CN103148289B - 疏浚大口径耐磨复合材料管的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种疏浚用大口径耐磨复合管及其制备方法。该管由复合材料管身和复合材料带颈法兰组成，管身从内向外分为耐磨层和缠绕结构层两部分，带颈法兰开有均布螺栓连接孔，管一头端面设有密封槽；其缠绕结构层和带颈法兰为树脂与玻璃纤维纱，耐磨层为树脂与耐磨填料。制备工艺：把芯模安装在缠绕机上，耐磨填料加入树脂中拌匀后均匀地涂抹在芯模上到耐磨层设计厚度；固化后修平表面，在耐磨层上微机控制缠绕浸润树脂的玻璃纤维纱制出复合材料缠绕结构层；固化后，两端手工铺放结合缠绕的方法制备出复合材料带颈法兰；整体固化后，加工出螺栓连接孔和密封槽即成。本管道整体采用复合材料制备，抗腐蚀性好、重量轻，运输方便。

Description

疏浚大口径耐磨复合材料管的制备方法
技术领域
本发明属于疏浚工程领域设备及制备工艺，特别涉及一种疏浚大口径耐磨复合材料管及其制备方法。
背景技术
疏浚管道是疏浚施工船、挖泥船的配套产品，用于江河湖海的清淤排污、航道疏浚、港口建设及填海造地、海地采矿等工程。目前，疏浚输沙工程中，疏浚管大多采用合金铸铁、铸钢等金属材料，1～3年左右管线磨损、生锈严重，经常需要修补；同时重量重，安装搬运不方便。本发明所制备的疏浚管采用复合材料制备，耐磨、抗腐蚀性好，使用寿命长；强度高、重量轻，管道运输方便。本发明的耐磨疏浚管大规模应用能提高疏浚的整体效益和效率，很有发展前景。
发明内容
本发明目的旨在改进金属疏浚管道耐磨性、抗腐蚀性差、重量重的缺点提供一种疏浚大口径耐磨复合材料管。
本发明目的采用下述技术方案实现，一种疏浚大口径耐磨复合材料管，其公称直径400～2000mm，长度4～12m，由复合材料管身和复合材料带颈法兰组成，管身从内向外分为耐磨层和缠绕结构层两部分，带颈法兰开有均布螺栓连接孔，管一头端面设有密封槽；所述的缠绕结构层和带颈法兰所用复合材料为树脂与玻璃纤维纱，所述的耐磨层所用复合材料为树脂与耐磨填料。
本发明的疏浚大口径耐磨复合材料管公称直径700～1500mm，长度4～12m。
本发明的疏浚大口径耐磨复合材料管中，其耐磨层厚度6～18mm，耐磨层所用的复合材料中耐磨填料与树脂质量比为150:100～300:100。
本发明的疏浚大口径耐磨复合材料管中，所述的耐磨填料为碳化硅、三氧化二铝、氮化硅、氧化锆陶瓷中一种或两种的混合，如果是两种混合物，混合比为30:70～70:30。
本发明的疏浚大口径耐磨复合材料管中，所述的缠绕结构层厚度6～20mm，所用的复合材料中玻璃纤维纱的质量百分含量控制在60%～75%。
本发明的疏浚大口径耐磨复合材料管中，所述的带颈法兰所用的复合材料中玻璃纤维纱的质量百分含量控制在50%～75%。
本发明的疏浚大口径耐磨复合材料管中，耐磨层、缠绕结构层和带颈法兰的复合材料中所用的树脂为不饱和树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、聚氨酯或酚醛树脂。
本发明的疏浚大口径耐磨复合材料管的制备方法，其制备工艺如下：首先，把芯模安装在缠绕机上，按耐磨填料和树脂的质量比例150:100～300:100将耐磨填料加入树脂中搅拌均匀，然后均匀地涂抹在芯模上到耐磨层设计厚度；固化后修平表面，然后在耐磨层上微机控制缠绕树脂浸润的玻璃纤维纱制成复合材料缠绕结构层，其中玻璃纤维纱的质量百分含量控制在60%～75%；固化后，两端手工铺放结合缠绕的方法制备出复合材料带颈法兰，其带颈法兰所用的树脂浸润的玻璃纤维纱复合材料中，玻璃纤维纱的质量百分含量控制在50%～75%；整体固化后，加工出螺栓连接孔和密封槽即成。
