深海管道保温与防护技术简要介绍
虹吸钢管深海水下管道保温方案研究
虹吸钢管深海水下管道保温方案研究随着能源需求的增长和海洋资源开发的不断深入，深海水下管道的建设变得越来越重要。
然而，深海环境的极端温度和高压条件使得管道的保温变得十分关键。
本文将围绕虹吸钢管深海水下管道的保温方案进行研究，旨在寻找一种效果出色的保温措施。
1. 背景介绍虹吸钢管是一种用于深水油气田开发的重要工程装备，其特点是在海底自然落液现象驱动下，通过虹吸力将油气从海底抽运至地面。
由于深海环境中温度较低，油气管道需要进行有效的保温，以保证流体的正常运输。
2. 保温方案研究2.1 绝热材料选择在深海环境中，选择适用于管道保温的绝热材料至关重要。
一般来说，高密度聚乙烯（HDPE）被广泛应用于虹吸钢管深海水下管道的保温中。
其具有良好的阻气、阻水和抗腐蚀性能，能够满足深海环境的要求。
2.2 保温层设计保温层的设计是保证管道在深海环境中能够有效保温的关键。
应该考虑到海底温度的变化、管道本身的保温性能以及外界的介质温度等因素。
一种常见的设计思路是在管道表面涂覆多层保温材料，形成保温层。
每层保温材料之间需要通过粘接剂进行粘结，以增加保温层的稳定性和抗冲击能力。
2.3 密封措施在深海环境中，水的温度较低，如果保温层不能完全封闭，海水可能侵入保温层导致保温效果下降。
因此，在保温设计中要采取措施确保保温层的密封性。
可以使用密封胶将保温层与管道表面牢固地结合在一起，从而有效防止水分的渗透。
3. 保温效果评估为了评估虹吸钢管深海水下管道保温方案的效果，可以采用保温效果评估模型。
该模型根据管道的外界介质温度、管道本身保温性能以及保温层的设计参数，计算管道的保温效果指标。
通过与标准参数进行对比，评估方案的优劣。
4. 实验验证为了验证保温方案的可行性，可以进行一系列的实验。
通过在实验室中模拟深海条件，测试不同保温层设计的管道在极端温度下的保温效果。
同时，可以对比实验结果与模型计算结果，验证模型的准确性和可靠性。
5. 结论虹吸钢管深海水下管道的保温是确保其正常运行的重要环节。
海底管道铺设工程施工中的管道保温与隔热技术研究
海底管道铺设工程施工中的管道保温与隔热技术研究在海洋工程施工中，海底管道的铺设是一个关键的环节。
随着海洋石油开采的不断深入和海底天然气的开发利用，海底管道作为输送能源的重要通道，其保温与隔热技术的研究变得尤为重要。
本文将从管道保温与隔热的意义、保温材料的选择以及施工中使用的技术方案等方面进行探讨。
一、管道保温与隔热的意义海底管道的保温与隔热是为了减少管道输送过程中的能量损失，同时保护管道免受外界环境的影响。
海底管道铺设环境恶劣，水温较低，同时海洋环境中的水流会导致管道表面发生冷却。
保温与隔热措施的实施可以减少能量损失，提高输送效率，同时也可以避免管道冷凝和结霜，延长管道的使用寿命。
二、保温材料的选择在海底管道的保温与隔热中，保温材料的选择是关键的一环。
常用的保温材料包括硅酸盐、泡沫玻璃、聚氨酯等。
这些材料具有良好的保温性能和隔热性能，能够有效地减少能量损失和防止管道结霜。
此外，保温材料还需要具备以下特点：1. 耐海洋环境腐蚀：由于海洋环境中盐度高、湿度大、氯离子等腐蚀性成分的存在，保温材料需要具备良好的耐腐蚀性能，以保证长期在海洋环境中的使用寿命。
2. 耐压性能：海底管道承受着来自海水的压力，保温材料需要具备一定的耐压性能，以防止管道在海底发生破裂或变形。
3. 耐候性：保温材料需要具备良好的耐候性能，能够承受恶劣的海洋环境，不受紫外线、风沙等因素的侵蚀。
