一种二维编织复合纤维输油管及制造方法与流程

1.本发明属于输油管技术领域，具体涉及一种二维编织复合纤维输油管及制造方法。


背景技术：

2.随着我国经济的快速发展，管道运输业作为现代化的标志之一，进入了快速发展时期。利用管道输送油气具有安全可靠、成本低、效率高的优势，因而得到了广泛应用。
3.传统的管道运输通常采用金属管道进行运输，例如钢管，但是金属管道存在制作和维修成本高、易腐蚀、金属污染环境的缺陷，因此非金属管道应运而生。非金属管道中包含一种纤维增强管道，利用纤维增强复合材料套于外部钢管内部形成复合管道，该复合管道具有耐腐蚀性好、生产成本低的优势，而被广泛应用。
4.但是现有的纤维增强管道中大都只采用一种纤维制造，因此无法得到综合性能优异的复合纤维输油管。
5.基于以上问题，本技术提出一种二维编织复合纤维输油管及制造方法，复合纤维输油管中的内衬管由若干复合纤维层组成，复合纤维层由碳纤维、玻璃纤维进行二维编织缠绕而成，从而使形成的复合纤维输油管包含了碳纤维、玻璃纤维，玻璃纤维的抗拉强度和弹性模量相对较低，但其延伸率较高、价格低廉，碳纤维的抗拉强度和弹性模量较高，但其延伸率较低、抗冲击性能和断裂韧性较差，因此两种纤维材料混合编织可使二者的优势互补，得到综合性能优异的碳纤维/玻璃纤维复合纤维输油管，其增强了输油管的多方向力学性能，降低了输油管的重量，同时也使输油管具有较好的环向抗压强度以及径向抗压强度。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种二维编织复合纤维输油管及制造方法。
7.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.一种二维编织复合纤维输油管，包括钢管以及套在钢管内部的内衬管；
9.所述内衬管包括沿径向方向分布的若干复合纤维层，所述复合纤维层由复合纤维单层织物进行螺旋缠绕而成，相邻复合纤维层的螺旋缠绕方向相反；
10.相邻复合纤维层之间浸润第一粘结材料；
11.所述复合纤维单层织物呈二维三轴编织结构，轴向纤维束为碳纤维，倾斜的编织纤维束为玻璃纤维。
12.优选的，所述第一粘结材料为热固性树脂。
13.优选的，所述复合纤维单层织物的编织角α为63
°
～67
°
，编织角α为轴向纤维束与编织纤维束之间的夹角。
14.优选的，所述复合纤维单层织物的花节长度h为5.0mm，花节长度h为同一根轴向纤维束上相邻编织交叉点之间的距离。
15.优选的，所述复合纤维单层织物的厚度为0.4mm、面密度为0.442kg
·
m-2
、编织物密度为15根/cm2；其中面密度为每平方米的重量，编织物密度为每平方厘米编织物内编织纱的根数。
16.优选的，所述复合纤维单层织物中，碳纤维和玻璃纤维的重量比为1：2～1：5。
17.优选的，所述内衬管的壁厚为钢管壁厚的1/8～3/8。
18.优选的，所述内衬管中复合纤维层的层数为4～6层。
19.优选的，相邻复合纤维层螺旋缠绕时的交叉角度β为90
°
～120
°
。
20.优选的，所述内衬管的外侧壁上设置有由纱线缠绕而成的纱线层。
21.优选的，所述纱线层与相邻的复合纤维层之间浸润第二粘结材料。
22.优选的，所述第二粘结材料为热固性树脂。
23.本发明提供一种二维编织复合纤维输油管的制造方法。
24.一种二维编织复合纤维输油管的制造方法，包括以下步骤：
25.步骤1：将碳纤维、玻璃纤维编织为二维三轴编织结构的复合纤维单层织物，其中碳纤维作为轴向纤维束、玻璃纤维作为编织纤维束；
26.步骤2：对气囊进行注气，使其形成圆柱状结构的内衬管模具，其中内衬管模具的外径与内衬管的内径一致；
27.步骤3：在内衬管模具上沿径向向外依次螺旋缠绕多层复合纤维单层织物，从而形成多层复合纤维层；
28.后一层复合纤维层进行螺旋缠绕之前，在前一层复合纤维层的外壁上涂抹热固性树脂；
29.通过热固性树脂粘结的多层复合纤维层形成内衬管；
30.步骤4：对气囊进行泄气处理，将内衬管抽出；
31.步骤5：将内衬管套入钢管内形成复合纤维输油管。
