在石油工業(yè)的龐大體系中,輸油軟管作為油品輸送的關(guān)鍵部件,其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到石油輸送的安全與速率。而這在很大程度上取決于輸油軟管的工藝特點以及其在使用過程中的形變過程。
輸油軟管的工藝特點:
材料選擇工藝
輸油軟管的內(nèi)層直接與油品接觸,需要具備不錯的耐油性能。因此,通常選用丁腈橡膠、聚四氟乙烯等耐油材料。丁腈橡膠對各類油品有良好的耐受性,成本相對較低,應(yīng)用普遍;聚四氟乙烯則幾乎能耐受所有化學(xué)品的腐蝕,在輸送高腐蝕性油品時優(yōu)點明顯。外層為增強(qiáng)結(jié)構(gòu),常采用的鋼絲編織或纖維編織材料。鋼絲編織賦予軟管較不錯的耐壓性能,能承受大的內(nèi)部壓力;纖維編織如聚酯纖維、芳綸纖維等,具有質(zhì)量輕、柔韌性不錯且強(qiáng)度較不錯的特點,可在確定一定耐壓能力的同時,提升軟管的柔韌性和抗彎曲疲勞性能。中間層一般為橡膠或塑料層,起到黏合內(nèi)外層以及輔助密封的作用。這種多層材料的組合工藝,使輸油軟管能夠綜合各層材料的優(yōu)點,適應(yīng)不同的輸送需求。
編織工藝
編織工藝是輸油軟管制造中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于采用金屬絲編織的輸油軟管,編織角度、編織密度等參數(shù)對軟管性能影響明顯。適當(dāng)?shù)木幙椊嵌饶軌蛟诖_定軟管柔韌性的同時,大程度地發(fā)揮金屬絲的增強(qiáng)作用,提升軟管的耐壓能力。編織密度越高,軟管的強(qiáng)度和抗爆破性能就越好,但同時也會在一定程度上降低柔韌性。在實際生產(chǎn)中,需要根據(jù)輸油軟管的具體使用場景和性能要求,準(zhǔn)確控制編織工藝參數(shù)。例如,在高壓、長距離輸油的情況下,會適當(dāng)提升編織密度和調(diào)整編織角度,以確定軟管能夠承受較不錯的壓力;而在一些對柔韌性要求較不錯、壓力相對較低的場合,如油庫內(nèi)的短距離油品輸送,會采用相對較稀疏的編織方式,以提升軟管的彎曲性能。
硫化工藝
對于以橡膠為主要材料的輸油軟管,硫化工藝很重要。硫化過程是將橡膠與硫化劑等助劑在一定溫度、壓力和時間條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),使橡膠分子由線性結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),從而提升橡膠的強(qiáng)度、性、不易老化性等性能。硫化溫度、時間和壓力的準(zhǔn)確控制是確定硫化質(zhì)量的關(guān)鍵。溫度過高或時間過長,可能導(dǎo)致橡膠過硫化,使其變硬、變脆,失去柔韌性;溫度過低或時間過短,則硫化不充足,橡膠性能無法達(dá)到預(yù)期。在硫化過程中,還需要整個軟管受熱均勻,以確定硫化質(zhì)量的一致性。的硫化設(shè)備和準(zhǔn)確的工藝控制技術(shù),能夠提升輸油軟管的整體性能和使用壽命。
制造精度控制工藝
輸油軟管的制造精度對其性能和使用安全有著重要影響。在生產(chǎn)過程中,需要嚴(yán)格控制管徑公差、壁厚均勻性等參數(shù)。管徑公差過大可能導(dǎo)致與接頭連接不緊密,出現(xiàn)泄漏風(fēng)險;壁厚不均勻則會使軟管在承受壓力時,薄弱部位容易發(fā)生破裂。通過精度不錯的擠出設(shè)備、的模具制造技術(shù)以及在線檢測系統(tǒng),能夠?qū)崟r監(jiān)測和調(diào)整生產(chǎn)過程中的各項參數(shù),確定輸油軟管的制造精度符合嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。例如,采用激光測徑儀對管徑進(jìn)行實時測量,一旦發(fā)現(xiàn)管徑偏差超出允許范圍,立即調(diào)整擠出機(jī)的工藝參數(shù),確定產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
