ПЭ-80, выполненную тонкостенной, и несущий слой. Несущим элементом в этом слое является армирующая нить из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с линейной плотностью от 20 до 110 текс, намотанная слоями, и адгезионные слои из пленки 2 в виде полосы из сэвилена, намотанной на внутреннюю трубу 1. Несущий слой содержит, по меньшей мере, один слой 3 окружной намотки нити, нанесенный на пленку 2, покрывающую внутреннюю трубу 1, и, по меньшей мере, один наружный слой 4, выполненный окружной намоткой, с намотанным на него слоем пленки 2, а между ними, по меньшей мере, два слоя 5 - спиральной намоткой с чередованием наклона нитей одного слоя относительно другого во взаимно противоположных направлениях. Прочность соединения между витками нити и ее слоями 5 со спиральной намоткой больше, чем между внутренней трубой 1 и витками нити и ее слоем 3 или слоями окружной намотки, намотанным на пленку 2, покрывающую эту трубу 1, а прочность соединения между витками и слоем 4 или слоями наружной окружной намотки больше плотности между витками и слоями 5 спиральной намотки, что обусловлено различием в натяжении при намотке пленки 2 и слоев. Слой пленки 2, намотанный на внутреннюю трубу 1, выполнен с натяжением меньшим, чем последующие слои пленки 2, и меньшим, чем натяжение нити слоя 3 окружной намотки, нанесенной на пленку 2, для обеспечения прочности соединения внутри несущего слоя большим, чем между внутренней трубой 1 и несущим слоем, а наружный слой 4, выполненный окружной намоткой нити, и пленки 2, намотанной на него, выполнены с наибольшим натяжением для стягивания трубы 1. Все слои нитей расположены параллельно друг другу с одинаковой плотностью намотки для каждого слоя, при этом угол наклона линии намотки и плотность намотки определяются величиной и характером эксплуатационных механических нагрузок, а количество слоев с окружной (с углом наклона к оси трубы в диапазоне от 87 до 93°) и спиральной (с углом наклона от 60 до 85 и от 95 до 120°) намоткой определяется соотношением нагрузки, создаваемой за счет внутреннего давления в трубе рабочей средой и внешних механических воздействий.The pipe made of composite material contains an inner pipe 1 made of a polyolefin, for example, polyethylene PE-63 or PE-80, made thin-walled, and a carrier layer. The supporting element in this layer is a reinforcing thread of ultra-high molecular weight polyethylene with a linear density of 20 to 110 tex, wound in layers, and the adhesive layers of film 2 in the form of a strip of sevilen wound on the inner tube 1. The supporting layer contains at least one layer 3 of the circumferential winding of the thread deposited on the film 2, covering the inner pipe 1, and at least one outer layer 4 made by circumferential winding, with a layer of film 2 wound thereon, and between them at least two layers 5 - spiral winding with a turn By tilting the filament of one layer relative to another in mutually opposite directions. The strength of the connection between the turns of the thread and its layers 5 with spiral winding is greater than between the inner pipe 1 and the turns of the thread and its layer 3 or layers of the circumferential winding wound on the film 2 covering this pipe 1, and the strength of the connection between the turns and the layer 4 or the layers of the outer circumferential winding are higher than the density between the turns and the spiral winding layers 5, which is due to the difference in tension when winding the film 2 and the layers. The layer of film 2 wound on the inner pipe 1 is made with a tension less than the subsequent layers of the film 2 and less than the tension of the thread of the layer 3 of the circumferential winding deposited on the film 2, to ensure the strength of the connection inside the carrier layer is greater than between the inner pipe 1 and the carrier layer, and the outer layer 4, made by circumferential winding of the thread, and the film 2 wound on it, are made with the greatest tension to tighten the pipe 1. All layers of threads are parallel to each other with the same winding density for each layer, with The angle of inclination of the winding line and the density of winding are determined by the magnitude and nature of the operational mechanical loads, and the number of layers is circumferential (with an angle of inclination to the pipe axis in the range from 87 to 93 °) and spiral (with an angle of inclination of 60 to 85 and 95 to 120 °) winding is determined by the ratio of the load created due to the internal pressure in the pipe by the working medium and external mechanical influences.

Пленка 2 изготовлена из сэвилена - сополимера полиэтилена с винилацетатом с массовым содержанием последнего до 30%, имеющего высокую адгезию к полиэтилену, из которого изготовлена внутренняя труба 1, и пониженную по отношению к нему температуру размягчения, толщиной от 30 до 100 мкм, что обеспечивает заполнение пространства между витками и между слоями намотанной нити 2 при последующей термообработке и высокое качество адгезии, при этом пленка 2 намотана по спирали внахлест или встык. Для соединения внутренней трубы 1 с несущим слоем использована термообработка.The film 2 is made of sevilen - a copolymer of polyethylene with vinyl acetate with a mass content of the latter up to 30%, having high adhesion to the polyethylene from which the inner tube 1 is made, and a softening point lowered with respect to it, with a thickness of 30 to 100 microns, which ensures filling the space between the turns and between the layers of the wound yarn 2 during subsequent heat treatment and high quality adhesion, while the film 2 is wound in a spiral overlap or butt. To connect the inner pipe 1 with the carrier layer used heat treatment.