三、施工中使用的技术方案在海底管道铺设工程中，管道保温与隔热的技术方案包括预制保温层、施工保温层和防冻预防层等。
1. 预制保温层：预制保温层是在管道制造时就将保温材料包裹在管道外壁上，然后进行钢套环保护，以减少管道表面温度损失。
预制保温层的优势在于施工方便、可靠性高，能够保证管道在铺设过程中的保温效果。
2. 施工保温层：施工保温层是在海底管道铺设完成后进行施工的一种保温措施。
施工保温层可以采用喷涂或涂刷的方式进行施工，将保温材料覆盖在管道表面。
这种保温层的优势在于适应性强，能够根据具体情况进行施工，保证管道的保温效果。
GSPU湿式保温海管配重层防滑脱技术开发
GSPU湿式保温海管配重层防滑脱技术开发随着海洋石油开发的不断深入，海底管道的保温技术也愈发受到重视。
在海底管道施工与运营中，为了提高管道的耐压能力和长期使用寿命，保温层是必不可少的一个环节。
而湿式保温海管配重层防滑脱技术的开发，对于海底管道的保温工程具有重大意义。
一、海底管道保温的重要性海底管道是将石油、天然气等能源从海底输送到陆地上的主要通道，其运行环境恶劣，常年受海水侵蚀、高压、低温等影响。
为了保证海底管道的输送效率和使用寿命，必须对其进行保温处理。
一般来说，采用的是将海底管道外部覆盖一层绝缘材料，形成保温层，以减少输送介质的温度损失和管道的外部腐蚀。
二、湿式保温海管的优势湿式保温是一种将混凝土浆料抹在管道表面，然后再外包一层防水薄膜或外保护等材料，形成一个厚度约4cm-6cm的保温层。
相比于干式保温，湿式保温海管具备以下优势：1、密实性好，保温效果更佳。
湿式保温海管的混凝土浆料与管道表面完全贴合，能够形成一个更加坚固和密实的保温层，有效减少热量的散失。
2、施工周期短，成本低。
相比于干式保温，湿式保温海管的施工过程更加简单，工艺技术要求较低，因此可以大大缩短施工周期，降低保温工程的成本。
3、适应性强，使用范围广。
湿式保温海管可以适应各种不规则管道形状和复杂的海底环境，因此其使用范围更加广泛。
三、湿式保温海管配重层需解决的问题在海底管道的保温工程中，配重层是一个非常重要的环节。
由于海底管道在运输过程中受到水流和海水的冲击，容易发生滑动和脱落的情况，因此保温层之间的配重层具有非常重要的作用。
现有的湿式保温海管在配重层防滑脱方面存在以下问题需要解决：1、配重层黏结不牢固。
目前的湿式保温海管配重层，由于海水侵蚀，黏结层容易损坏，导致配重效果不明显，无法有效防止管道的滑动和脱落。
2、耐海水侵蚀能力差。
目前的湿式保温海管配重层材料常常无法抵御长期的海水侵蚀，导致材料脆化、掉落，从而影响了管道的保温效果和使用寿命。
管道防腐蚀保温、保冷技术概述
管道防腐保温、保冷技术概述1．释义绝热也常称为隔热，是保温、保冷的统称，习惯称为保温(热保温)、保冷(冷保温)。
从常温以上至1000℃以下的管道设备，进行外保护或涂装，为减少散热或降低表面温度而采取的措施称为隔热。
对常温以下的管道设备，进行保护或涂装，减少外部热量向内部侵入，防止外表面冷凝的措施称为保冷。
2．管道防腐保温、保冷层结构管道防腐保温、保冷是降低能耗，确保管道安全运行的重要手段。
(1)管道防腐保温、保冷，是由防腐层—保温层-防护层组成的复合结构。
防腐层是指具有防腐性能的防腐层或热熔胶层；保温层是指泡沫塑料层；防护层是指聚乙烯塑料层。
国内外常用的埋地钢质管道外防腐涂层包括：沥青涂料、煤焦油磁漆、环氧煤沥青涂料、环氧粉末涂料、聚乙烯、TO树脂防腐涂料等。
