热塑性复合材料管道(TCP)的最新应用

1. 热塑性复合材料管道（TCP）

TCP管道可用于石油生产、注水、气举、化学品注入、甲醇（包括MEG）注入以及氢气和二氧化碳输送等可再生应用。由于其耐腐蚀性、光滑的表面、重量轻、可缠绕和优秀的现场操作性等特点，使其成为现场出油管、回油管、单井出油管、（准）静态立管和海洋风电阵列管线等的最佳解决方案。

坚硬的管道结构不受腐蚀的影响，在腐蚀环境中具有优异的性能，并且运行成本低，甚至根本没有运行成本。它的内部有一个完全粘合的聚合物衬里，其光滑的表面确保了最佳的流动性。TCP的热性能明显优于钢管，同时在管道两端采用成熟的管道组装配件机械式固定，简单而牢固，可以在陆地或海上任何地方进行装配，此外外表面的专用涂层保证了其在海洋中的稳定性。

图1 TCP的铺设

TCP管线可缠绕，具有成本效益的水平敷设和最低安装成本。我们可以使用小型多用途船只安装TCP管线，可降低30%或更多的安装成本。此外，由于其耐腐蚀性，降低了防腐相关成本，如用泵输送缓蚀剂、相关清理管线等成本。TCP的一个特殊优势是我们可以在海上终止管道。
TCP管线的一个另外一个特殊优势是，可以在海上终止管道。这为海上铺设提供了极高的灵活性，并允许在没有配件的情况下弯曲成J形管。这减少了J形管所需的尺寸和成本，这在海上平台上没有太多空间的棕地应用中尤其有益。由于TCP的设计和材料选择都符合每个项目的具体要求，确保给客户提供高性价比的解决方案。TCP管线内径最大可达7.5英寸，工作压力为121°C和689 bar（10000 psi）。

图2 海洋平台上使用TCP

2. 热塑性复合材料管道（TCP）的结构及优点
热塑性复合材料管（TCP）以其简单性而闻名。坚硬的管壁由衬里、热塑性复合增强层和外涂层组成，并熔接在一起，确保层与层之间的粘合与基材一样牢固耐用。

图3 TCP的结构

图4 TCP链接结构

TCP是一种高性能、可缠绕的管道，与钢相比，它耐腐蚀，降低了总安装成本，整个碳足迹更少。其优势一目了然：

• 无腐蚀性和优异的耐化学性，减少维护，避免使用缓蚀剂；

• 经碳足迹认证小，与钢铁相比，总足迹减少50%以上；

• 重量轻，降低运输成本；

• 可长时间缠绕，降低安装成本；

• 光滑的内壁可优化流量，同时保持抗坍塌能力；

• 适用于二氧化碳和氢气的运输，以及碳氢化合物和各种化学品；

• 高内压额定值；

• 灵活性高；

• 与钢管相比，U值较低。

3. TCP在碳捕获、利用与封存（CCUS）上的应用

碳捕获、利用和储存（CCUS）是实现《巴黎协定》目标的主要方法之一。只要解决腐蚀问题，它可以相对快速地实现，而且性价比高：TCP作为一种耐腐蚀性管道，非常适合二氧化碳的传输，是一种极具潜力的管道解决方案。

图5 TCP用于二氧化碳传输

• 它可从环境中去除大量二氧化碳；

• 施工周期短，效率高；

• 成本效益好。

二氧化碳的缺点是，特别是与海水结合时，它具有极强的腐蚀性，会导致钢材延性断裂，而对于TCP来说，完全可以规避这些问题。

4. TCP在氢运输上的应用
氢能，特别是绿氢，在能源转型中具有巨大的前景：

• 燃烧时产生水，而不是二氧化碳；

• 它是一种可以储存的能量载体；

• 它可用于难以电气化的行业脱碳。

但是氢会在钢管中引起一种叫做“氢脆”的现象，这对使用钢进行氢运输极具有挑战性。而TCP恰恰避免了这个问题，非常适合于氢气的运输：

• TCP对氢脆不敏感；

• TCP具有灵活性、易于安装，为海上制氢的成本降低提供了最佳解决方案。

• 可大幅度降低碳足迹。
  

图6 TCP用于氢气传输

5. 成本比较
TCP管线与碳钢在材料、安装和一般项目成本（包括PME）的比较如下图所示。本文以3km回接为例，TCP与碳钢相比，成本降低了30%。

图7 TCP与碳钢的成本比较

6. TCP的现场应用实景

图8 TCP出油管

图9 TCP的海上铺设作业（来源：前沿材料）

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