Способ изготовления композиционной трубы осуществляют следующим образом.A method of manufacturing a composite pipe is as follows.

Изготовление трубы согласно изобретению может осуществляться в едином процессе с выпуском трубы на заводе-изготовителе непосредственно после экструдирования или непосредственно на промысле или трубопроводе, поскольку используемое оборудование отличается простотой и надежностью и может работать в полевых условиях.The manufacture of the pipe according to the invention can be carried out in a single process with the release of the pipe at the factory directly after extrusion or directly in the field or pipeline, since the equipment used is simple and reliable and can work in the field.

Для осуществления способа использовали опытно-экспериментальное производственное оборудование - линию, общая схема которой приведена на фиг.2. Основой линии является группа вертлюгов, тоннельная печь 1 для термообработки и отрезное устройство 2. Линия дополнена направляющими ложементами 3, а также толкающими роликами 4 и подающими роликами 5. Линия предназначена для изготовления труб из композиционного материала номинальным диаметром от 63 мм до 160 мм. Ее производительность составляет 250…800 м труб в смену. Линия может быть дополнена сварочным оборудованием, обеспечивающим сварку внутренних труб перед их упрочнением нитями. Линия может располагаться непосредственно за экструдером для получения трубы, используемой в качестве внутренней при изготовлении трубы из композиционного материала.To implement the method used experimental production equipment - line, a general diagram of which is shown in figure 2. The basis of the line is a group of swivels, a tunnel furnace 1 for heat treatment and a cutting device 2. The line is supplemented with guide lodges 3, as well as pushing rollers 4 and feed rollers 5. The line is designed for the manufacture of pipes from composite material with a nominal diameter of 63 mm to 160 mm. Its productivity is 250 ... 800 m of pipes per shift. The line can be supplemented with welding equipment, which provides welding of internal pipes before hardening with threads. The line can be located directly behind the extruder to obtain a pipe used as an internal pipe in the manufacture of pipes made of composite material.

Полиэтиленовая тонкостенная труба, используемая в качестве внутренней, при изготовлении трубы из композиционного материала подается на направляющий ложемент 3. Очередная труба также подается на ложемент 3 и прижимается к торцу предыдущей. Последняя подается с постоянной скоростью толкающими роликами 4 по направляющему ложементу 3, захватывается подающими роликами 5 и поступает в зону изготовления несущего слоя, состоящую из первого 6 вертлюга, который укладывает на ее поверхность спиральной намоткой полосу из сэвилена - сополимера полиэтилена с винилацетатом с массовым содержанием последнего до 30% внахлест или встык, установленных по ходу движения трубы второго 7 вертлюга, который укладывает окружной намоткой армирующую нить из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с линейной плотностью от 20 до 110 текс, третьего 8 вертлюга, укладывающего поверх первого слоя витков нитей пленку в виде полосы из сэвилена, четвертого 9 вертлюга, укладывающего на пленку армирующую нить спиральной намоткой, и пятого 10 вертлюга, укладывающего поверх этого слоя нитей снова пленку. На пленку шестой 11 вертлюг укладывает армирующую нить также спиральной намоткой, но с укладкой витков нити в противоположном направлении, на которую седьмым 12 вертлюгом опять накладывается слой пленки. Восьмым 13 вертлюгом по пленке наматывается слой наружной окружной намоткой нити и девятый 14 вертлюг укладывает последний - наружный слой пленки. Очередная тонкостенная труба и последующая также проходит все стадии намотки по мере продвижения, задаваемого направляющими парами роликов 15. Пленку на трубу и на слои нитей наматывают спиральной намоткой встык или внахлест. Затем труба поступает в туннельную печь 1, в которой в первой зоне обеспечивается нагрев до температуры размягчения пленки. В этой зоне несущий слой монолитизируется и приобретает необходимую прочность и необходимое сцепление с поверхностью внутренней трубы. На выходе из печи 1 трубу охлаждают. Отрезное устройство 2 производит разрезку армированной трубы.A thin-walled polyethylene pipe, used as an internal one, is supplied to the guide lodgement 3 when manufacturing a pipe from composite material. The next pipe is also fed to the lodgement 3 and pressed against the end of the previous one. The latter is fed at a constant speed by the pushing rollers 4 along the guide lodgement 3, is captured by the feeding rollers 5 and enters the zone of manufacture of the carrier layer, consisting of the first 6 swivel, which lays on its surface with a spiral winding a strip of sevilen - a copolymer of polyethylene with vinyl acetate with a mass content of the latter up to 30% overlap or end-to-end installed in the direction of movement of the pipe of the second 7 swivel, which lays a reinforcing thread of ultra-high molecular weight polyethylene with lin with a density of 20 to 110 tex, a third 8 swivel laying on top of the first layer of strands of filament in the form of a strip of sevilen, a fourth 9 swivel laying on the film a reinforcing thread with spiral winding, and a fifth 10 swivel laying on top of this layer of filaments again. On the film, the sixth 11 swivel also places the reinforcing thread by spiral winding, but with the windings of the thread stacked in the opposite direction, on which the seventh 12 swivel is again superimposed a layer of film. The eighth 13 swivel on the film wraps a layer of outer circumferential winding of the thread and the ninth 14 swivel puts the last - the outer layer of the film. The next thin-walled pipe and the next one also goes through all the winding stages as it moves, defined by the guide pairs of rollers 15. The film is wound on the pipe and on the layers of threads by spiral winding butt or lap. Then the pipe enters the tunnel furnace 1, in which the heating to the softening temperature of the film is provided in the first zone. In this zone, the carrier layer is monolithized and acquires the necessary strength and the necessary adhesion to the surface of the inner pipe. At the outlet of the furnace 1, the pipe is cooled. The cutting device 2 cuts the reinforced pipe.

