CN105090647A - 一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成，包括软管和与软管相连接的接头，软管从内至外依次包括内层胶片、内胶布层、弹簧钢丝层、外胶布层、外层胶片,接头包括内芯套和缩压外套，软管插入至内芯套与缩压外套形成的间隙内，通过对缩压外套的挤压对软管形成挤压压缩，起到接头防拔脱的作用和对内胶形成密封作用。本发明提供了在弯曲性能和承压性表现优良且在负压用途使用时也不会发生管体变形的软管总成；同时提供了一种制作上述软管总成的制作方法。

Description

一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶产品制备领域，具体涉及一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成及其制备方法。

背景技术

一种用于自升式钻井平台和半潜式钻井平台、钻井船的加注站补给系统的磨蚀性粉料输送软管以及其他工业磨蚀性粉料输送用途的耐磨软管总成，软管本体和软管接头之间需要有较强的防拔脱和密封功能，同时软管本体要承载各种外力作用，如输送粉体、外部风浪等，现有技术生产的软管在工作压力和外部压力下变形率(伸长、膨胀)大，且软管在输送粉料的过程中粉体和管壁产生摩擦和冲撞，易产生静电而发生爆炸。

发明内容

本发明提供了在弯曲性能和承压性表现优良且在负压用途使用时也不会发生管体变形的软管总成；同时提供了一种制作上述软管总成的制作方法。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成，包括软管和与软管相连接的接头，软管从内至外依次包括内层胶片、内胶布层、弹簧钢丝层、外胶布层、外层胶片,所述接头包括内芯套和缩压外套，软管插入至内芯套与缩压外套形成的间隙内，通过对缩压外套的挤压对软管形成挤压压缩，起到接头防拔脱的作用和对内胶形成密封作用。

进一步，弹簧钢丝层的螺距为5－30mm。

内层胶片采用顺丁橡胶和天然橡胶为主料，添加硫磺和次磺酰胺类促进剂配合，中超耐磨炭黑和高耐磨炭黑做补强和导电材料。

内胶布层和外胶布层均为尼龙帘布或者聚酯帘布。

外层胶片采用CR氯丁胶和NR天然胶作为主体材料，添加中超耐磨炭黑和高耐磨炭黑做补强和导电材料。

该软管总成的制备方法包括如下步骤制成：

1)调制脱模剂，将脱模剂搅拌均匀至呈乳白色液体；2)擦拭用于缠绕软管的芯棒表面，在芯棒上涂一层步骤1)调制完成的脱模剂；3)在芯棒的外表面上缠绕内层胶片，缠绕应平整无皱褶，缠绕无缝隙；4)在内胶层外缠绕内胶布层，以54°44′角交叉缠绕，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；5)在内胶布层外部缠绕高强度的弹簧钢丝，按照一定的螺距，软管整体缠绕。6)在弹簧钢丝层外缠绕外胶布层，以54°44′角交叉缠绕，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；7)在外胶布层外再缠绕外层胶片，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；8)使用尼龙水布缠绕在外层胶片外，缠绕3层，尼龙水布接头间距应不小于1m；9)在包缠后的尼龙水布外，沿螺旋缠绕的弹簧钢丝间隙，依照相同的缠绕螺距，沿螺旋钢丝的沟槽使用尼龙绳子缠绕在水布外侧给软管加压，也可以不使用尼龙绳加压，直接使用尼龙水布加压后硫化，不使用尼龙绳加压的软管外表是平面的，使用尼龙绳加压的软管外表是波纹面的；10)在硫化罐中放入硫化台车，关闭硫化罐的排汽阀，打开硫化罐的进汽阀进行温罐，温罐条件为0.16MPa×10～20min；11)温罐结束后，开启硫化罐的排气阀排出蒸汽，罐内无激汽流时，打开罐盖拉出硫化车；12)将硫化台车软垫整理好，把缠好尼龙水布的软管排列在硫化车上捆牢，将硫化台车送入硫化罐，并关好罐盖；13)打开进汽阀，向罐内送入蒸汽，当温度达到150℃时，开始计算正硫化时间，依据不同管径大小调整硫化时间；14)硫化结束后，开启排气阀排出蒸汽，罐内无激汽流时，打开罐盖，拉出硫化车并用冷水冷却缠有尼龙水布的胶管；15)将硫化后的胶管固定在成型机上，将尼龙水布导开，将软管连同芯棒存放在通风处；16)将芯棒从软管中取出；17)将处理好的软管摆平直线放置，对软管进行长度切割；18)软管使用扣压式接头，将软管端部切割整齐后，装配接头的内芯套和缩压外套，通过扣压设备对外部的缩压外套的挤压，对软管形成挤压压缩，起到接头防拔脱的作用和对内胶形成密封作用。