因硬聚氨酯泡沫塑料具有密度小、导热系数低、成型工艺简单等特点，广泛应用于油田、输油管道的保温工程，在各类繁多的保温材料中逐渐占据了主导地位。
埋地输油管道的实际保温效果能否达到预定指标，取决于保温层的防水性，而保温材料的多孔性使其吸水性强。
对这类保温材料要外包防水层。
国内管道采用泡沫塑料作保温层的外防护层，称为“管中管”，亦称为“黄夹克”。
这种泡沫塑料的生产工艺成熟，生产效率高。
泡沫护套防腐保温系统的可靠性和安全性取决于补口部分是否可靠，国内先后采用了玻璃钢、石油沥青玻璃布、聚乙烯胶带、聚乙烯电熔补口套及聚乙烯热收缩带等补口材料。
(2)防腐层的材料和厚度应由设计确定，但厚度不应小于80μm。
(3)保温层厚度应通过经济厚度计算确定，但不应小于25mm。
(4)保护层厚度应根据管径和施工工艺确定，但不应小于1．2 mm。
(5)防腐保温层的端面必须用防水帽密封防水。
深海管道保温及防护技术简介
SiO2气司
气凝胶试件
基地管道公司
基地管道公司
气凝胶/纳米孔绝热
相同热特性下的 保温材料厚度 比较(mm)
珍珠岩
2mm~10mm 厚度的覆盖层
50
聚氨酯泡沫
气凝胶
180°C, 6” 管
40 石棉 玻璃棉
气凝胶 10350
10
20 无碱玻璃纤维
0.10～0.12 1700 平管、立管、补口
基地管道公司
深水保温材料常规性能参数
序号 1 2 3
检验项目 导热系数 吸水率 流体静力强度
序号 8 9 10
检验项目 弹性模数 热膨胀系数 玻璃态转化温度
序号 15 16 17 硬度
检验项目 抗压模量 附着力
4
5 6 7
比热
密度 拉伸性能 屈服强度/断裂强度
聚氨酯系列保温产品主要性能
产品 涂敷方法 最高工作温度（℃） 最大工作水深（m） 密度（kg/m3） 导热系数（W/m.k） 比热（J/kg.k） 主要用途
实心聚氨酯 SPU 模制 100 3000 1150 0.195 1800 管道补口 模制 110 250～300 700
聚氨酯复合涂层体系 GSPU 模制 110 3000 780～850 0.145～0.165 1700 平管、立管、补口
基地管道公司
基地管道公司
化学性质稳定
耐高温(600℃) 抗压强度高(14－124MPa) 密度低(0.32－0.6 g/m3) 完美球形 润滑性好 流动性好 低比表面积
基地管道公司
SPU/GSPU保温
SPU/GSPU 管道保温生产流程图
基地管道公司
基地管道公司
深海管道保温和防护技术简要介绍
管道防护
立管和管道涡激振动抑制：
目前有多种形式的海洋工程结构物用于海底油气资源的 勘探和开发，但无论采用何种类型的结构物，都需要立管 的参与，完成输油、采油、钻探、注水等重要功能。
处于海洋环境中的立管，在水流作用下会产生涡激振动 （Vortex Induced Vibration，简称VIV），VIV会加速立 管的疲劳损伤，导致立管断裂。
最高工作温度（℃） 100
最大工作水深（m）
3000
密度（kg/m3）
1150
导热系数（W/m.k） 0.195
比热（J/kg.k）
1800
主要用途
管道补口
聚氨酯复合涂层体系
SPU 模制 110 250～300 700 0.10～0.12 1700 平管、立管、补口
GSPU 模制 110 3000 780～850 0.145～0.165 1700 平管、立管、补口
充分混合
模
后脱泡
具
后 熟 化
螺旋列板成型工艺图
升 温
脱 模