32.本发明还提供一种二维编织复合纤维输油管的制造方法。
33.一种二维编织复合纤维输油管的制造方法，包括以下步骤：
34.步骤1：将碳纤维、玻璃纤维编织为二维三轴编织结构的复合纤维单层织物，其中碳纤维作为轴向纤维束、玻璃纤维作为编织纤维束；
35.步骤2：对气囊进行注气，使其形成圆柱状结构的内衬管模具，其中内衬管模具的外径与内衬管的内径一致；
36.步骤3：在内衬管模具上沿径向向外依次螺旋缠绕多层复合纤维单层织物，从而形成多层复合纤维层；
37.后一层复合纤维层进行螺旋缠绕之前，在前一层复合纤维层的外壁上涂抹热固性树脂；
38.步骤4：在最外层复合纤维层的外壁上涂抹热固性树脂；
39.步骤5：在最外层复合纤维层的外壁面上缠绕纱线以形成纱线层；
40.通过热固性树脂粘结的多层复合纤维层以及纱线层形成内衬管；
41.步骤6：对气囊进行泄气处理，将内衬管抽出；
42.步骤7：将内衬管套入钢管内形成复合纤维输油管。
43.本发明的有益效果是：
44.(1)本发明复合纤维输油管中的内衬管由若干复合纤维层组成，复合纤维层由碳纤维、玻璃纤维进行二维编织缠绕而成，从而使形成的复合纤维输油管包含了碳纤维、玻璃纤维，玻璃纤维的抗拉强度和弹性模量相对较低，但其延伸率较高、价格低廉，碳纤维的抗拉强度和弹性模量较高，但其延伸率较低、抗冲击性能和断裂韧性较差，因此两种纤维材料混合编织可使二者的优势互补，得到综合性能优异的碳纤维/玻璃纤维复合纤维输油管，其增强了输油管的多方向力学性能，降低了输油管的重量，同时也使输油管具有较好的环向抗压强度以及径向抗压强度。
45.(2)本发明复合纤维输油管具有耐高温、耐腐蚀、轻量化特性，其内衬管由若干层二维编织的复合纤维单层织物缠绕形成的复合纤维层组成，同时复合纤维层的使用，使其应用在高温环境中受热变形较小，其使用寿命得到明显提高。
附图说明
46.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
47.图1是本发明实施例1或实施例2或实施例3中二维编织复合纤维输油管的径向剖视图；
48.图2是本发明中内衬管的结构示意图；
49.图3是本发明中复合纤维单层织物的单元格示意图；
50.图4是本发明实施例4或实施例5或实施例6中二维编织复合纤维输油管的径向剖视图；
51.图5是本发明实施例7或实施例8或实施例9中使用的气囊的结构示意图；
52.其中：
53.1-钢管，2-复合纤维层，3-轴向纤维束，4-编织纤维束，5-纱线层，6-气囊。
具体实施方式
54.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
55.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
56.在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
57.本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
58.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
59.实施例1：
60.如图1所示，一种二维编织复合纤维输油管，包括钢管1以及套在钢管1内部的内衬管；
61.所述内衬管包括沿径向方向分布的若干复合纤维层2，所述复合纤维层2由复合纤维单层织物进行螺旋缠绕而成，相邻复合纤维层2的螺旋缠绕方向相反，例如最内侧的复合纤维层2由复合纤维单层织物进行顺时针螺旋缠绕而成，则下一层复合纤维层2则由复合纤维单层织物进行逆时针螺旋缠绕而成，以此类推；
62.相邻复合纤维层2之间浸润第一粘结材料；
63.如图3所示，所述复合纤维单层织物呈二维三轴编织结构，轴向纤维束3为碳纤维，倾斜的编织纤维束4为玻璃纤维，其中倾斜的编织纤维束4以2
×