由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：

软管内胶层采用BR顺丁橡胶和NR天然橡胶为主体材料，耐磨蚀，耐老化，具导电性；骨架层采用变形量小的胶布层，使用54°44’的多层交叉缠绕，以改善软管工作压力下变形(伸长、膨胀)大的情况；外层胶片采用CR氯丁胶和NR天然胶作为主体材料，外胶配方具有导电性能，在粉料输送时容易产生静电，软管的胶料本身的导电功能很容易将静电传导到端部的金属接头上，金属接头与设备连接，将静电导走，管体表面电阻不能超过105Ω/m，满足DNVNo2.9TAP5-791-70规范要求，软管的每一个点的接地电阻不能超过106Ω，满足DNVNo2.9TAP5-791-70规范要求；内胶布层与外胶布层之间设置的高强度弹簧钢丝层作为耐负压支撑层，当软管用于抽吸用途时，管体会产生负压，耐负压支撑层的目的是为了在负压用途使用时避免管体吸扁变形。

附图说明

图1是本发明软管各结构层示意图；

图2为接头结构示意图；

图3为软管与接头组装示意图；

图4为接头扣压示意图；

图5为本发明的方法的流程示意图。

图中：1－内层胶片、2－内胶布层、3－弹簧钢丝层、4－外胶布层、5－外层胶片、6－内芯套、7－缩压外套、8－软管

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例详细描述本发明：

实施例1：

如图1－4所示，一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成，包括软管和与软管相连接的接头，软管从内至外依次包括内层胶片、内胶布层、弹簧钢丝层、外胶布层、外层胶片，其中，弹簧钢丝层的螺距为10－11mm，内胶布层和外胶布层均为聚酯帘布。接头包括内芯套和缩压外套，软管插入至内芯套与缩压外套形成的间隙内，通过对缩压外套的挤压对软管形成挤压压缩，起到接头防拔脱的作用和对内胶形成密封作用。

内层胶片采用顺丁橡胶和天然橡胶为主料，添加硫磺和次磺酰胺类促进剂配合，中超耐磨炭黑和高耐磨炭黑做补强材料。内胶平均相对体积磨耗≤200mm²，耐磨性能满足ISO4649:2002标准要求，外胶的平均粘合强度大于3N/mm，满足ISO8033:2006标准要求。

如图5所示，用于海上钻井平台加注站补给系统的粉料输送软管总成的制备方法：

1)调制脱模剂，将脱模剂搅拌均匀至呈乳白色液体；2)擦拭用于缠绕软管的芯棒表面，在芯棒上涂一层步骤1)调制完成的脱模剂；3)在芯棒的外表面上缠绕内层胶片，缠绕应平整无皱褶，缠绕无缝隙；4)在内胶层外缠绕内胶布层，以54°44′角交叉缠绕，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；5)在内胶布层外部缠绕高强度的弹簧钢丝，按照一定的螺距，软管整体缠绕。6)在弹簧钢丝层外缠绕外胶布层，以54°44′角交叉缠绕，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；7)在外胶布层外再缠绕外层胶片，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；8)使用尼龙水布缠绕在外层胶片外，缠绕3层，尼龙水布接头间距应不小于1m；9)在包缠后的尼龙水布外，沿螺旋缠绕的弹簧钢丝间隙，依照相同的缠绕螺距，沿螺旋钢丝的沟槽使用尼龙绳子缠绕在水布外侧给软管加压，也可以不使用尼龙绳加压，直接使用尼龙水布加压后硫化，不使用尼龙绳加压的软管外表是平面的，使用尼龙绳加压的软管外表是波纹面的；10)在硫化罐中放入硫化台车，关闭硫化罐的排汽阀，打开硫化罐的进汽阀进行温罐，温罐条件为0.16MPa×10～20min；11)温罐结束后，开启硫化罐的排气阀排出蒸汽，罐内无激汽流时，打开罐盖拉出硫化车；12)将硫化台车软垫整理好，把缠好尼龙水布的软管排列在硫化车上捆牢，将硫化台车送入硫化罐，并关好罐盖；13)打开进汽阀，向罐内送入蒸汽，当温度达到150℃时，开始计算正硫化时间，硫化时间90分钟；14)硫化结束后，开启排气阀排出蒸汽，罐内无激汽流时，打开罐盖，拉出硫化车并用冷水冷却缠有尼龙水布的胶管；15)将硫化后的胶管固定在成型机上，将尼龙水布导开，将软管连同芯棒存放在通风处；16)将芯棒从软管中取出；17)将处理好的软管摆平直线放置，对软管进行长度切割；18)软管使用扣压式接头，将软管端部切割整齐后，装配接头的内芯套和缩压外套，通过扣压设备对外部的缩压外套的挤压，对软管形成挤压压缩，起到接头防拔脱的作用和对内胶形成密封作用。