Величина подачи, задаваемая толкающими роликами 5, может дискретно меняться от 10 до 50 мм/сек. При этом необходимый угол и шаг укладки нитей обеспечивается изменением количества шпуль на вертлюге (три или шесть) и скорости его вращения. Реально установка обеспечивает углы укладки от 30° до 89°, нормальный шаг при этом составляет 3…10 мм. Шпуля вмещает до 0,5 кг нитей с линейной плотностью 44 текс из сверхвысокомолекулярного полиэтилена ЗАО "Полинит" (ТУ 2211-153-002033335-2004) с молекулярной массой 2,7×106 углеродных единиц, или такое же количество (по массе) полосы шириной 50 мм, толщиной 80…100 мкм из сэвилена марки 113 (вертлюг для полосы содержит одну такую шпулю). Намотку слоя пленки на внутреннюю трубу осуществляют с натяжением меньшим, чем последующие слои пленки, и меньшим, чем натяжение нити слоя окружной намотки, нанесенной на пленку, для обеспечения прочности соединения внутри несущего слоя большим, чем между внутренней трубой и несущим слоем, а наружный слой окружной намотки и пленки, намотанной на него, выполняют с равным натяжением для стягивания трубы.The feed rate set by the pushing rollers 5 can be discretely changed from 10 to 50 mm / s. In this case, the required angle and the pitch of the yarn is provided by changing the number of spools on the swivel (three or six) and the speed of its rotation. Actually, the installation provides laying angles from 30 ° to 89 °, while the normal pitch is 3 ... 10 mm. The spool holds up to 0.5 kg of threads with a linear density of 44 tex from ultra-high molecular weight polyethylene ZAO Polinit (TU 2211-153-002033335-2004) with a molecular weight of 2.7 × 10 6 carbon units, or the same amount (by weight) strips with a width of 50 mm, a thickness of 80 ... 100 microns from Sevilen brand 113 (the swivel for the strip contains one such spool). The winding of the film layer on the inner tube is carried out with a tension less than the subsequent layers of the film and less than the tension of the thread of the layer of the circumferential winding deposited on the film, to ensure the strength of the connection inside the carrier layer is greater than between the inner tube and the carrier layer, and the outer layer the circumferential winding and the film wound on it, perform with equal tension to tighten the pipe.

Температура среды в тоннельной печи 1 в зоне нагрева составляет 180…200°С, при этом за время пребывания в этой зоне несущий слой нагревается до 105…120°С. Этот уровень температуры является достаточным для достижения полной термопластификации и формирования монолитной структуры и в то же время не ухудшает механические свойства армирующих нитей.The temperature of the medium in the tunnel furnace 1 in the heating zone is 180 ... 200 ° C, while the carrier layer is heated to 105 ... 120 ° C during its stay in this zone. This temperature level is sufficient to achieve complete thermoplasticization and the formation of a monolithic structure and at the same time does not impair the mechanical properties of the reinforcing threads.

Укладку витков окружной намоткой осуществляли с шагом не более 3 мм/об, витков спиральной - 6 мм/об. Натяжение нити при окружной намотке на пленку на внутреннюю трубу 1,5±0,1 кгс и пленки 0,1±0,05 кгс, при наружной окружной намотки нити 1,8±0,1 кгс и пленки 0,25±0,05 кгс, при спиральной намотке нити 1,6±0,1 кгс и пленки 0,2±0,1 кгс. Намотка производилась со скоростью 130±10 об/мин. Минимальное общее количество слоев - 4.Laying of coils by circumferential winding was carried out with a step of not more than 3 mm / rev, spiral turns - 6 mm / rev. The tension of the thread with a circumferential winding on the film on the inner pipe is 1.5 ± 0.1 kgf and the film 0.1 ± 0.05 kgf, with the outer circumferential winding of the thread 1.8 ± 0.1 kgf and the film 0.25 ± 0, 05 kgf, with spiral winding of thread 1.6 ± 0.1 kgf and film 0.2 ± 0.1 kgf. Winding was carried out at a speed of 130 ± 10 rpm. The minimum total number of layers is 4.

