一種高壓柔性橡膠軟管的制作方法

一種高壓柔性橡膠軟管的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種高壓柔性橡膠軟管，自內向外包括有內半晶狀熱塑性塑料襯套、內膠布層、鋼絲繩增強層、粘合緩沖中膠層、隔熱層、耐火阻燃層。連接時，將軟管的端部插入到接頭的連接和密封區，與密封部件、起交聯作用的樹脂、金屬接頭完全連接成一體。本實用新型的軟管在使用中表現出優異的柔軟性、耐高壓性、耐氣體滲透性、耐高溫性。
【專利說明】一種高壓柔性橡膠軟管
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于橡膠制品【技術領域】，涉及一種高壓柔性橡膠軟管的結構與安裝制造方法。
【背景技術】
[0002]在石油鉆探和開米中，需要一種大口徑(51?127mm)用于輸送氣體、液體或氣體液體混合體的高壓軟管。這類軟管有兩個顯著的特點，一是由于氣體中含有H2S類的腐蝕性氣體，這類氣體對于通常類的橡膠有很強的腐蝕作用，會透過內膠滲透到高壓軟管管體中去，當管體內的壓力降低時，內膠外面集聚的高壓氣體會形成氣泡，將內膠向內孔推出，堵塞管體，致使軟管早期損壞。二是該軟管在易燃環境下使用，為安全起見要求軟管表面具有防火、阻燃和隔熱性能，一旦發生火災時，在高溫下，能延續工作一段時間，保證設備的安全關閉。
[0003]在輸送氣體或氣液混合體高壓軟管的現有技術中，一般采用的是熱塑性塑料的非粘合工藝結構，在內部塑料層的外面分別為方鋼小螺距纏繞的支撐骨架層、方鋼大螺距纏繞的承壓骨架層和外塑料層，各層之間都是不粘合的，只是形成一個組合體，在軟管運動時相鄰層間可以相互移動。其優點是工藝簡單，生產效率高，可以實現大長度的生產。其缺點為彎曲半徑大，內外均為熱塑性塑料層，沒有彈性，容易產生蠕變，特別是高溫高壓影響下，往往是蠕變造成密封失效。同時內外用塑料，中間各層均是纏繞組合，沒有密封，可以滲透，如果外覆蓋層破損進入海水，將導致環形空間的金屬材料的腐蝕而失效。特別是容易在高溫影響、外力抻拉、脈沖壓力下的骨架層滑移時，引起內塑料層的伸長和起皺，更是導致軟管失效的因素。
[0004]還有一種結構工藝是橡膠型的，內襯層采用橡膠彈性體，橡膠彈性體抵抗輸送氣液混合體介質的能力弱，在軟管的使用中不可避免的會有滲透，在壓力交變的情況下造成內部氣泡，即使在有不銹鋼內襯的情況下，也會產生氣泡，并致使內襯的不銹鋼套失效。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于提供一種用在石油鉆探和開采中，用于輸送氣體、液體或氣體液體混合體的大口徑高壓軟管，該軟管采用橡膠與塑料相結合的技術思路，采用塑料內襯有效的防御氣體的滲透，并與橡膠硫化交聯成一體，采用隔熱和耐火阻燃的外部保護，是一種新型的軟管技術。
[0006]本實用新型采用如下技術方案:
[0007]軟管結構如圖1所示，自內向外包括內不銹鋼螺旋襯套、粘合及緩沖層、半晶狀熱塑性塑料襯套、粘合及緩沖層、內膠布層、鋼絲繩增強層、粘合緩沖中膠層、隔熱層、耐火阻燃層，不銹鋼外保護層。