2模式编织；本技术中复合纤维单层织物为二维编织，二维编织技术成熟，采用现有的编织设备就能进行本技术中复合纤维单层织物的编织，例如，采用现有的120锭红旗牌卧式圆形二维编织机，经过调试和织物编织角测量，设定编织机编织速度和织物牵伸速度分别为50r/min和70mm/min左右，就能完成本技术中复合纤维单层织物的编织，在此不再赘述其具体的编织过程。
64.碳纤维是一种具有耐高温、抗摩擦、导电、导热、耐腐蚀、高强度、高模量、质轻等优点的新型纤维材料，外形呈纤维状、柔软，可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，它比有机纤维耐温高且电绝缘性好，具有不燃、抗腐、隔热、隔音性好、机械强度高、抗拉强度高等优点。
65.其中玻璃纤维的抗拉强度和弹性模量虽然相对较低，但其延伸率较高，价格低廉；碳纤维的抗拉强度和弹性模量较高，但其延伸率较低，抗冲击性能和断裂韧性较差。本技术中将碳纤维、玻璃纤维进行二维混合编织形成复合纤维单层织物，可使二者的优势劣势互补，综合两种纤维各自的优点，在进一步减重基础上，提高内衬管的抗冲击性能，得到综合性能优异的碳纤维/玻璃纤维复合纤维输油管，其增强了输油管的多方向力学性能，降低了输油管的重量，同时也使输油管具有较好的环向抗压强度以及径向抗压强度。
66.本技术复合纤维输油管具有耐高温、耐腐蚀、轻量化特性，同时复合纤维层2的使用，使其应用在高温环境中受热变形较小，其使用寿命得到明显提高。
67.优选的，所述第一粘结材料为热固性树脂。每一层复合纤维层2表面都涂抹一层热固性树脂，热固性树脂固化后可以增强复合纤维层与复合纤维层之间的粘接强度，防止纤维层发生位移，树脂固化后能够使各层之间粘结的很牢固。
68.实施例2：
69.如图1所示，一种二维编织复合纤维输油管，包括钢管1以及套在钢管1内部的内衬管；
70.所述内衬管包括沿径向方向分布的若干复合纤维层2，所述复合纤维层2由复合纤维单层织物进行螺旋缠绕而成，相邻复合纤维层2的螺旋缠绕方向相反，例如最内侧的复合纤维层2由复合纤维单层织物进行顺时针螺旋缠绕而成，则下一层复合纤维层2则由复合纤维单层织物进行逆时针螺旋缠绕而成，以此类推；
71.相邻复合纤维层2之间浸润第一粘结材料；
72.如图3所示，所述复合纤维单层织物呈二维三轴编织结构，轴向纤维束3为碳纤维，倾斜的编织纤维束4为玻璃纤维。
73.优选的，所述第一粘结材料为热固性树脂。每一层复合纤维层2表面都涂抹一层热固性树脂，热固性树脂固化后可以增强复合纤维层与复合纤维层之间的粘接强度，防止纤维层发生位移，树脂固化后能够使各层之间粘结的很牢固。
74.优选的，如图3所示，所述复合纤维单层织物的编织角α为63
°
～67
°
，编织角α为轴向纤维束3与编织纤维束4之间的夹角。
75.优选的，如图3所示，所述复合纤维单层织物的花节长度h为5.0mm，花节长度h为同一根轴向纤维束3上相邻编织交叉点之间的距离。
76.优选的，所述复合纤维单层织物的厚度为0.4mm、面密度为0.442kg
·
m-2
、编织物密度为15根/cm2；其中面密度为每平方米的重量，编织物密度为每平方厘米编织物内编织纱的根数。
77.优选的，所述复合纤维单层织物中，碳纤维和玻璃纤维的重量比为1：2～1：5。
78.实施例3：
79.如图1所示，一种二维编织复合纤维输油管，包括钢管1以及套在钢管1内部的内衬管；
80.所述内衬管包括沿径向方向分布的若干复合纤维层2，所述复合纤维层2由复合纤维单层织物进行螺旋缠绕而成，相邻复合纤维层2的螺旋缠绕方向相反，例如最内侧的复合纤维层2由复合纤维单层织物进行顺时针螺旋缠绕而成，则下一层复合纤维层2则由复合纤维单层织物进行逆时针螺旋缠绕而成，以此类推；
81.相邻复合纤维层2之间浸润第一粘结材料；
82.如图3所示，所述复合纤维单层织物呈二维三轴编织结构，轴向纤维束3为碳纤维，倾斜的编织纤维束4为玻璃纤维。
83.优选的，所述第一粘结材料为热固性树脂。每一层复合纤维层2表面都涂抹一层热固性树脂，热固性树脂固化后可以增强复合纤维层与复合纤维层之间的粘接强度，防止纤维层发生位移，树脂固化后能够使各层之间粘结的很牢固。
84.优选的，如图3所示，所述复合纤维单层织物的编织角α为63