При этом соотношение числа рядов с окружной намоткой нити и спиральной определяется соотношением нагрузки на несущий слой, создаваемой за счет внутреннего давления в трубе рабочей средой и внешних механических воздействий. В любом случае число слоев, в которых выполняется окружная намотка, должно быть не менее двух - внутренний и внешний. На опытно-экспериментальном оборудовании осуществлялась намотка на внутреннюю трубу 4 слоя: два окружной намоткой, два - спиральной. Толщина пленки от 30 до 100 мкм выбирается в зависимости от расчетных нагрузок и толщины используемой нити, но при любых условиях на нижний (внутренний) слой и поверхностный (наружный) укладывается нить максимальной толщины. Толщина (линейная плотность) нити выбирается, исходя из расчетных нагрузок на трубу в процессе эксплуатации и конструкции трубы, также как и число слоев в несущем слое. При выполнении расчетов берутся фактические показатели прочности используемой партии нити, в среднем значения прочности на растяжение и разрыв находятся в диапазоне 250-300 г/текс. Существенным достоинством нити из сверхвысокомолекулярного полиэтилена является самая низкая плотность среди существующих высокопрочных волокон, близость по химической природе материалу внутренней трубы из полеолефинов, химическая стойкость к агрессивным средам, практически нулевое влагопоглощение. При прочих преимуществах использование этой нити обеспечивает наилучшие показатели по прочности и массе получаемой трубы. При любых условиях на внутреннюю трубу и при формировании наружного слоя наматывают нить максимальной линейной плотности и пленку максимальной толщины в используемых диапазонах. Это обеспечивает наиболее плотную укладку и взаимопроникновение при термообработке слоев и повышение прочности соединения, а также эффективное стягивание трубы наружным слоем и повышение механической прочности поверхности трубы. Вместе с тем, при этом обеспечивается наиболее полное заполнение пространства между витками и между слоями намотанной нити разной линейной плотности при последующей термообработке и повышение прочности соединения внутри получаемой трубы, а также полное заполнение пространства между витками на ее поверхности и эффективное оформление внешней поверхности трубы.In this case, the ratio of the number of rows with the circumferential winding of the thread and the spiral is determined by the ratio of the load on the carrier layer created due to the internal pressure in the pipe by the working medium and external mechanical stresses. In any case, the number of layers in which the circumferential winding is performed must be at least two - internal and external. On the experimental equipment, 4 layers were wound on the inner tube: two by circumferential winding, two by spiral. A film thickness of 30 to 100 μm is selected depending on the calculated loads and the thickness of the thread used, but under any conditions, the thread of maximum thickness is laid on the lower (inner) layer and the surface (outer). The thickness (linear density) of the thread is selected based on the calculated loads on the pipe during operation and the design of the pipe, as well as the number of layers in the carrier layer. When performing the calculations, the actual strength indicators of the used batch of thread are taken, on average, the tensile and tensile strengths are in the range of 250-300 g / tex. An essential advantage of an ultra-high molecular weight polyethylene yarn is the lowest density among existing high-strength fibers, the closeness in chemical nature to the material of the internal pipe made of field olefins, chemical resistance to aggressive media, and practically zero moisture absorption. With other advantages, the use of this thread provides the best performance in terms of strength and weight of the resulting pipe. Under any conditions, the thread of maximum linear density and the film of maximum thickness in the ranges used are wound around the inner pipe and during the formation of the outer layer. This provides the most dense laying and interpenetration during heat treatment of the layers and increase the strength of the connection, as well as the effective retraction of the pipe by the outer layer and increase the mechanical strength of the pipe surface. At the same time, this ensures the most complete filling of the space between the turns and between the layers of wound yarns of different linear densities during subsequent heat treatment and increasing the strength of the connection inside the pipe, as well as the complete filling of the space between the turns on its surface and the effective design of the outer surface of the pipe.

При термообработке полученной заготовки используется тот факт, что сэвилен - сополимер полиэтилена с винилацетатом с массовым содержанием последнего до 30%, имеет высокую адгезию к полиэтилену и пониженную по отношению к нему температуру размягчения. Это обеспечивает эффективное размягчение пленки из сэвилена при разогреве конструкции до температуры 100-110°С, в то время как внутренняя труба и армирующая нить сохраняют свою форму и прочность, поскольку у полиэтилена низкого давления, из которого они изготовлены, температура плавления составляет 125-135°С. При этом достигается полное заполнение межвиткового пространства в рядах намотки и между рядами намотанной высокопрочной нити. В результате чего обеспечиваются высокие адгезионные характеристики соединения слоев и образование монолитной структуры несущей оболочки, высокое качество адгезии между несущей оболочкой и внутренней трубой.During the heat treatment of the obtained preform, the fact is taken that sevilen, a copolymer of polyethylene with vinyl acetate with a mass content of the latter up to 30%, has high adhesion to polyethylene and a lower softening temperature. This ensures effective softening of the sevilen film when the structure is heated to a temperature of 100-110 ° C, while the inner pipe and reinforcing thread retain their shape and strength, since the low-pressure polyethylene from which they are made has a melting point of 125-135 ° C. In this case, complete filling of the inter-turn space in the rows of winding and between the rows of wound high-strength threads is achieved. As a result, high adhesion characteristics of the connection of the layers and the formation of a monolithic structure of the bearing shell, high quality adhesion between the bearing shell and the inner pipe are ensured.