[0008]在有些環境下也可不用內外的不銹鋼螺旋套的結構，如圖2所示，沒有內不銹鋼螺旋襯套1、粘合及緩沖層2和不銹鋼外保護層10。[0009]軟管的端部插入到接頭的連接和密封區，與密封部件、起交聯作用的樹脂、金屬接頭完全連接成一體，如圖3、圖4所示。
[0010]其中，內不銹鋼螺旋襯套1，是用不銹鋼片將其彎曲到一定形狀后，經螺旋纏繞、扣合壓制的柔性管套，起到隔離輸送介質與支撐塑料內襯的作用；
[0011]半晶狀熱塑性塑料襯套3，可以在塑料中選取，其中烯烴類的最好，利于與橡膠接枝交聯，如聚丙烯、聚乙烯，其次是不同分子量的聚酰胺類的，如尼龍I?尼龍12，其余的可以選擇熱塑性的聚酯類彈性體，本設計采用的是聚偏氟乙烯(PVDF)，采用預擠出或現場擠出的工藝。使內襯層具有優良的耐化學腐蝕性、優良的耐高溫變型和耐氧化性，具有優良的耐磨性、柔韌性、很高的抗漲強度和耐沖擊性強度。
[0012]粘合及緩沖層2，是粘合劑與緩沖膠的組合體，粘合劑采用開姆洛克涂刷在不銹鋼螺旋套的外面和塑料內襯套的內外表面，利于緩沖膠與金屬的粘合，緩沖膠是橡膠彈性體。在圖2中沒有內不銹鋼螺旋套的情況下，也沒有粘合及緩沖層2。
[0013]內膠布層5，可以是纖維簾布或帆布，經浸涂或粘貼橡膠后纏繞在管體上，起到緩沖、襯墊、和抗爆破強力的作用。
[0014]鋼絲繩增強層6，根據軟管的壓力需求，可以是多層膠粘結構的鋼絲、鋼絲繩材料，起到管體的抗耐壓力作用。通常為2?8層的交叉纏繞。
[0015]粘合緩沖中膠層7是氯丁膠與天然膠并用混煉膠，在鋼絲繩纏繞中，鋪設在鋼絲繩中，具體可以鋪設在鋼絲繩的層間和鋼絲繩內外，經硫化后充滿在鋼絲繩縫隙中，粘合在鋼絲繩的表面，起到緩沖襯墊與粘合作用。
[0016]隔熱層8，是用玻璃纖維紡織的簾布或帆布，經涂膠或貼膠后纏繞在管體上，起到耐火隔熱的保護作用。
[0017]耐火阻燃層9，是用氧指數高的合成膠，如氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、三元已丙橡膠等，經添加阻燃劑的混合橡膠或塑料彈性體。
[0018]不銹鋼外保護層10，材質與加工方法與I相同，用于外部的防損傷保護，可以根據使用環境放棄與添加。
[0019]本實用新型的軟管在管體結構設計上采用了半晶體熱塑性塑料作為軟管內襯，避免了氣體輸送中的向外滲透，采用了內置不銹鋼螺旋套，不僅支撐了生產硫化中的產品脫出，也為軟管空載使用中的長度變形提供拉力，更為軟管在使用中的塑性蠕變提供向內變形、起泡和分層提供支撐；
[0020]本實用新型的軟管在管體結構設計上采用了各層間的橡膠交聯的粘合技術，可以有效消除軟管結構中各層的移位和蠕變、也為各層間的磨蝕、電蝕和滲漏后的腐蝕提供保護；
[0021]本實用新型的軟管在結構上采用了隔熱層和耐火阻燃層結構，軟管自身具有作自我保護的能力，可以有效防止在意外著火的情況下對軟管的損壞，使軟管能夠達到特定的耐火要求。
[0022]本實用新型的軟管在使用中表現出優異的柔軟性、耐高壓性、耐氣體滲透性、耐高溫性，經試驗測得，在704°攝氏溫度下，依然可以延續工作30分鐘。
[0023]本實用新型中高壓柔性橡膠軟管的接頭連接方法如下:
[0024]在軟管插入接頭(11)后，半晶狀熱塑性塑料襯套(3)和金屬套(18)分別插入接頭(11)相應的止口中，由樹脂(19)將接頭(11)與管體固定連接為一體；