使用本实施例方法制得的型号为XM10的软管，尺寸4"，内径为102mm，外径为126mm。弯曲半径650mm。

实施例2

软管总成除下述部分，其它与实施例1相同。

弹簧钢丝层的螺距15mm。

使用本实施例方法制得的型号为XM10的软管，尺寸5"，内径为127mm，外径为153mm。弯曲半径800mm。

实施例3

软管总成除下述部分，其它与实施例1相同。

弹簧钢丝层的螺距18mm。

使用本实施例方法制得的型号为XM10的软管，尺寸6"，内径为152mm，外径为178mm。弯曲半径900mm。

性能测试

试验对象：

实施例1、实施例2、实施例3的软管，及对照组软管(对照组软管由内胶层，一层钢丝编织层和外胶层组成)。

试验条件：

1、耐负压功能：软管需要有耐负压功能，在60秒时间内将管体的真空压力升到-80kpa，保持时间10分钟以上，保压过程胶管内部和外部是否有脱层、扁塌或凹陷现象。

结果见下表：

2、长度变化率：将软管放直后注满自来水，排除空气后连接到试压工装。开启压力泵，将压力升到试验压力(1.5倍的工作压力),保持试验压力至少5分钟，验收标准：软管不应有滴漏、渗漏、鼓胀或局部脱层现象，在工作压力下软管长度变化率不大于±8％。

结果见下表：

	对照组	实施例1	实施例2	实施例3
					长度变化率	±11％	+3.5％	+3.6％	+3.8％
试验压力下	鼓胀或脱层	正常	正常	正常

3、爆破压力与工作压力比值：试验管长度最短1米，将软管放直后注满自来水，排除空气后连接到试压工装，开启压力泵，以均匀的升压速度在不低于60秒，不高于240秒的时间内将压力升到爆破压力，如果达到爆破压力后软管未出现爆破，继续升高压力，至软管爆破，验收标准:爆破压力不小于4倍的工作压力。

结果见下表：

	对照组	实施例1	实施例2	实施例3
					爆破压力/工作压力	2	4	5	5

4、弯曲性能：要求软管在低温环境有良好的弯曲性能，在-25℃的环境温度下，将胶管停放24小时，在-25℃的环境温度下，在8-10秒的时间内将胶管弯曲在半径为最小弯曲半径2倍的芯棒上，并使软管末端的角度小于90度。观察胶管内外层是否出现龟裂或破裂，将胶管温度恢复到室温(大约20℃)，启动压力泵，将压力升到工作压力的1.5倍，胶管外覆盖层不能出现龟裂或渗漏。

结果见下表：

	对照组	实施例1	实施例2	实施例3
					工作压力	龟裂	正常	正常	正常
1.5倍工作压力	破裂	正常	正常	正常

5、外胶粘合强度：取160mm长度的成品软管沿轴向切成两半，取其中一半，沿轴向平行切两刀，间隔为25±0.5mm，注意不应切透胶布。试样数量3个。用手工将外胶层与胶布剥离足够的长度，以保证该剥开端被夹在试验机的夹具上。将被剥离层夹在移动夹持器上，使条状试样剥离角约为180度。启动试验机进行剥离，夹持器移动速度50±5mm/min，自动记录至少100mm长度的剥离力。计算出每个试样的剥离力中位数为粘合强度，平均粘合强度大于3N/mm。