°
～67
°
，编织角α为轴向纤维束3与编织纤维束4之间的夹角。
85.优选的，如图3所示，所述复合纤维单层织物的花节长度h为5.0mm，花节长度h为同一根轴向纤维束3上相邻编织交叉点之间的距离。
86.优选的，所述复合纤维单层织物的厚度为0.4mm、面密度为0.442kg
·
m-2
、编织物密度为15根/cm2；其中面密度为每平方米的重量，编织物密度为每平方厘米编织物内编织纱的根数。
87.优选的，所述复合纤维单层织物中，碳纤维和玻璃纤维的重量比为1：2～1：5。
88.优选的，所述内衬管的壁厚为钢管1壁厚的1/8～3/8。
89.优选的，所述内衬管中复合纤维层2的层数为4～6层。
90.优选的，如图2所示，相邻复合纤维层2螺旋缠绕时的交叉角度β为90
°
～120
°
。
91.实施例4：
92.如图4所示，一种二维编织复合纤维输油管，包括钢管1以及套在钢管内部的内衬
管；
93.所述内衬管包括沿径向方向分布的若干复合纤维层2，所述复合纤维层2由复合纤维单层织物进行螺旋缠绕而成，相邻复合纤维层2的螺旋缠绕方向相反；
94.相邻复合纤维层2之间浸润第一粘结材料；
95.如图3所示，所述复合纤维单层织物呈二维三轴编织结构，轴向纤维束3为碳纤维，倾斜的编织纤维束4为玻璃纤维；
96.所述内衬管的外侧壁上设置有由纱线缠绕而成的纱线层5，该层主要起增强管道环向的抗压强度；其中纱线层5的纱线采用碳纤维，缠绕方向为顺时针方向缠绕(从缠绕首端望去)，纱线层5的厚度为3～5mm。
97.优选的，所述纱线层5与相邻的复合纤维层2之间浸润第二粘结材料。
98.优选的，所述第二粘结材料为热固性树脂。
99.优选的，所述第一粘结材料为热固性树脂。每一层复合纤维层2表面都涂抹一层热固性树脂，热固性树脂固化后可以增强复合纤维层与复合纤维层之间的粘接强度，防止纤维层发生位移，树脂固化后能够使各层之间粘结的很牢固。
100.实施例5：
101.如图4所示，一种二维编织复合纤维输油管，包括钢管1以及套在钢管内部的内衬管；
102.所述内衬管包括沿径向方向分布的若干复合纤维层2，所述复合纤维层2由复合纤维单层织物进行螺旋缠绕而成，相邻复合纤维层2的螺旋缠绕方向相反；
103.相邻复合纤维层2之间浸润第一粘结材料；
104.如图3所示，所述复合纤维单层织物呈二维三轴编织结构，轴向纤维束3为碳纤维，倾斜的编织纤维束4为玻璃纤维；
105.所述内衬管的外侧壁上设置有由纱线缠绕而成的纱线层5，该层主要起增强管道环向的抗压强度；其中纱线层5的纱线采用碳纤维，缠绕方向为顺时针方向缠绕(从缠绕首端望去)，纱线层5的厚度为3～5mm。
106.优选的，所述纱线层5与相邻的复合纤维层2之间浸润第二粘结材料。
107.优选的，所述第二粘结材料为热固性树脂。
108.优选的，所述第一粘结材料为热固性树脂。每一层复合纤维层2表面都涂抹一层热固性树脂，热固性树脂固化后可以增强复合纤维层与复合纤维层之间的粘接强度，防止纤维层发生位移，树脂固化后能够使各层之间粘结的很牢固。
109.优选的，如图3所示，所述复合纤维单层织物的编织角α为63
°
～67
°
，编织角α为轴向纤维束3与编织纤维束4之间的夹角。
110.优选的，如图3所示，所述复合纤维单层织物的花节长度h为5.0mm，花节长度h为同一根轴向纤维束3上相邻编织交叉点之间的距离。
111.优选的，所述复合纤维单层织物的厚度为0.4mm、面密度为0.442kg
·
m-2
、编织物密度为15根/cm2；其中面密度为每平方米的重量，编织物密度为每平方厘米编织物内编织纱的根数。
112.优选的，所述复合纤维单层织物中，碳纤维和玻璃纤维的重量比为1：2～1：5。
113.实施例6：
114.如图4所示，一种二维编织复合纤维输油管，包括钢管1以及套在钢管内部的内衬管；
115.所述内衬管包括沿径向方向分布的若干复合纤维层2，所述复合纤维层2由复合纤维单层织物进行螺旋缠绕而成，相邻复合纤维层2的螺旋缠绕方向相反；
116.相邻复合纤维层2之间浸润第一粘结材料；