[0025]密封區(12)為密封槽，加工在接頭(11)上，位于半晶狀熱塑性塑料襯套(3)插入的止口內；密封環(13)是由組裝時安置的密封圈和注密封膠時進入的密封膠組成，阻止密封膠流動到密封區(12)的作用；接頭與管體連接固定后注上密封膠(16);密封圈(17)阻止密封膠(16)與樹脂(19)的接觸；密封區(12)、密封環(13)、密封膠(16)、密封圈(17)構成了密封部件；
[0026]不銹鋼套(14)支撐半晶狀熱塑性塑料襯套(3);經擴張后將半晶狀熱塑料襯套
(3)與接頭(11)上的密封區(12)接觸密封。
[0027]金屬套(18)為空心圓柱狀，套在半晶狀熱塑性塑料襯套(3)外部，組裝時插入到接頭上相應的止口中，起到與接頭(11)的中心定位和密封作用。
[0028]本實用新型的管體結構具有如下特點:內置不銹鋼套螺旋套結構、利用半晶體熱塑性塑料做內襯、不銹鋼、塑料和橡膠粘合技術、環氧樹脂粘合連接技術、隔熱層結構、耐火阻燃外保護層結構；
[0029]本實用新型軟管結構采用內外不銹鋼螺旋套層，內層是為了抵御由于氣體滲透橡膠彈性內襯后存在管體中，在脈沖時造成壓力下降出現氣泡而設置，外部是為了預防外部損傷設置的保護。由于增加了不銹鋼螺旋套，為彈性體內襯提供了支撐由于滲透壓造成的氣泡現象，各層間都交聯在一起，不會出現蠕變現象，為管體與接頭連接提供連接與密封，而且在高溫、高壓和介質的影響而不失效；本實用新型采用耐腐蝕、氣密性好的半晶體熱塑性塑料作為內襯，取代了現有技術中的橡膠彈性體內襯，并解決了塑料與不銹鋼和塑料與橡膠的粘合問題，使軟管的各個層面在經硫化后，交聯成為一個帶骨架的彈性連接結構。
[0030]本實用新型在接頭連接方式上，利用環氧樹脂連接、密封控制、塑料內擴張成密封區的內襯密封術、密封環的雙重密封、鋼套定位、利用螺釘進行密封區增壓；這些技術特征為本實用新型良好的密封性能提供了有力的保障。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為高壓柔性橡膠軟管的一種結構的剖視圖；
[0032]圖2為高壓柔性橡膠軟管的另一種結構的剖視圖；
[0033]圖3為第一種高壓柔性橡膠軟管的接頭連接的結構剖視圖；
[0034]圖4為第二種高壓柔性橡膠軟管的接頭連接的結構剖視圖；
[0035]其中:1內不銹鋼螺旋襯套、2粘合及緩沖層一、3半晶狀熱塑性塑料襯套、2粘合及緩沖層二、5內膠布層、6鋼絲繩增強層、7粘合緩沖中膠層、8隔熱層、9耐火阻燃層，10不銹鋼外保護層、11金屬接頭、12密封區、13密封環、14不銹鋼套、15螺釘、16密封膠、17密封圈、18金屬套、19樹脂、20錐形金屬套。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖通過具體實施例詳細描述本實用新型:
[0037]實施例1:
[0038]如圖3所示的高壓柔性橡膠軟管，自內向外包括有內不銹鋼螺旋襯套、粘合及緩沖層一、半晶狀熱塑性塑料襯套、粘合及緩沖層二、內膠布層、鋼絲繩增強層、粘合緩沖中膠層、隔熱層、耐火阻燃層，不銹鋼外保護層。圖3所示的是一種有內外不銹鋼螺旋套的典型管體結構的接頭連接方式:
[0039]在軟管插入接頭11后，半晶狀熱塑性塑料襯套3和金屬套分別插入接頭11相應的止口中，由樹脂19將接頭與管體固定連接為一體。樹脂是高強度易流動的雙組分，最好是環氧樹脂，固化后將管體與接頭連接為一體；
[0040]密封區12是加工在接頭11上，位于半晶狀熱塑性塑料襯套3插入的止口內，經加工的多道環狀弧形密封槽，也可以是其他形狀的環狀槽。在將不銹鋼套14擴張擠壓后，半晶狀熱塑性塑料襯套3在該部位也隨之擴張，擠壓到密封槽后形成一段多槽密封區，是第一道密封線；
[0041]密封環13是由組裝時安置的O型密封圈和注密封膠時進入的密封膠組成，在生產過程中是阻止密封膠流動到密封區12的作用，在產品中是第二道密封裝置；
[0042]不銹鋼套14是接頭組裝的組成部分，起支撐半晶狀熱塑性塑料襯套3作用；
[0043]螺釘15用于注膠時的密封和產品的密封壓力調節。
[0044]密封膠16是接頭與管體連接固定后的密封，是密封環節的第三道；
[0045]密封圈17起密封作用，阻止密封膠16與樹脂19的接觸；
[0046]金屬環18有碳鋼加工成空心圓柱狀，套在半晶狀熱塑性塑料襯套3外部，組裝時插入到接頭上相應的止口中，起到與接頭11的中心定位和密封作用。
[0047]外不銹鋼保護層10用氬弧焊焊接在接頭11上。
[0048]實施例2:
[0049]如圖:4所示的高壓柔性橡膠軟管，自內向外包括有內不銹鋼螺旋襯套、粘合及緩沖層一、半晶狀熱塑性塑料襯套、粘合及緩沖層二、內膠布層、鋼絲繩增強層、粘合緩沖中膠層、隔熱層、耐火阻燃層。如圖4所示，是一種有內不銹鋼螺旋套，外部沒有不銹鋼螺旋套外保護層管體結構的接頭連接方式，結構中少了密封區12，密封環13由作用在半晶狀熱塑性塑料襯套3上改變為作用在錐形套上。
[0050]在軟管插入接頭11后，半晶狀熱塑性塑料襯套3和金屬套18分別插入接頭11相應的止口中，由樹脂19將接頭與管體固定連接為一體。樹脂是高強度易流動的雙組分，最好是環氧樹脂，固化后將管體與接頭連接為一體；
[0051]密封環13是由組裝時安置的O型密封圈和注密封膠時進入的密封膠組成，在生產過程中是阻止密封膠流動出連接區的作用，在產品中是第一道密封裝置；
[0052]螺釘15用于注膠時的密封作用和產品的密封壓力調節作用。
[0053]密封膠16是接頭與管體連接固定后的密封，是密封環節的第二道；
[0054]密封圈17起密封作用，阻止密封膠16與樹脂19的接觸；
[0055]金屬套18用碳鋼加工成空心圓柱狀，套在半晶狀熱塑性塑料襯套3外部，組裝時插入到接頭上相應的止口中，起到與接頭11的中心定位和密封作用
[0056]錐形金屬套20是接頭組裝的組成部分，起支撐半晶狀熱塑性塑料襯套3作用。
[0057]實施例3:
[0058]根據上述的軟管結構設計，生產了 76mm內直徑的空氣軟管，該軟管工作壓力52Mpa。在內不銹鋼螺旋套I表面涂上粘合劑后鋪設緩沖膠層，放置半晶狀熱塑性塑料襯套，襯套壁厚4mm，由PVDF制造，內外涂上粘合劑，鋪設緩沖膠，在上建立內膠布層，纏繞聚酯帆布4層后，纏繞4層4.5mm鋼絲繩做軟管骨架層來承擔爆破強度。在每層鋼絲繩的層間和內外各鋪設粘合緩沖中膠層，在鋼絲繩纏繞中鋪設在其中，經硫化后充滿在鋼絲繩縫隙中，粘合在鋼絲繩的表面，起到緩沖襯墊與粘合作用。用玻璃纖維紡織的簾布或帆布，經涂膠后纏繞在管體上，用氧指數高的合成膠，如氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯、三元已丙等橡膠，經添加阻燃劑的混合橡膠彈性體，起到耐火隔熱的保護作用，鋪設外保護不銹鋼螺旋套。經對軟管進行室溫靜壓試驗、_35°C低溫彎曲試驗、常溫彎曲試驗、120°C高溫低頻脈沖試驗，接觸試驗、耐火試驗、高溫加熱試驗，達到標準要求。
[0059]性能測試
[0060]實施例1中的半晶狀熱塑性塑料襯套分別采用聚丙烯、尼龍11、PET、PVDF，做如下試驗對照:(對照結果見表)
[0061]試驗目的:考察管材的低溫抗壓性能，抗腐蝕抗滲透性能、機械性能。
[0062]試驗條件:
[0063]1、內部靜壓試驗
[0064]管體長度至少10英尺.軟管升壓至試驗壓力并保壓一小時，試驗在常溫下進行并記錄溫度，然后將壓力從OPsi上升到工作壓力，重復至少260次，每一次在工作壓力下至少保壓5分鐘。(試驗過程后用內窺鏡檢測內襯管不應出現異常開裂損壞等)
[0065]表1內部靜壓試驗結果
[0066]
【權利要求】
1.一種高壓柔性橡膠軟管，其特征在于:自內向外包括有半晶狀熱塑性塑料襯套、內膠布層、鋼絲繩增強層、粘合緩沖中膠層、隔熱層、耐火阻燃層。
2.根據權利要求1所述的一種高壓柔性橡膠軟管，其特征在于:自內向外包括有內不銹鋼螺旋襯套、粘合及緩沖層一、半晶狀熱塑性塑料襯套、粘合及緩沖層二、內膠布層、鋼絲繩增強層、粘合緩沖中膠層、隔熱層、耐火阻燃層，不銹鋼外保護層。
3.根據權利要求1或2所述的一種高壓柔性橡膠軟管，其特征在于:半晶狀熱塑性塑料襯套采用烯烴類、聚酰胺類或熱塑性聚酯類彈性體。
4.根據權利要求2所述的一種高壓柔性橡膠軟管，其特征在于:粘合及緩沖層一與粘合及緩沖層二是粘合劑與緩沖膠的組合體，粘合劑涂刷在不銹鋼螺旋套的外面和半晶狀熱塑性塑料襯套的內外表面，緩沖膠為橡膠彈性體。
5.根據權利要求1或2所述的一種高壓柔性橡膠軟管，其特征在于:內膠布層為纖維簾布或帆布，經浸涂或粘貼橡膠后纏繞在管體上。
6.根據權利要求1或2所述的一種高壓柔性橡膠軟管，其特征在于:粘合緩沖中膠層是氯丁膠與天然膠并用混煉膠，在鋼絲繩纏繞中，鋪設在鋼絲繩的層間和鋼絲繩內外，經硫化后充滿在鋼絲繩縫隙中，粘合在鋼絲繩的表面。
7.根據權利要求1或2所述的一種高壓柔性橡膠軟管，其特征在于:隔熱層是用玻璃纖維紡織的簾布或帆布，經涂膠或貼膠后纏繞在管體上。
8.根據權利要求1或2所述的一種高壓柔性橡膠軟管，其特征在于:耐火阻燃層是用氧指數高的合成膠經添加阻燃劑的混合橡膠或塑料彈性體。
9.根據權利要求1或2所述的一種高壓柔性橡膠軟管，其特征在于:鋼絲繩增強層，是不同直徑的2?8層交叉纏繞。
【文檔編號】B32B1/08GK203384514SQ201320482240
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年8月8日 優先權日:2013年8月8日
【發明者】崔 國 申請人:崔 國