Для обеспечения внешнего давления при термообработке изготовленная заготовка - труба может обматываться лентой из термоусаживающегося материала, которую после проведения термообработки сматывают или оставляют на трубе, в последнем случае она выполняет функции внешнего слоя. После остывания труба в зависимости от диаметра свертывается в бухты при диаметре до 100 мм или нарезается на мерные отрезки при диаметре более 100 мм.To ensure external pressure during heat treatment, the prefabricated workpiece - pipe can be wrapped with a tape of heat-shrinkable material, which, after the heat treatment, is wound or left on the pipe, in the latter case it acts as an outer layer. After cooling, the pipe, depending on the diameter, is rolled into coils with a diameter of up to 100 mm or cut into measured sections with a diameter of more than 100 mm.

При использовании мерных отрезков внутренней трубы формирование несущего слоя осуществляют при меньшем числе вертлюгов. Намотку слоев нити и пленки производят при возвратно-поступательном перемещении внутренней трубы относительно намоточного устройства, содержащего минимальное число вертлюгов, работающих в переменном программируемом режиме с изменяемыми наклонами и шагом намотки нити. Термообработка полученной трубы - заготовки может осуществляться в туннельной печи 1, через которую пропускают мерные отрезки трубы, или с помощью накладных нагревателей. Для обеспечения внешнего давления при термообработке также может использоваться лента из термоусаживающегося материала, которую после проведения термопластификации сматывают или оставляют на трубе для выполнения функции внешнего слоя.When using measured sections of the inner pipe, the formation of the carrier layer is carried out with a smaller number of swivels. The winding of the layers of the thread and the film is carried out with the reciprocating movement of the inner pipe relative to the winding device containing the minimum number of swivels working in a variable programmable mode with variable slopes and the pitch of the winding thread. Heat treatment of the obtained pipe - billet can be carried out in a tunnel furnace 1, through which measured pipe sections are passed, or using overhead heaters. To provide external pressure during heat treatment, a tape from heat-shrinkable material can also be used, which, after thermoplasticization, is wound or left on the pipe to perform the function of the outer layer.

Учитывая простоту и относительную экономичность по энергопотреблению технологического оборудования для изготовления трубы, этот способ может проводиться в полевых условиях. При этом перед монтажом возможна протяжка внутренней трубы, по мере ее сварки, через вертлюги для намотки и туннельную печь 1. Можно также работать с мерными отрезками трубы из композиционного материала и осуществлять после сварки этих отрезков армирование областей сварки по технологии изготовления мерных отрезков трубы. При этом несущий слой формируют непосредственно на стыках труб, свариваемых при подготовке к монтажу (установке) в трубопроводах или иных конструкциях, причем при нанесении несущего слоя на стык трубопроводов намотку высокопрочных нитей и укладку термопластичной пленки осуществляют при возвратно-поступательном движении вертлюгов вдоль трубы в области стыка. Термопластификация осуществляется с помощью накладных нагревателей и при необходимости ленты из термоусаживающегося материала.Given the simplicity and relative efficiency in energy consumption of technological equipment for the manufacture of pipes, this method can be carried out in the field. In this case, before installation, it is possible to pull the inner pipe, as it is welded, through swivels for winding and tunnel furnace 1. You can also work with measured pipe sections from composite material and reinforce the welding areas after welding these sections using the technology for manufacturing measured pipe sections. In this case, the carrier layer is formed directly at the joints of pipes welded in preparation for installation (installation) in pipelines or other structures, and when applying the carrier layer to the pipe joint, high-strength threads are wound and thermoplastic film is laid when the swivels move along the pipe in the region junction. Thermoplasticization is carried out using overhead heaters and, if necessary, tapes of heat-shrinkable material.

Изготовленные трубы подвергали испытаниям с целью установить стойкость к внутреннему давлению, создаваемому в образце трубы, наполненном водой. На первом этапе устанавливалось предельное давление для испытуемого образца при температуре 20°С. Образец не претерпел изменений до 41 бар - предельного давления испытательного оборудования. Вторым этапом было определение стойкости образца трубы к постоянному внутреннему давлению при температуре 20°С. В образце трубы, наполненной водой, с помощью сжатого воздуха было создано постоянное внутреннее давление 39 бар. После выдержки в течение 425 часов образец не претерпел изменений. По заключению службы управления качества ОАО «КАЗАНЬОРГСИНТЕЗ» результаты испытаний образцов труб позволяют предположить возможность их эксплуатации при давлениях не менее 25 бар.The manufactured pipes were tested in order to establish the resistance to internal pressure created in a pipe sample filled with water. At the first stage, the ultimate pressure was set for the test sample at a temperature of 20 ° C. The sample has not changed to 41 bar - the ultimate pressure of the test equipment. The second step was to determine the resistance of the pipe sample to constant internal pressure at a temperature of 20 ° C. In a sample of a pipe filled with water, a constant internal pressure of 39 bar was created using compressed air. After exposure for 425 hours, the sample did not change. According to the conclusion of the quality management service of KAZANORGSINTEZ OJSC, the test results of pipe samples suggest the possibility of their operation at pressures of at least 25 bar.

Труба согласно изобретению является экологически более безопасной относительно пластмассовых труб, используемых на промыслах и трубопроводах, имеет повышенную коррозионную стойкость, увеличенный срок службы, низкую стоимость, а также может использоваться для работы при повышенных давлениях транспортируемых рабочих сред.The pipe according to the invention is environmentally safer relative to plastic pipes used in fields and pipelines, has increased corrosion resistance, increased service life, low cost, and can also be used for operation at elevated pressures of transported working media.