117.如图3所示，所述复合纤维单层织物呈二维三轴编织结构，轴向纤维束3为碳纤维，倾斜的编织纤维束4为玻璃纤维；
118.所述内衬管的外侧壁上设置有由纱线缠绕而成的纱线层5，该层主要起增强管道环向的抗压强度；其中纱线层5的纱线采用碳纤维，缠绕方向为顺时针方向缠绕(从缠绕首端望去)，纱线层5的厚度为3～5mm。
119.优选的，所述纱线层5与相邻的复合纤维层2之间浸润第二粘结材料。
120.优选的，所述第二粘结材料为热固性树脂。
121.优选的，所述第一粘结材料为热固性树脂。每一层复合纤维层2表面都涂抹一层热固性树脂，热固性树脂固化后可以增强复合纤维层与复合纤维层之间的粘接强度，防止纤维层发生位移，树脂固化后能够使各层之间粘结的很牢固。
122.优选的，如图3所示，所述复合纤维单层织物的编织角α为63
°
～67
°
，编织角α为轴向纤维束3与编织纤维束4之间的夹角。
123.优选的，如图3所示，所述复合纤维单层织物的花节长度h为5.0mm，花节长度h为同一根轴向纤维束3上相邻编织交叉点之间的距离。
124.优选的，所述复合纤维单层织物的厚度为0.4mm、面密度为0.442kg
·
m-2
、编织物密度为15根/cm2；其中面密度为每平方米的重量，编织物密度为每平方厘米编织物内编织纱的根数。
125.优选的，所述复合纤维单层织物中，碳纤维和玻璃纤维的重量比为1：2～1：5。
126.优选的，所述内衬管的壁厚为钢管1壁厚的1/8～3/8。
127.优选的，所述内衬管中复合纤维层2的层数为4～6层。
128.优选的，如图2所示，相邻复合纤维层2螺旋缠绕时的交叉角度β为90
°
～120
°
。
129.实施例7；
130.实施例3中二维编织复合纤维输油管的制造方法，包括以下步骤：
131.步骤1：将碳纤维、玻璃纤维编织为二维三轴编织结构的复合纤维单层织物，其中碳纤维作为轴向纤维束、玻璃纤维作为编织纤维束；
132.复合纤维单层织物编织完成后，在后续螺旋缠绕之前，可根据需要裁剪为需要的宽度；
133.步骤2：对气囊6进行注气，使其形成圆柱状结构的内衬管模具，其中内衬管模具的外径与内衬管的内径一致；其中对气囊6充气使其成为内衬管模具是编织领域内现有的成熟技术，在此不再赘述气囊6的结构及充气或泄气过程的具体操作，气囊6的结构如图5所示；
134.步骤3：在内衬管模具上沿径向向外依次螺旋缠绕多层复合纤维单层织物，从而形成多层复合纤维层2；其中复合纤维层2各处的壁厚一致，其壁厚与复合纤维单层织物的厚度一致；
135.后一层复合纤维层进行螺旋缠绕之前，在前一层复合纤维层2的外壁上涂抹热固性树脂；通过热固性树脂提高相邻复合纤维层2之间的粘结；
136.其中最内侧的第一层复合纤维层为顺时针缠绕，第二层复合纤维层为逆时针缠绕，以此类推，进一步提高输油管环向的抗压强度；
137.通过热固性树脂粘结的多层复合纤维层2形成内衬管；
138.步骤4：对气囊6进行泄气处理，将内衬管抽出；
139.步骤5：将内衬管套入钢管1内形成复合纤维输油管。
140.实施例8：
141.实施例6中二维编织复合纤维输油管的制造方法，包括以下步骤：
142.步骤1：将碳纤维、玻璃纤维编织为二维三轴编织结构的复合纤维单层织物，其中碳纤维作为轴向纤维束、玻璃纤维作为编织纤维束；
143.复合纤维单层织物编织完成后，在后续螺旋缠绕之前，可根据需要裁剪为需要的宽度；
144.步骤2：对气囊6进行注气，使其形成圆柱状结构的内衬管模具，其中内衬管模具的外径与内衬管的内径一致；其中对气囊6充气使其成为内衬管模具是编织领域内现有的成熟技术，在此不再赘述气囊6的结构及充气或泄气过程的具体操作，气囊6的结构如图5所示；
145.步骤3：在内衬管模具上沿径向向外依次螺旋缠绕多层复合纤维单层织物，从而形成多层复合纤维层2；其中复合纤维层2各处的壁厚一致，其壁厚与复合纤维单层织物的厚度一致；
146.后一层复合纤维层进行螺旋缠绕之前，在前一层复合纤维层2的外壁上涂抹热固性树脂；通过热固性树脂提高相邻复合纤维层2之间的粘结；