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安装方法 选用耐海水腐蚀、高强 度、易工的条带， 采用合适的设备将螺旋 列板固定在立管外侧。
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谢谢！
深海管道保温 和防护技术简要介绍
目录 海底管道保温及面临问题 （一）SPU/GSPU保温 （二）多层 PP 保温 （三）气凝胶/真空板绝热 （四）管道防护
海底管道保温及面临问题
双层钢管保温 单层钢管保温 面临问题
防腐 防水/绝热 抗压 寿命
深海管道保温
深海环境的温度、压力、海水流速等与表层海水不同， 因而具有其独特的环境特性。
检验项目 抗压模量 硬度 附着力 阴极剥离 热老化-水中和空气中 单轴压缩蠕变 流体静力蠕变
海洋工程管线保温节能技术分析
海洋工程管线保温节能技术分析摘要：海洋工程在我国经济发展中发挥着十分重要的作用，通过相关研究显示，海洋工程管线保温介质存在着临界半径、经济厚度等现象。
本文从海洋工程管线保温节能技术原理入手，接着阐述了海洋工程管线保温电伴热节能技术，最后总结了全文，旨在为推动海洋工程管线保温节能技术得到更好的发展提供参考意见。
关键词：海洋工程；管线保温；节能技术；工作原理前言海洋工程管线保温施工在整个工程建设中属于关键部分，由于海洋工程特殊的施工环境，普遍存在着工作环境温度变化大。
依据相关数据显示，部分沿海地区的温度在-20℃。
在温度极低的情况下，会影响管线输送的稳定性与可靠性，甚至伴随着管线内介质凝固、管线断裂等现象。
因此，为了确保海洋工程管线稳定运行，必须要强化管线保温设计。
1 海洋工程管线保温技能技术原理结合相关资料显示，我国目前海洋工程在其运行中管线普遍采用的是电伴热保温措施，在特殊场合下，可以将保温介质保温、电伴热保温节能技术两者并用的方式。
保温介质保温主要是借助保温介质，玻璃棉、岩棉等低导热系数，以此将管道内的流体介质热损失量降到最低。
电伴热保温节能技术通过利用电能，补充管道内介质损失的热量，将温度维持在合理的范围内。
基于海洋工程的特殊性，其管线熟练较大，不管是选择何种保温方式，均会导致能量消耗较大，因此必须要重视海洋工程管线保温工作。
2 海洋工程管线保温介质保温节能技术2.1 临界保温半径以下图1为例，通过分析其管道保温层每米的总热阻计算公式，能够发现在保温层厚度增加的同时，保温层的热阻越大，保温层外表面的热阻就较低。
从计算式的基础上推算，能够发现其中存在着一个最大的热损失值，此阶段的热阻最小。
图1 管道保温层结构示意图图2 海洋工程管线保温电伴热结构示意图最小半径总热阻内的保温层半径为，临界半径为：。
若是热损失最大，总热阻就最小。
因此，能够得知在保温层半径小于临界半径时，会导致保温层的厚度热损失较大。
深海海底管道建设与维护技术研究
深海海底管道建设与维护技术研究深海海底管道的建设与维护是海洋工程领域的重要课题，它对于国家能源战略和海洋资源开发有着重大意义。
本文将对深海海底管道建设与维护技术进行研究，探讨其应用、挑战和发展方向。
在深海地区，海底管道是传输油气、水、电力和信息等重要资源的主要方式之一。
由于深海环境的极端恶劣特性，如高压、低温、海底地震、海底沉积物移动等，深海海底管道建设与维护面临许多挑战。
为了确保管道的安全运行和高效利用，科学技术人员们开展了广泛的研究工作。
首先，深海海底管道的建设需要考虑设计和材料选择。