Claims (20)

1. Труба из композиционного материала, включающая внутреннюю трубу из полиолефина и несущий слой, в котором несущим элементом является армирующая нить из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, намотанная слоями, и адгезионные слои из пленки в виде полосы из сэвилена, намотанной на внутреннюю трубу и каждый слой нити для образования неразъемного соединения после термообработки, при этом внутренняя труба выполнена тонкостенной, по меньшей мере, один слой нити, нанесенный на слой пленки, покрывающий внутреннюю трубу, и, по меньшей мере, один наружный слой, с намотанным на него слоем пленки, выполнены окружной намоткой, а между ними, по меньшей мере, два слоя - спиральной намоткой с чередованием наклона нитей одного слоя относительно другого во взаимно противоположных направлениях, причем прочность соединения между витками нити и ее слоями со спиральной намоткой больше, чем между внутренней трубой и витками нити и ее слоем или слоями окружной намотки, намотанным на пленку, покрывающую эту трубу, а прочность соединения между витками и слоем или слоями наружной окружной намотки больше плотности между витками и слоями спиральной намотки, что обусловлено различием в натяжении при намотке пленки и слоев.1. A pipe made of composite material, including an inner pipe made of polyolefin and a carrier layer, in which the supporting element is a reinforcing thread of ultra-high molecular weight polyethylene, wound in layers, and adhesive layers of a film in the form of a strip of sevilen wound on the inner pipe and each layer of thread for the formation of an integral connection after heat treatment, while the inner tube is thin-walled, at least one layer of thread deposited on a film layer covering the inner tube, and at least one the outer layer, with the film layer wound on it, is made by circumferential winding, and between them at least two layers are made by spiral winding with alternating tilting of the threads of one layer relative to the other in mutually opposite directions, and the bond strength between the turns of the thread and its layers with spiral winding more than between the inner tube and the turns of the thread and its layer or layers of the circumferential winding wound on the film covering this pipe, and the bond strength between the turns and the layer or layers of the outer circumferential winding b higher density between the turns and layers of the spiral winding, due to the difference in tension when winding the film and layers. 2. Труба по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя труба изготовлена из полиэтилена ПЭ-63 или ПЭ-80 экструзией.2. The pipe according to claim 1, characterized in that the inner pipe is made of PE-63 or PE-80 polyethylene by extrusion. 3. Труба по п.1, отличающаяся тем, что слой пленки, намотанный на внутреннюю трубу, выполнен с натяжением меньшим, чем последующие слои пленки, и меньшим, чем натяжение нити окружной намотки, нанесенной на пленку, для обеспечения прочности соединения внутри несущего слоя большим, чем между внутренней трубой и несущим слоем, а слой или слои окружной намотки нити и пленки, намотанной на каждый слой нити, наружного слоя выполнены с натяжением большим, чем другие слои нитей, для стягивания трубы.3. The pipe according to claim 1, characterized in that the film layer wound on the inner pipe is made with a tension less than the subsequent layers of the film and less than the tension of the yarn of the circumferential winding deposited on the film to ensure the strength of the connection inside the carrier layer more than between the inner pipe and the carrier layer, and the layer or layers of the circumferential winding of the thread and the film wound on each layer of the thread, the outer layer is made with tension greater than the other layers of the threads to tighten the pipe. 4. Труба по п.1, отличающаяся тем, что слои нитей расположены параллельно друг другу с одинаковой плотностью намотки для каждого слоя, при этом угол наклона линии намотки и плотность намотки определяются величиной и характером эксплуатационных механических нагрузок, а количество слоев окружной и спиральной намотки определяется соотношением нагрузки, создаваемой за счет внутреннего давления в трубе рабочей средой и внешних механических воздействий.4. The pipe according to claim 1, characterized in that the layers of threads are parallel to each other with the same winding density for each layer, while the angle of inclination of the winding line and the density of the winding are determined by the magnitude and nature of the operational mechanical loads, and the number of layers of circumferential and spiral winding is determined by the ratio of the load created due to internal pressure in the pipe by the working medium and external mechanical influences. 5. Труба по п.1 или 2, отличающаяся тем, что использована пленка из сэвилена - сополимера полиэтилена с винилацетатом с массовым содержанием последнего до 30%, имеющего высокую адгезию к полиэтилену, из которого изготовлена внутренняя труба, и пониженную по отношению к нему температуру размягчения, толщиной от 30 до 100 мкм, что обеспечивает заполнение пространства между витками и между слоями намотанной нити при последующей термообработке и высокое качество адгезии.5. The pipe according to claim 1 or 2, characterized in that the film is used from sevilen - a copolymer of polyethylene with vinyl acetate with a mass content of the latter up to 30%, having high adhesion to the polyethylene from which the inner pipe is made and the temperature is lowered with respect to it softening, with a thickness of 30 to 100 microns, which ensures the filling of the space between the turns and between the layers of the wound yarn during subsequent heat treatment and high quality adhesion. 