结果见下表：

	对照组	实施例1	实施例2	实施例3
					粘合强度N/mm	≤3	6	6	7

其它测试指标见下表：

测试项目	对照组	实施例1	实施例2	实施例3
					内胶拉伸强度	9.5	10.1	10.3	10.3
内胶拉断伸长率％	320	355	351	350
					内胶扯断永久变形％	40	35	35	35
内胶平均相对体积磨耗	200	158	162	153
					外胶拉伸强度	10.0	14.0	12.1	12.4
外胶拉断伸长率％	350	438	423	468
					外胶扯断永久变形％	40	35	35	35
内胶硬度(邵尔A)°	66±5	64±5	64±5	64±5
					外胶硬度(邵尔A)°	53±5	56±5	56±5	53±5

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成，包括软管和与软管相连接的接头，其特征在于，所述软管从内至外依次包括内层胶片、内胶布层、弹簧钢丝层、外胶布层、外层胶片,所述接头包括内芯套和缩压外套，软管插入至内芯套与缩压外套形成的间隙内，通过对缩压外套的挤压对软管形成挤压压缩，起到接头防拔脱的作用和对内胶形成密封作用。

2.如权利要求1所述一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成，其特征在于，所述弹簧钢丝层的螺距为5－30mm。

3.如权利要求1所述一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成，其特征在于，所述内层胶片采用顺丁橡胶和天然橡胶为主料，添加硫磺和次磺酰胺类促进剂配合，中超耐磨炭黑和高耐磨炭黑做补强和导电材料。

4.如权利要求1所述一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成，其特征在于，所述内胶布层和外胶布层均为尼龙帘布或者聚酯帘布。

5.如权利要求1所述的一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成，其特征在于，所述外层胶片采用CR氯丁胶和NR天然胶作为主体材料，添加中超耐磨炭黑和高耐磨炭黑做补强和导电材料。

6.如权利要求1所述的一种应用于海洋钻井平台耐负压的输送跨接和抽吸磨蚀粉料软管总成的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤制成：

1)调制脱模剂，将脱模剂搅拌均匀至呈乳白色液体；

2)擦拭用于缠绕软管的芯棒表面，在芯棒上涂一层步骤1)调制完成的脱模剂；

3)在芯棒的外表面上缠绕内层胶片，缠绕应平整无皱褶，缠绕无缝隙；

4)在内胶层外缠绕内胶布层，以54°44′角交叉缠绕，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；

5)在内胶布层外部缠绕高强度的弹簧钢丝，按照一定的螺距，软管整体缠绕。

6)在弹簧钢丝层外缠绕外胶布层，以54°44′角交叉缠绕，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；

7)在外胶布层外再缠绕外层胶片，缠绕平整无皱褶，缠绕无缝隙；

8)使用尼龙水布缠绕在外层胶片外，缠绕3层，尼龙水布接头间距应不小于1m；

9)在包缠后的尼龙水布外，沿螺旋缠绕的弹簧钢丝间隙，依照相同的缠绕螺距，沿螺旋钢丝的沟槽使用尼龙绳子缠绕在水布外侧给软管加压；

10)在硫化罐中放入硫化台车，关闭硫化罐的排汽阀，打开硫化罐的进汽阀进行温罐，温罐条件为0.16MPa×10～20min；

11)温罐结束后，开启硫化罐的排气阀排出蒸汽，罐内无激汽流时，打开罐盖拉出硫化车；

12)将硫化台车软垫整理好，把缠好尼龙水布的软管排列在硫化车上捆牢，将硫化台车送入硫化罐，并关好罐盖；

13)打开进汽阀，向罐内送入蒸汽，当温度达到150℃时，开始进行硫化；

14)硫化结束后，开启排气阀排出蒸汽，罐内无激汽流时，打开罐盖，拉出硫化车并用冷水冷却缠有尼龙水布的胶管；

15)将硫化后的胶管固定在成型机上，将尼龙水布导开，将软管连同芯棒存放在通风处；

16)将芯棒从软管中取出；

17)将处理好的软管摆平直线放置，对软管进行长度切割；

18)软管使用扣压式接头，将软管端部切割整齐后，装配接头的内芯套和缩压外套，通过扣压设备对外部的缩压外套的挤压，对软管形成挤压压缩，起到接头防拔脱的作用和对内胶形成密封作用。