高品质的管道设计与材料也是确保海底管道安全运行的重要措施。
为了满足设计要求，抗应力开裂、腐蚀和高温性能可以进一步改进。
此外，进一步分析管道对地震和其他自然灾害的抗性，并在设计中加入相应的自适应措施，以提高其抗震性和防灾能力。
其次，深海海底管道的施工技术是实现管道建设的核心环节。
深海海底管道施工的要求更为复杂，需要克服水深、水压和海底地貌等挑战。
目前，常用的施工方法包括浮式平台架设、水下焊接、定向钻探、管道铺设等。
在施工期间，科学技术人员们还需要开展难题解决研究，如如何在复杂海底地质条件下准确判定钢管的进程定位和保持偏差较小等。
第三，深海海底管道的维护技术对于管道的长期运行至关重要。
深海环境的恶劣条件使得管道容易受到腐蚀、损坏和海底地震等自然灾害的影响。
因此，定期检查和维护管道是必不可少的。
目前，测量技术、检测技术和维修技术等方面的研究进展迅速，如超声波检测、电磁检测、水下机器人技术等。
这些技术可以有效地检测管道的健康状态并准确发现潜在问题，为维护工作提供了有力的支持。
此外，深海海底管道建设与维护还面临一些挑战和未来发展方向。
首先是环保问题。
深海海底管道建设和维护会对生态环境带来一定的影响，如底栖生物的生存和海底地质的稳定性。
因此，在管道建设和维护过程中需注意环保问题，并采取相应的措施减小对环境的影响。
其次是管道的智能化发展。
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化学性质稳定
耐高温(600℃)
抗压强度高(14－124MPa)
密度低(0.32－0.6 g/m3)
完美球形 润滑性好 流动性好 低比表面积
SPU/GSPU保温
SPU/GSPU 管道保温生产流程图
基地管道公司
基地管道公司
聚氨酯系列保温产品主要性能
产品
实心聚氨酯
涂敷方法 最高工作温度（℃） 最大工作水深（m） 密度（kg/m3） 导热系数（W/m.k） 比热（J/kg.k） 主要用途
管道防护
立管和管道涡激振动抑制：
目前有多种形式的海洋工程结构物用于海底油气资源的 勘探和开发，但无论采用何种类型的结构物，都需要立管 的参与，完成输油、采油、钻探、注水等重要功能。
处于海洋环境中的立管，在水流作用下会产生涡激振动 （Vortex Induced Vibration，简称VIV），VIV会加速立 管的疲劳损伤，导致立管断裂。
3000以上 900 0.21 2000
发泡聚丙烯 挤出 120 600
650～750 0.15-0.18
1680
玻璃微珠复合聚丙烯 挤出 140 3000
670～820 0.15 – 0.18
1700
主要用途
平管/立管/补口 平管/立管/补口 平管/立管/补口
气凝胶/真空板绝热
气凝胶的纳米多孔网络结构使之具有极低的热传导。它 在常温常压下热导率为0.013W/m.K，。它可广泛用于国 防军工、飞机、潜艇、石油运输、冶金、化工等工业管 道及汽车、家用保温隔热。
序号 1 2 3 4 5 6 7
检验项目 导热系数 吸水率 流体静力强度 比热 密度 拉伸性能 屈服强度/断裂强度
序号 8 9 10 11 12 13 14
检验项目 弹性模数 热膨胀系数 玻璃态转化温度 固化放热量 冲击强度 耐热冲击 10%应变时的抗压强度
序号 15 16 17 18 19 20 21
深海恶劣的服役环境对保温材料提出了更高的要求， 因此海底管道的保温材料必须具有如下性能：①导热系数 小；②耐高静水压的能力以及在长时间服役条件下保持良 好的性能；③施工方便；④足够强度抵抗预制和敷设过程 中各种载荷的能力和耐腐蚀能力。