147.其中最内侧的第一层复合纤维层为顺时针缠绕，第二层复合纤维层为逆时针缠绕，以此类推，进一步提高输油管环向的抗压强度。
148.步骤4：在最外层复合纤维层的外壁上涂抹热固性树脂；
149.步骤5：在最外层复合纤维层的外壁面上缠绕纱线以形成纱线层5，该层主要起增强管道环向的抗压强度；通过热固性树脂粘结的多层复合纤维层2以及纱线层5形成内衬管；
150.步骤6：对气囊6进行泄气处理，将内衬管抽出；
151.步骤7：将内衬管套入钢管1内形成复合纤维输油管。
152.实施例9：
153.实施例9中二维编织复合纤维输油管的制造方法，包括以下步骤：
154.步骤1：将碳纤维、玻璃纤维编织为二维三轴编织结构的复合纤维单层织物，其中碳纤维作为轴向纤维束、玻璃纤维作为编织纤维束；
155.其中碳纤维丝束中单丝数量为12k，平均纤维直径为10μm，拉伸强度为4000～4500mpa，弹性模量为200～250gpa，断裂伸长率为2.1％；
156.玻璃纤维丝束中单丝数量为12k，平均纤维直径为7μm，拉伸强度为4500～4900mpa，弹性模量为75～98gpa，断裂伸长率为4.2％；
157.采用现有的120锭红旗牌卧式圆形二维编织机，经过调试和织物编织角测量，设定
编织机编织速度和织物牵伸速度分别为50r/min和70mm/min左右，设定编织角α为65
°
，编织形成复合纤维单层织物；
158.复合纤维单层织物编织完成后，在后续螺旋缠绕之前，可根据需要裁剪为需要的宽度；
159.步骤2：对气囊6进行注气，使其形成圆柱状结构的内衬管模具，其中内衬管模具的外径与内衬管的内径一致；
160.步骤3：在内衬管模具上沿径向向外依次螺旋缠绕多层复合纤维单层织物，从而形成多层复合纤维层2；其中复合纤维层2各处的壁厚一致，其壁厚与复合纤维单层织物的厚度一致；
161.后一层复合纤维层进行螺旋缠绕之前，在前一层复合纤维层2的外壁上涂抹热固性树脂；通过热固性树脂提高相邻复合纤维层2之间的粘结；
162.其中最内侧的第一层复合纤维层为顺时针缠绕，第二层复合纤维层为逆时针缠绕，以此类推，进一步提高输油管环向的抗压强度。
163.步骤4：在最外层复合纤维层的外壁上涂抹热固性树脂；
164.步骤5：在最外层复合纤维层的外壁面上缠绕纱线以形成纱线层5，该层主要起增强管道环向的抗压强度；通过热固性树脂粘结的多层复合纤维层2以及纱线层5形成内衬管；
165.步骤6：对气囊6进行泄气处理，将内衬管抽出；
166.步骤7：将内衬管套入钢管1内形成复合纤维输油管。
167.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：
1.一种二维编织复合纤维输油管，其特征在于，包括钢管以及套在钢管内部的内衬管；所述内衬管包括沿径向方向分布的若干复合纤维层，所述复合纤维层由复合纤维单层织物进行螺旋缠绕而成，相邻复合纤维层的螺旋缠绕方向相反；相邻复合纤维层之间浸润第一粘结材料；所述复合纤维单层织物呈二维三轴编织结构，轴向纤维束为碳纤维，倾斜的编织纤维束为玻璃纤维。2.如权利要求1所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，所述第一粘结材料为热固性树脂。3.如权利要求2所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，所述复合纤维单层织物的编织角α为63
°
～67
°
，编织角α为轴向纤维束与编织纤维束之间的夹角。4.如权利要求2所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，所述复合纤维单层织物的花节长度h为5.0mm，花节长度h为同一根轴向纤维束上相邻编织交叉点之间的距离。5.如权利要求2所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，所述复合纤维单层织物的厚度为0.4mm、面密度为0.442kg
·
m-2
