2026年3月，復(fù)合材料領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)再次為油氣行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)提供了關(guān)鍵支撐 —— 英國(guó)復(fù)合材料技術(shù)專(zhuān)家賽格特泰金普（Cygnet Texkimp）研發(fā)的多軸纏繞機(jī)（Multi Axis Winder）被加拿大管道技術(shù)企業(yè)全密封公司（Total Containment Inc, TCI）正式啟用，該設(shè)備將通過(guò)碳纖維纏繞工藝對(duì)加拿大現(xiàn)役油氣管道進(jìn)行加固，從根源上降低管道泄漏風(fēng)險(xiǎn)，大幅提升其全生命周期的安全性與運(yùn)行性能。這一技術(shù)方案的落地，也成為復(fù)合材料技術(shù)與油氣行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)深度融合的典型案例。

油氣管道完整性升級(jí)的迫切需求

加拿大擁有龐大的現(xiàn)役油氣管道網(wǎng)絡(luò)，其中大量管道已服役二三十年，設(shè)備老化問(wèn)題逐漸凸顯，管道的完整性與安全性面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，新的監(jiān)管政策相繼出臺(tái)，要求油氣管道運(yùn)營(yíng)方重新審核并優(yōu)化管道設(shè)計(jì)與安全防護(hù)體系，防范泄漏、破裂、爆炸等事故對(duì)人員、環(huán)境造成的危害。

TCI公司深耕加拿大油氣行業(yè)，此次打造的管道加固密封解決方案，核心便是通過(guò)碳纖維纏繞對(duì)現(xiàn)役管道進(jìn)行升級(jí)改造。該方案能夠從根本上消除管道泄漏引發(fā)的土壤、水體污染風(fēng)險(xiǎn)，避免其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和周邊社區(qū)造成不良影響，同時(shí)在高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)管道完整性、使用壽命的提升，以及監(jiān)測(cè)體系的優(yōu)化。尤為關(guān)鍵的是，這一解決方案支持管道帶壓帶料原位施工，無(wú)需切割、移動(dòng)管道，有效規(guī)避了傳統(tǒng)改造方式帶來(lái)的高額成本與運(yùn)營(yíng)中斷問(wèn)題。此外，該技術(shù)還能助力管道承受更高輸送壓力，提升運(yùn)營(yíng)效率，同時(shí)滿足部分管道從天然氣輸送向二氧化碳輸送轉(zhuǎn)型的合規(guī)要求，適配能源行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

多軸纏繞機(jī)的技術(shù)溯源與迭代

賽格特泰金普這款多軸纏繞機(jī)的技術(shù)根基，源于曼徹斯特大學(xué)西北復(fù)合材料中心主任、機(jī)器人與紡織復(fù)合材料教授普拉薩德?波特魯里（Prasad Potluri）的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。其最初研發(fā)初衷是為曲面部件制造提供編織工藝的替代方案，技術(shù)首款工程化應(yīng)用則是為航空航天市場(chǎng)打造燃油管和進(jìn)氣道的纏繞設(shè)備。

此后，曼徹斯特大學(xué)與賽格特泰金普開(kāi)啟知識(shí)轉(zhuǎn)移合作，2018年雙方合作推出的3D纏繞機(jī)，成為這一技術(shù)首款商業(yè)化的全尺寸纏繞設(shè)備。這款搭載于機(jī)器人的多軸高速纏繞機(jī)，是業(yè)內(nèi)首款能夠快速、精準(zhǔn)鋪設(shè)大體積纖維，制造高強(qiáng)度、高重復(fù)性復(fù)合材料部件的設(shè)備，其九軸纏繞機(jī)構(gòu)具備更高的運(yùn)動(dòng)靈活性和纏繞幾何操控性，可完成傳統(tǒng)纖維纏繞工藝難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜曲面部件制造。

2021年，賽格特泰金普在3D纏繞機(jī)技術(shù)原理基礎(chǔ)上，推出了多軸纏繞機(jī)（MAW）。該設(shè)備將旋轉(zhuǎn)環(huán)安裝于線性軌道，可圍繞靜態(tài)芯模前后移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)，通過(guò)逐層鋪設(shè)纖維完成部件成型，在產(chǎn)能上實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步優(yōu)化，專(zhuān)為制造長(zhǎng)直、連續(xù)且?guī)в休p微弧度的部件設(shè)計(jì)，適用于飛機(jī)翼梁、防撞結(jié)構(gòu)、管材、桅桿等多種型材的生產(chǎn)。

靜態(tài)芯模設(shè)計(jì)：顛覆傳統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新

多軸纏繞機(jī)與3D纏繞機(jī)的核心創(chuàng)新點(diǎn)，在于采用了靜態(tài)芯模設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)也讓兩款設(shè)備成為傳統(tǒng)纖維纏繞和編織工藝的優(yōu)質(zhì)替代方案，尤其適用于大尺寸復(fù)合材料部件的大批量生產(chǎn)。

在傳統(tǒng)纖維纏繞工藝中，纖維需纏繞于旋轉(zhuǎn)芯模之上，若要制造管道這類(lèi)大型長(zhǎng)尺寸部件，芯模不僅操控難度極大，還需具備極高的強(qiáng)度和品質(zhì)，以承受高速旋轉(zhuǎn)和纏繞過(guò)程中的高張力，避免損壞。而靜態(tài)芯模設(shè)計(jì)則徹底改變了這一模式：設(shè)備的纏繞環(huán)沿部件軸線移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)并完成纏繞作業(yè)，芯模因纏繞張力的平衡設(shè)計(jì)，無(wú)需具備超高強(qiáng)度；同時(shí)，該設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)任意長(zhǎng)度部件的纏繞加工，且無(wú)需隨部件尺寸擴(kuò)大而升級(jí)設(shè)備，大幅縮減了設(shè)備占地面積、資本支出與運(yùn)營(yíng)成本。

TCI 定制化解決方案：適配嚴(yán)苛工況的技術(shù)落地

TCI 創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官拉里?楊（Larry Young）一眼看中了賽格特泰金普的纏繞技術(shù)，將其視為實(shí)現(xiàn)管道原位加固、替代傳統(tǒng)管道更換方案的關(guān)鍵支撐。雙方的合作從技術(shù)測(cè)試起步，TCI先在賽格特泰金普英國(guó)創(chuàng)新中心，利用研究級(jí)演示設(shè)備完成了多軸纏繞機(jī)的初步測(cè)試；2025年2月，在測(cè)試取得成功后，該演示設(shè)備被交付至TCI位于加拿大阿爾伯塔省的總部，助力企業(yè)利用專(zhuān)利樹(shù)脂基體生產(chǎn)、驗(yàn)證樣品，并進(jìn)一步優(yōu)化工藝方法。目前，賽格特泰金普正于其創(chuàng)新中心打造該技術(shù)的全尺寸設(shè)備