海洋高压输油胶管的研制开发
一、概述
石油是人类赖以生存和发展的重要能源。无论是陆地石油还是海洋石油都涉及
到原油的输出问题，常见的运输方式有铁路运输、公路运输、水运和管道运输。可
以说，原油和成品油的运输一直是制约石油工业发展的关键因素之一。通过近几十
年的发展，管道运输己成为原油和成品油主要的运输方式.
长期以来，国内外输油管线普遍使用的是钢制管线。从近十多年的发展来看，
长距离输油管道的发展趋势是建设大口径、高压力，超长度的大型输油管道，这将
刺激对高强度，高韧性及可焊性良好的管材的需求。在我国主要使用的是X20-x40
号钢，如采用X60以上等级的钢材，主要依赖进口，花费大量外汇.根据管道运输
的发展趋势.分析国内钢材生产的现状，选择开发能够满足大口径、高压力、超长
度要求的柔性橡胶软管部分替代钢管是一个发展趋势，而且还可以克服钢管作为输
油管道存在钢管铺设受地形、地物的限制较多，不适宜于沟槽等非平面地质条件下
的铺设;钢管需阴极保护，增加运行成木，俐管重里大，单位长度短，施工安装费
用高等弊端。
通过近一个世纪的开发利用，陆地石油资源已日趋减少，我国近海海域具有丰
富的油气资源，渤海湾将成为21世纪中国北方重要能源基地.海洋石油的迅猛发展
将进一步增加对输油管道和液压系统连接管的需求。开发的海洋高压输油胶管，可
在浅海沟槽地带随地质情况铺设，实现输油管道柔性铺设.能有效防止事故发生，
为实施海洋石油开发战略提供新型的配套管件.因此，海洋高压输油胶管的成功研
制顺应了21世纪我国海洋石油开发战略中提出的重点开发近海和浅海油田的需要。
二、海洋高压输油胶管的基本结构及技术内容
I .基本结构
海洋高压输油胶管是经过特殊的配方设计、采用白主开发的大直径、耐高压、
大长度钢丝缠绕工艺等创新技术制造，基木结构由内胶层、钢丝增强层、钢丝层间
的中胶层、外胶层组成。
胶管总成采用端口扩孔、抗拔脱和密封新技术加工而成。
2、生产技术
本项目海洋高压输油胶管的生产工艺路线采用硬芯法胶管施工工艺，开发具有特殊结构的大口径、高压力、大长度海洋高压输油胶管.其内胶层结
构以丁睛橡胶、氢化丁睛橡胶为主要材料、中胶层由丁膀橡胶、改性高效粘合剂、
多效助剂等配炼而成:钢丝增强层采用自主开发的大口径、耐高压、大长度钢丝缠
绕工艺制成:外胶层以氯丁橡胶、丁苯橡胶为主要原料，配以纳米材料制成:胶管
端部采用扩孔放射技术，配以特殊结构的胶管接头总成。
（1）胶料配方设计
内胶层配方设计:
海洋高压输油胶管输送介质为原油.而原油中富含硫化氢、二氧化碳、甲烷气
体，具有强腐蚀性。传统的耐油橡胶丁肠橡胶、氟橡胶受硫化氢、二氧化碳、甲烷
等的作用很快被破坏，而氧化f睛橡胶在卜述介质中的综合性能优于丁精橡胶和氟
橡胶。故而内胶层主体胶料以丁睛橡胶和氢化丁睛橡胶并用，过氧化物硫化、间甲
白直接粘合体系与改进胶粘剂并存，与其它配合剂混配，使制成的胶管内层胶满足
在一40`120℃石油基介质中长期使用。
中胶层配方设计:
中胶层主要起两个作用:一是把钢丝层粘合成一个整休，使其不致于松散，再
就是隔离各钢丝层，防L卜在脉冲压力下各层钢丝之间的相互磨擦，造成胶管早期泄
漏损坏。因此，中胶胶料必须具有良好的流动性、粘合性。中胶配方设计时.采用
丁睛橡胶和高效的粘合剂As及其它配料，按一定比例混配，满足大口径、耐高压、
大长度钢丝缠绕工艺要求。
外胶层配方设计:
外胶层是整个胶管的外保护层.由于长期与恶劣的环境接触，因此胶管的外
