CN101716824A - 碳纤维复合材料的输油管道一种制造工艺 - Google Patents
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Abstract
碳纤维复合材料的输油管道一种制造工艺，主要原料为PAN基碳纤维、工程塑料、树脂、稳定剂等材料。其特征在于：对气袋内进行注气，使气袋膨胀相对管道模具内壁挤压碳纤维缠带，再泄气后抽出前述的气袋，形成碳纤维管件成品。因此采用性能稳定的碳纤维材料与玻璃纤维、工程塑料合成制造的防腐、耐温、耐压力、抗震管材并实施现代化工艺技术手段；成型工艺好，适合产业化，质量轻运输安装方便。
Description
技术领域 本发明涉及石油管道技术领域，具体的讲是涉及一种碳纤维复合材料的输油管道的制造工艺。
背景技术 现在油田以及各种输油管道大多都是以不锈钢为原料制作的管材，但钢质管道本身易受化工厂酸碱性气氛以及外部环境中的电化学因素等腐蚀，加上管道内部压力引起形变等各种因素影响，管道容易开裂、穿孔，最终导致管道渗漏，影响正常生产使用。传统的方法是用金属环对管道进行加固，但金属环容易受到酸碱、以及电化学腐蚀，而且金属环尺寸固定，使用不便，成本较高。也有一些为了防腐蚀，而在管道内壁涂有防腐层，但是防腐层耐磨性较差，不能抵抗长时间的介质冲刷和清管器的摩擦损伤，而且相对重量较重，弹性模量较低、保温性能差。
发明内容 为了克服上述的不足，本发明的目的旨在提供一种高强度、高模量、耐腐蚀、耐高温和高压的新型输油管道。
本发明采用的技术方案为：一种碳纤维复合材料的输油管道的形状与传统材料制造的输油管道基本相似，只是在材料上和制造工艺上有所不同，主要原料为PAN基碳纤维、工程塑料、树脂、稳定剂等材料复合制造而成。预先形成对应管道内部形状的气袋，气袋由耐溶材料所制成；然后将气袋置于对应管道内部形状的模具内，再将气袋内注入具热收缩特性的材料，使气袋内部形成对应气袋形状的热收缩心模，在气袋外部上包裹碳纤维缠带，在覆有碳纤维缠带的气袋置入以管道成品形状为特征的管件模具内。
本发明所采用的工作原理是：对气袋内进行注气，使气袋膨胀相对管道模具内壁挤压碳纤维缠带，再泄气后抽出前述的气袋，形成碳纤维管件成品。在缠绕碳纤维缠带时，可利用实心的热收缩心模产生支撑作用，故碳纤维缠带于缠绕时不会发生变形的状况，因此碳纤维缠带缠绕均匀，且获得支撑，而能减少碳纤维缠带的用量，达到厚度均匀与减轻管件重量的目的，再者不致残留接合细缝与弯折处堆成的皱折，能增进管道外观的平顺度，并可提升成品的结合精准度。
碳纤维缠带是采用PAN基高强度碳纤维与工程塑料、稳定剂等材料复合制造而成；一般都是采碳纤维短切丝、碳粉、碳毡和碳纤维编织布与玻璃纤维布、工程塑料高温熔化制成专用原料，主要是通过树脂高温固化。
采用PAN基碳纤维产品作为高性能无机类纤维以其重量轻、强度大、刚度好、耐高温、抗化学腐蚀、导热以及膨胀系数小等优良特性，成为军民两用不可缺少的工业材料；碳纤维的比重不到钢的1/4，抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量为23000～43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高，材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，所以上述发明的管道各方面的性能高于原有钢结构的管道。因此采用性能稳定的碳纤维材料与玻璃纤维、工程塑料合成制造的防腐、耐温、耐压力、抗震管材并实施现代化工艺技术手段；成型工艺好，适合产业化，质量轻运输安装方便。
附图说明
图1是本发明的生产流程示意简图
图2是本发明的立体示意简图
具体实施方式
本发明为碳纤维输油管道的一种制造工艺，其主要如图1所示，该制造工艺包含有气袋成型步骤S1、置入模具步骤S2、心模成型步骤S3、高温炉热固G1、包覆碳纤维缠带步骤S4、入模步骤S5、成型步骤S6，进而形成一种碳纤维输油管道。
关于本发明成型方法的详细说明，预先形成对应管道内部形状的气袋，气袋由耐溶材料所制成；然后将气袋置于对应管道内部形状的模具内，再将气袋内注入具热收缩特性的材料，使气袋内部形成对应气袋形状的热收缩心模，在气袋外部上包裹碳纤维缠带，在覆有碳纤维缠带的气袋置入以管道成品形状为特征的管件模具内。
对气袋内进行注气，使气袋膨胀相对管道模具内壁挤压碳纤维缠带，再泄气后抽出前述的气袋，形成碳纤维管件成品。在缠绕碳纤维缠带时，可利用实心的热收缩心模产生支撑作用，故碳纤维缠带于缠绕时不会发生变形的状况，因此碳纤维缠带缠绕均匀，且获得支撑，而能减少碳纤维缠带的用量，达到厚度均匀与减轻管件重量的目的，再者不致残留接合细缝与弯折处堆成的皱折，能增进管道外观的平顺度，并可提升成品的结合精准度。
本发明的碳纤维缠带是利用碳纤维布、玻璃纤维、工程塑料与树脂结合，经过高温炉进行热固。
Claims (4)
1.碳纤维复合材料的输油管道一种制造工艺，其特征在于：主要原料为PAN基碳纤维、工程塑料、树脂、稳定剂等材料复合制造而成。其特征在于：预先形成对应管道内部形状的气袋，气袋由耐溶材料所制成；然后将气袋置于对应管道内部形状的模具内，再将气袋内注入具热收缩特性的材料，使气袋内部形成对应气袋形状的热收缩心模，在气袋外部上包裹碳纤维缠带，在覆有碳纤维缠带的气袋置入以管道成品形状为特征的管件模具内。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的输油管道一种制造工艺，其特征在于：对气袋内进行注气，使气袋膨胀相对管道模具内壁挤压碳纤维缠带，再泄气后抽出前述的气袋，形成碳纤维管件成品。
3.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合材料的输油管道一种制造工艺，其特征在于：碳纤维缠带一般都是采碳纤维短切丝、碳粉、碳毡和碳纤维编织布与玻璃纤维布、工程塑料高温熔化制成专用原料，主要是通过树脂高温固化。
4.根据权利要求1或2所述的碳纤维复合材料的输油管道一种制造工艺，其特征在于：碳纤维的比重不到钢的1/4，抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量为23000～43000Mpa亦高于钢。
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