輸油軟管的形變過程:
壓力作用下的形變
在輸油過程中,油品在管道內(nèi)流動會產(chǎn)生壓力,輸油軟管會在壓力作用下發(fā)生形變。當(dāng)內(nèi)部壓力逐漸升高時,軟管會起先出現(xiàn)徑向膨脹,管徑增大。這是因為軟管的材料在壓力作用下具有相應(yīng)的彈性變形能力。隨著壓力進(jìn)一步增加,若超過軟管材料的彈性限度,軟管將發(fā)生塑性變形,此時即使壓力降低,管徑也無法全部恢復(fù)到初始狀態(tài)。如果壓力持續(xù)升高且超過軟管的耐壓限度,軟管就會發(fā)生破裂,導(dǎo)致油品泄漏。不同結(jié)構(gòu)和材料的輸油軟管,其在壓力作用下的形變特性有所不同。例如,采用鋼絲編織增強(qiáng)的軟管,由于鋼絲的和良好的抗拉伸性能,在承受較不錯壓力時,其徑向膨脹相對小,能夠在大壓力范圍內(nèi)保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;而以纖維編織增強(qiáng)的軟管,雖然柔韌性不錯,但在承受高壓時,徑向膨脹可能相對大,需要在設(shè)計和使用時充足考慮這一特點。
彎曲時的形變
輸油軟管在安裝和使用過程中,經(jīng)常需要彎曲以適應(yīng)不同的布局和連接需求。當(dāng)軟管彎曲時,內(nèi)側(cè)部分受到壓縮,材料會發(fā)生壓縮形變,管壁厚度可能略有增加;外側(cè)部分則受到拉伸,材料被拉長,管壁厚度可能略有變薄。同時,彎曲部位的截面形狀也會發(fā)生變化,由圓形逐漸變?yōu)闄E圓形。過度彎曲會使軟管外側(cè)的材料承受過大的拉伸應(yīng)力,可能導(dǎo)致增強(qiáng)層的金屬絲或纖維斷裂,從而降低軟管的強(qiáng)度和耐壓性能。此外,頻繁的彎曲還會使軟管產(chǎn)生疲勞損傷,縮短其使用壽命。為了減少彎曲對輸油軟管的影響,在設(shè)計和安裝時,通常會規(guī)定小彎曲半徑,軟管在使用過程中的彎曲程度在正確范圍內(nèi)。
溫度變化引起的形變
石油輸送過程中,溫度變化較為常見。當(dāng)溫度升高時,輸油軟管的材料會發(fā)生熱膨脹,導(dǎo)致管徑和長度增加;溫度降低時,則會發(fā)生收縮。這種熱脹冷縮現(xiàn)象在不同材料之間可能存在差異,例如金屬絲和橡膠材料的熱膨脹系數(shù)不同,在溫度變化時,兩者之間可能產(chǎn)生應(yīng)力,影響軟管的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。如果溫度變化范圍大且頻繁,長期積累下來,可能導(dǎo)致軟管的連接部位松動、密封失效,甚至引起軟管材料的老化和損壞。為了應(yīng)對溫度變化對輸油軟管的影響,在設(shè)計時會考慮選用熱膨脹系數(shù)匹配的材料,并采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償措施,如設(shè)置膨脹節(jié)或采用具有一定伸縮性的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
輸油軟管的工藝特點決定了其基本性能,而在實際使用過程中的形變過程則對其性能和安全產(chǎn)生動態(tài)影響。通過不斷優(yōu)化工藝特點,深入研討形變過程,并采取相應(yīng)的措施加以控制和應(yīng)對,能夠提升輸油軟管的質(zhì)量和性,確定石油輸送的安全與速率不錯。