、编织物密度为15根/cm2；其中面密度为每平方米的重量，编织物密度为每平方厘米编织物内编织纱的根数。6.如权利要求2所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，所述复合纤维单层织物中，碳纤维和玻璃纤维的重量比为1：2～1：5。7.如权利要求2所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，所述内衬管的壁厚为钢管壁厚的1/8～3/8。8.如权利要求2所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，所述内衬管中复合纤维层的层数为4～6层。9.如权利要求2所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，相邻复合纤维层螺旋缠绕时的交叉角度β为90
°
～120
°
。10.如权利要求2～9任一项所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，所述内衬管的外侧壁上设置有由纱线缠绕而成的纱线层。11.如权利要求10所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，所述纱线层与相邻的复合纤维层之间浸润第二粘结材料。12.如权利要求11所述的二维编织复合纤维输油管，其特征在于，所述第二粘结材料为热固性树脂。13.一种如权利要求2～9任一所述的二维编织复合纤维输油管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将碳纤维、玻璃纤维编织为二维三轴编织结构的复合纤维单层织物，其中碳纤维作为轴向纤维束、玻璃纤维作为编织纤维束；步骤2：对气囊进行注气，使其形成圆柱状结构的内衬管模具，其中内衬管模具的外径与内衬管的内径一致；步骤3：在内衬管模具上沿径向向外依次螺旋缠绕多层复合纤维单层织物，从而形成多层复合纤维层；后一层复合纤维层进行螺旋缠绕之前，在前一层复合纤维层的外壁上涂抹热固性树脂；
通过热固性树脂粘结的多层复合纤维层形成内衬管；步骤4：对气囊进行泄气处理，将内衬管抽出；步骤5：将内衬管套入钢管内形成复合纤维输油管。14.一种如权利要求12所述的二维编织复合纤维输油管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将碳纤维、玻璃纤维编织为二维三轴编织结构的复合纤维单层织物，其中碳纤维作为轴向纤维束、玻璃纤维作为编织纤维束；步骤2：对气囊进行注气，使其形成圆柱状结构的内衬管模具，其中内衬管模具的外径与内衬管的内径一致；步骤3：在内衬管模具上沿径向向外依次螺旋缠绕多层复合纤维单层织物，从而形成多层复合纤维层；后一层复合纤维层进行螺旋缠绕之前，在前一层复合纤维层的外壁上涂抹热固性树脂；步骤4：在最外层复合纤维层的外壁上涂抹热固性树脂；步骤5：在最外层复合纤维层的外壁面上缠绕纱线以形成纱线层；通过热固性树脂粘结的多层复合纤维层以及纱线层形成内衬管；步骤6：对气囊进行泄气处理，将内衬管抽出；步骤7：将内衬管套入钢管内形成复合纤维输油管。

技术总结
本发明公开了一种二维编织复合纤维输油管，包括钢管以及套在钢管内部的内衬管；内衬管包括沿径向方向分布的若干复合纤维层，复合纤维层由复合纤维单层织物进行螺旋缠绕而成，相邻复合纤维层的螺旋缠绕方向相反；复合纤维单层织物呈二维三轴编织结构，轴向纤维束为碳纤维，倾斜的编织纤维束为玻璃纤维。本发明还公开了二维编织复合纤维输油管的制造方法。本发明复合纤维输油管中的内衬管由若干复合纤维层组成，复合纤维层由碳纤维、玻璃纤维进行二维编织缠绕而成，得到综合性能优异的碳纤维/玻璃纤维复合纤维输油管，其增强了输油管的多方向力学性能，降低了输油管的重量，同时也使输油管具有较好的环向抗压强度以及径向抗压强度。抗压强度。抗压强度。


技术研发人员：黄兆贺 单晓雯 尹树孟 宫中昊 王振中 修德欣
受保护的技术使用者：中石化安全工程研究院有限公司
技术研发日：2022.03.15
技术公布日：2023/9/23