6. Труба по п.1, отличающаяся тем, что использованы нити с линейной плотностью от 20 до 110 текс.6. The pipe according to claim 1, characterized in that the threads with a linear density of from 20 to 110 tex are used. 7. Труба по п.1, отличающаяся тем, что пленка намотана по спирали внахлест или встык.7. The pipe according to claim 1, characterized in that the film is wound in a spiral lap or butt. 8. Способ изготовления композиционной трубы, включающий намотку на тонкостенную трубу из полиолефина, слоя пленки в виде полосы из сэвилена, армирующей нити из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, намотанной слоями, и термообработку для получения неразъемного соединения, в котором на каждый слой нитей наматывают слой пленки, при этом вначале наматывают, по меньшей мере, один слой окружной намоткой, затем, по меньшей мере, два слоя спиральной с чередованием наклона нитей в слое относительно другого во взаимно противоположных направлениях и, по меньшей мере, один наружный слой, с намотанным на него слоем пленки, окружной намоткой, а намотку слоя пленки на внутреннюю трубу осуществляют с натяжением меньшим, чем последующие слои пленки, и меньшим, чем натяжение нити слоя окружной намотки, нанесенной на пленку, для обеспечения прочности соединения внутри несущего слоя большим, чем между внутренней трубой и несущим слоем, а слой или слои окружной намотки нити и пленки, намотанной на каждый слой нити, наружного слоя выполняют с натяжением большим, чем другие слои нитей, для стягивания трубы.8. A method of manufacturing a composite pipe, including winding on a thin-walled pipe made of polyolefin, a film layer in the form of a strip of sevilen, reinforcing threads of ultra-high molecular weight polyethylene wound in layers, and heat treatment to obtain an integral connection in which a film layer is wound on each layer of threads, at first, at least one layer is wound by a circumferential winding, then at least two layers are spiral with alternating tilt of the threads in the layer relative to the other in mutually opposite directions x and at least one outer layer, with a film layer wound thereon, a circumferential winding, and the film layer is wound on the inner tube with a tension less than the subsequent film layers and less than the tension of the filament of the circumferential winding layer deposited on a film, to ensure the strength of the connection inside the carrier layer is greater than between the inner tube and the carrier layer, and the layer or layers of the circumferential winding of the thread and the film wound on each layer of the thread, the outer layer is performed with a tension greater than the other layers of the threads, for tightening pipes. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что термообработку осуществляют при температуре, достаточной для размягчения пленки и создания, благодаря этому необходимой адгезии, но не превышающей температуру потери прочности нитей и перехода внутренней стенки трубы в пластическое состояние для сохранения формы трубы и обеспечения требуемой прочности.9. The method according to claim 8, characterized in that the heat treatment is carried out at a temperature sufficient to soften the film and create, due to this, the necessary adhesion, but not exceeding the temperature, the loss of strength of the threads and the transition of the inner wall of the pipe to a plastic state to maintain the shape of the pipe and ensure required strength. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что для обеспечения внешнего давления при проведении термообработки полученную трубу обматывают лентой из термоусаживающегося материала, которую после термообработки сматывают.10. The method according to claim 8, characterized in that to ensure external pressure during heat treatment, the resulting pipe is wrapped with a tape of heat-shrinkable material, which is wrapped after heat treatment. 11. Способ по п.8, отличающийся тем, что слой термоусаживающегося материала после проведения термообработки оставляют на трубе.11. The method according to claim 8, characterized in that the layer of heat-shrinkable material after heat treatment is left on the pipe. 12. Способ по п.8, отличающийся тем, что намотку осуществляют посредством вертлюгов.12. The method according to claim 8, characterized in that the winding is carried out by means of swivels. 13. Способ по п.8, отличающийся тем, что внутреннюю трубу изготавливают из полиэтилена ПЭ-63 или ПЭ-80 экструзией.13. The method according to claim 8, characterized in that the inner pipe is made of PE-63 or PE-80 polyethylene by extrusion. 14. Способ по п.8 или 13, отличающийся тем, что используют пленку из сэвилена - сополимера полиэтилена с винилацетатом с массовым содержанием последнего до 30%, имеющего высокую адгезию к полиэтилену, из которого изготавливают внутреннюю трубу, и пониженную по отношению к нему температуру размягчения, толщиной от 30 до 100 мкм, что обеспечивает заполнение пространства между витками и между слоями намотанной нити при последующей термообработке.14. The method according to claim 8 or 13, characterized in that the film is used from sevilen - a copolymer of polyethylene with vinyl acetate with a mass content of the latter up to 30%, having high adhesion to the polyethylene from which the inner pipe is made and the temperature reduced with respect to it softening, with a thickness of 30 to 100 microns, which ensures the filling of the space between the turns and between the layers of the wound yarn during subsequent heat treatment. 15. Способ по п.8, отличающийся тем, что используют нити с линейной плотностью от 20 до 110 текс.15. The method according to claim 8, characterized in that the filaments with a linear density of from 20 to 110 tex are used. 16. Способ по п.8, отличающийся тем, что пленку наматывают по спирали внахлест или встык.16. The method according to claim 8, characterized in that the film is wound in a spiral overlap or butt. 17. Способ по п.8, отличающийся тем, что используют внутреннюю трубу сразу после экструзии.17. The method according to claim 8, characterized in that the inner tube is used immediately after extrusion. 18. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве внутренней трубы используют любую ранее изготовленную тонкостенную трубу из полиолефинов.18. The method according to claim 8, characterized in that any previously made thin-walled pipe made of polyolefins is used as the inner pipe. 19. Способ по п.8 или 15, отличающийся тем, что для слоев нитей, выполненных окружной намоткой, используют нить максимальной линейной плотности в диапазоне от 35 до 150 текс.19. The method according to claim 8 or 15, characterized in that for the layers of filaments made by circumferential winding, use a thread of maximum linear density in the range from 35 to 150 tex. 20. Способ по п.8, отличающийся тем, что для слоя пленки, намотанной на внутреннюю тонкостенную трубу, и слоя пленки, намотанной на наружный слой нитей, используют пленку максимальной толщины в диапазоне от 30 до 100 мкм. 20. The method according to claim 8, characterized in that for the film layer wound on the inner thin-walled pipe and the film layer wound on the outer layer of threads, a film of maximum thickness in the range from 30 to 100 μm is used.
RU2007123623/12A 2007-06-25 2007-06-25 Composite material tube and its manufacture method RU2364509C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007123623/12A RU2364509C2 (en) 2007-06-25 2007-06-25 Composite material tube and its manufacture method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007123623/12A RU2364509C2 (en) 2007-06-25 2007-06-25 Composite material tube and its manufacture method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007123623A RU2007123623A (en) 2008-12-27
RU2364509C2 true RU2364509C2 (en) 2009-08-20