深水海管常用复合聚氨酯（SPU）、玻璃微珠复合聚 氨酯（GSPU）、多层聚丙烯复合涂层结构以及气凝胶、真 空绝热等进行保温。
检验项目 抗压模量 硬度 附着力 阴极剥离 热老化-水中和空气中 单轴压缩蠕变 流体静力蠕变
多层 PP 保温
基地管道公司
基地管道公司
聚丙烯系列保温产品主要性能
产品性能 涂敷方法 最高工作温度（℃） 最大工作水深（m） 密度（kg/m3） 导热系数（W/mk） 比热（J/kg.k）
实心聚丙烯 挤出 140
复合聚氨酯（SPU）
复合聚氨酯是指在聚氨酯塑料中添加空心聚合物形成 的保温涂层，该类型保温涂层可适用的最大水深在250米 左右。长期最大使用温度为100℃。
制备复合聚氨酯（SPU）所需的主要原料为多异氰酸 酯、多元醇、扩链剂、硫化剂、偶联剂及其它助剂等。
玻璃微珠复合聚氨酯（GSPU）是指在聚氨酯塑料中添 加直径约30～100微米的空心玻璃微珠（壁厚几个微米） 形成的保温涂层，该类型保温涂层可适用的最大水深在 3000米左右。长期最大使用温度为100℃。
模制 100 3000 1150 0.195 1800 管道补口
聚氨酯复合涂层体系
SPU 模制 110 250～300 700 0.10～0.12 1700 平管、立管、补口
GSPU 模制 110 3000 780～850 0.145～0.165 1700 平管、立管、补口
深水保温材料常规性能参数
基地管道公司
SiO2气凝胶模型
SiO2气凝胶制备工艺过程
基地管道公司
气凝胶试件
基地管道公司
气凝胶/纳米孔绝热
聚氨酯泡沫
▪ 2mm~10mm
厚度的覆盖层
相同热特性下的 保温材料厚度 比较(mm)
珍珠岩 50
气凝胶
180°C, 6” 管
40
石棉 玻璃棉
气凝胶
10350 10
20 无碱玻璃纤维
基地管道公司
深海管道保温 和防护技术简要介绍
目录 海底管道保温及面临问题 （一）SPU/GSPU保温 （二）多层 PP 保温 （三）气凝胶/真空板绝热 （四）管道防护
海底管道保温及面临问题
双层钢管保温 单层钢管保温 面临问题
防腐 防水/绝热 抗压 寿命
深海管道保温
深海环境的温度、压力、海水流速等与表层海水不同， 因而具有其独特的环境特性。
液态硅化合物首先与能快速蒸发的液体溶剂混合，形成 凝胶，然后将凝胶放在一种类似加压蒸煮器的仪器中干 燥，并经过加热和降压，形成多孔海绵状结构。
制备一般可分为三个步骤：即形成有机凝胶、超临界干 燥和炭化。其中有机凝胶的形成可得到具有三维空间网 络状的结构凝胶；超临界干燥可以维持凝胶的织构而把 孔隙内的溶剂脱除；炭化使得凝胶织构强化，增加了机 械性能，并保持有机凝胶织构。
相比于浅水区，深水环境中的立管更易产生涡激振动， 因此采用合适的装置抑制立管的涡激振动，降低其对立管 的危害，对深海油气资源的勘探开发有着深远的意义。
重要参数： 1) 头数 2) 列板高度 3）螺距
专用原材料的研制； 模具研制； 螺旋侧板成型装备及工艺技术； 涡激振荡装置安装技术。
聚醚/酯多元醇 二异异氰氰酸酸酯酯 扩链剂 催化剂等助剂
充分混合
模
后脱泡
具
后 熟 化
螺旋列板成ห้องสมุดไป่ตู้工艺图
升 温
脱 模
31
安装方法
选用耐海水腐蚀、高强 度、易加工的条带，
采用合适的设备将螺旋 列板固定在立管外侧。
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