层设计就显得尤为重要。在设计过程中，我们根据海洋输油胶管的使用环境，外胶
配方采用了氛丁橡胶、丁苯橡胶并用，高效粘合剂，强力抗臭氧防老剂和石腊并用，
选用纳米材料作硫化剂，利用纳米材料具有的尺寸效应和表面效应，提高胶料的物
理机械性能，以满足使用要求。同时，我们在此基础上，又对外胶辅以新保护一
一即采用新型外包覆材料(利用高耐磨、耐高低温玻璃纤维擦胶布)使之硫化时与
胶管外胶层溶为一体，增强胶管的抗冲击、耐磨、耐压性能。
(2)开发了大口径、耐高压、大长度钢丝缠绕专有设备、配套设备及专有工艺
技术
国内尚无生产使用此类大口径、耐高压、大长度钢理缠绕胶管的专有设备、配
套设备及专有工艺技术.借鉴多年来开发、生产的经验，改变传统缠绕设备的口型、
芯型无法保证大口径、耐高压、大长度增强钢丝缠绕质量，由口型、芯型的相对动
态操作变为相对静态操作，从根本上解决了钢丝缠绕质量。
大口径、耐高压、大长度钢丝缠绕工艺的另一问题是钢丝予定型导向难以掌握。
为此，研制开发出适合大口径、耐高压、大长度钢丝缠绕予定型设备，并在此基础
上，设计、开发、研制出适合大口径、超高压、大长度海洋输油高压胶管生产的280
锭钢丝缠绕设备。
为适应海洋输油管道的清管工作要求，保证整条管线及接头内径一致，以便清
管工作顺利进行，这就要求胶管两端端口向外呈放射状。从而开发海洋高压输油胶
管端口扩孔新工艺，以满足胶管对接时内部孔径一致，适应原油、成品油输油及清
管工作需要。
(3)开发大口径、耐高压、大长度钢丝缠绕胶管总成对接设备
大口径，耐高压、大长度海洋高压输油胶管的成功研制，为替代钢制管线海洋
原油输送提供了保障.成为“无限长”生产，胶管对接如何实现?承受钱海波浪力
强大冲击，传统的总成扣压无法保证浅海区域的恶劣环境，设计人员突破原总成扣
压的思路，采用分段承重的特殊方式设计总成接头芯杆和外套，抗拔脱和密封相结
合，保证海洋高压输油胶管承受浅海区域恶劣环境不受损坏。
传统的总成扣压装置为锁头式，不适合大口径、耐高压、大长度海洋高压输油
胶管对接，将整体模块推移改为分体模块纵向推移。样机试验，证明此方案可行，
从根本土解决海洋高压输油胶管实现“无限长”生产。
(4)确定全新的大口径、超长胶管的硫化工艺
胶管硫化一直以来是整个行业较难控制的，这一过程既复杂又难以掌握，橡胶
的交联反应在一定温度、时间和压力条件下完成，50米长硫化罐温度、压力分布取
决子蒸汽各段的输入。为此，设计人员通过计算，设if一各段燕汽输入通道孔径及罐
内蒸汽分配装置，使硫化罐内温度、压力达到平衡，保证了产品硫化过程中的质量
控制。
(5)产品检测
研制开发的海洋高压输油胶管经化学工业胶管和胶布制品质量检测中心、辽河
管道设计研究院、大连理工大学检验，各项指标完全符合本企业制定的技术标准及
油田的使用要求。
结论:海洋高压输油胶管具有优良的耐热油、耐高压及耐腐蚀性能，实现了弹
性铺设且可以拆迁重复利用，大大减少施工投资和运行费用，竞争优势明显，是钢
制管材及输油管线的理想替代品。在浅海油田铺设一条口径,P6时，距离为1000米
的钢制输油管道.一次性投资约为900万元，如果油区内相隔不远有5口井，总投
入为4000多万元，而采用海洋高压输油胶管总投资仅为1500万元.可节省2500
万元。

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