一种带有金属铠装加强层的高强度热塑性复合管道,属于天然气、氢气等清洁能源开发领域,适用于天然气、氢气等清洁能源的输送。该管道从内到外依次包括内衬层、增强层、防磨层、保温层、保护层、辅助层、金属铠装层、防磨层和金属铠装加强层。内衬层由聚四氟乙烯材料制成,增强层由高强度碳纤维材料螺旋缠绕而成,防磨层由聚乙烯材料制成,保温层采用气凝胶材料制成,保护层采用高密度聚乙烯材料制成。两层金属铠装层由反向螺旋缠绕的C形互锁构件扣合交错连接,螺旋缠绕角度为30°。本技术中C形互锁结构由外锁扣和内锁扣组成;通过多层结构设计能够有效提高热塑性复合管道的抗拉伸、抗冲击和抗扭强度,延长管道的使用寿命,增强管道在复杂工况下的安全性和稳定性。
背景技术
在全球向清洁能源转型的大背景下,天然气和氢气作为低碳能源的应用愈加广泛,安全高效的输送管道需求也随之增加。然而,现有的传统金属管道在使用中逐渐暴露出一些不足。首先,金属管道在长期输送高压气体时,容易受到腐蚀、磨损等问题的影响,特别是在海洋、地下等复杂环境中,其维护成本高昂,使用寿命有限。其次,氢气由于其极小的分子结构和高扩散性,会导致氢脆问题,使金属管道的强度和韧性显著下降,增加了输送过程中的安全隐患。此外,传统钢管的重量较大,安装和维护过程中需要耗费更多的能源和人力资源,不利于在一些复杂工况下的灵活应用。为了解决这些问题,采用新型的热塑性复合管道(thermoplastic composite pipe,TCP)逐渐成为一种趋势。热塑性复合材料具有优异的耐腐蚀性、轻质高强度、易于维护的优势,且在氢气输送过程中具有较低的渗透率,能够有效避免氢脆问题。然而,现有的复合管道在承受拉伸和扭转载荷时尚存在一定局限,且结构形式通常较简单,难以在同时承受复杂多向力的情况下保持稳定性,尤其是面对外部冲击、机械碰撞或环境压力时,易发生变形或破损,降低了其在苛刻条件下的耐久性,存在一定安全风险。
实现思路