Family

ID=41151446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007123623/12A RU2364509C2 (en) 2007-06-25 2007-06-25 Composite material tube and its manufacture method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2364509C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105673609A (en) * 2016-03-17 2016-06-15 中联重科股份有限公司 Composite sleeve and hydraulic cylinder

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4000760A (en) * 1973-11-05 1977-01-04 William C. Heller, Jr. Plastic hose having embedded reinforcing braid
RU2154220C1 (en) * 1999-05-19 2000-08-10 Закрытое акционерное общество "Прогресс-Инвест" Plastic pipe
RU2205318C2 (en) * 2001-02-19 2003-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технология композитов" Plastic pipe
RU2215227C1 (en) * 2002-03-19 2003-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Пласт" Pipe

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4000760A (en) * 1973-11-05 1977-01-04 William C. Heller, Jr. Plastic hose having embedded reinforcing braid
RU2154220C1 (en) * 1999-05-19 2000-08-10 Закрытое акционерное общество "Прогресс-Инвест" Plastic pipe
RU2205318C2 (en) * 2001-02-19 2003-05-27 Общество с ограниченной ответственностью "Технология композитов" Plastic pipe
RU2215227C1 (en) * 2002-03-19 2003-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Пласт" Pipe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105673609A (en) * 2016-03-17 2016-06-15 中联重科股份有限公司 Composite sleeve and hydraulic cylinder

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007123623A (en) 2008-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3721125B1 (en) High-pressure pipe with pultruded elements and method for producing the same
EP2344798B1 (en) A fiber-reinforced thermoplastic pipe
CN110454625B (en) Large-caliber flexible composite pipe
US10279553B2 (en) Fibre reinforced polymer matrix composite pipes
US20200158265A1 (en) Pipe with an outer wrap
EA014596B1 (en) Composite reinforced strip windable to form a helical pipe and method therefor
US10221971B2 (en) Flexible pipe body and method of manufacture
NO761608L (en)
CN106979391A (en) A kind of non-adherent thermoplastic composite flexible pipe and its preparation technology
CN107327640A (en) A kind of old pipeline reparation flexible composite pipe of intelligent monitor-type
RU2364509C2 (en) Composite material tube and its manufacture method
EA020832B1 (en) Multilayer reinforced polymeric pipe and system of pipes for water transportation
IL276735B2 (en) Pressure pipe
US20130092316A1 (en) Reinforced Liners For Pipelines
RU152300U1 (en) INTEGRATED REINFORCING THREAD FOR REINFORCING SYSTEM AND REINFORCING SYSTEM FOR REINFORCING POLYMERIC PRODUCTS
RU151868U1 (en) REINFORCED POLYMER PIPE, REINFORCING SYSTEM AND INTEGRATED REINFORCING THREAD FOR IT
CN206738760U (en) A kind of non-adherent thermoplastic composite flexible pipe
CN211624464U (en) Large-diameter flexible composite pipe
EP1446603A1 (en) A flexible pipe with a tensile reinforcement
CN102797917A (en) Pressure pipe wound by polyethylene sandwich reinforcement rib plate strips in reciprocating manner and machining method
CN1424527A (en) UHMWPE winded composite large-diameter tubing
RU2569839C1 (en) Multi-component complex reinforcing thread
CN222277718U (en) Continuous fiber band grid structure reinforced thermoplastic water supply and drainage pressure composite pipe
RU2217313C1 (en) Method for manufacture of t-joint
JP3661181B2 (en) Method for forming non-woven fabric, cloth cylinder and lining material inside pipe

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100626

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载