本发明的疏浚大口径耐磨复合材料管的用法，使用时管端面密封槽中安装橡胶密封圈，将两根管之间带颈法兰通过螺栓连接孔螺栓连接。
本发明的疏浚大口径耐磨复合材料管有以下优点：
1）管道包括管道之间的连接法兰整体采用复合材料制备，抗腐蚀性好、重量轻，运输方便；
2）耐磨填料增强树脂复合材料耐磨层，提高了管道的抗磨损性能；同时，复合材料缠绕结构层的存在，不会由于耐磨层的磨损而降低管道的机械性能；
3）管与管之间通过复合材料法兰直接用螺栓连接，安装、拆卸及运输都方便，管道遭到外力破坏后，修复更换管道同样方便。
使用本发明制备的疏浚管具有耐磨性和抗腐蚀性好、使用寿命长、管材重量轻、减少能耗、使用方便，是金属疏浚管优异的替代品。
附图说明
图1为本发明的耐磨复合材料管结构示意图；
图2为本发明的耐磨复合材料管带颈法兰结构示意图；
图3为本发明的耐磨复合材料管结构剖视图；
其中：1—管身；2—带颈法兰；3—耐磨层；4—缠绕结构层；5—螺栓连接孔；6—密封槽。
具体实施方式
实施例1
疏浚大口径耐磨复合材料管制备。疏浚大口径耐磨管公称DN700，长度6m，耐磨层厚度8mm，缠绕结构层厚度10mm，管体总厚度18mm，两端法兰均布24个螺栓孔，法兰盘厚度36mm。制备工艺如下：首先，把直径、长度8m芯模安装在缠绕机上，把100目和60目的碳化硅颗粒的混合物，两种颗粒质量比为40:60加入到乙烯基酯树脂中混合均匀，其中，碳化硅颗粒与乙烯基酯树脂质量比为250:100，然后均匀地涂抹在芯模上，厚度8mm；固化后，表面打磨平滑，在其表面上微机控制缠绕浸润乙烯基酯树脂的玻璃纤维纱，制备复合材料缠绕结构层，层厚10mm，其中玻璃纤维纱的质量百分含量控制在60%～75%；固化后，两端手工铺放结合缠绕的方法制备出复合材料带颈法兰，带颈法兰所用的浸润乙烯基酯树脂的玻璃纤维纱复合材料中，玻璃纤维纱的质量百分含量控制在50%～75%；整体固化后，按尺寸加工出带颈法兰，并沿圆周方向加工出螺栓连接孔24个和密封槽。经过测试，耐磨管道性能满足使用要求。
实施例2
疏浚大口径耐磨复合材料管制备。疏浚大口径耐磨管公称DN1000，长度12m，耐磨层厚度8mm，缠绕结构层厚度16mm，管体总厚度24mm，两端法兰均布36个螺栓孔，法兰盘厚度40mm。制备工艺如下：首先，把直径、长度13m芯模安装在缠绕机上，按100目氧化铝粉末和不饱和树脂质量比例300:100配料，配制好的100目的氧化铝粉末和不饱和树脂混合物均匀地涂抹在芯模上，厚度8mm；固化后，表面打磨平滑；在其表面上微机控制缠绕不饱和树脂浸润的玻璃纤维纱，制备复合材料缠绕结构层，层厚16mm，其中玻璃纤维纱的质量百分含量控制在60%～75%；固化后，两端手工铺放结合缠绕的方法制备出复合材料带颈法兰，带颈法兰所用的不饱和树脂浸润的玻璃纤维纱复合材料中，玻璃纤维纱的质量百分含量控制在50%～75%；整体固化后，按尺寸加工出带颈法兰，并沿圆周方向加工出螺栓连接孔36个和密封槽。经过测试，耐磨管道性能满足使用要求。
实施例3
疏浚大口径耐磨复合材料管制备。疏浚大口径耐磨管公称DN1000，长度12m，耐磨层厚度8mm，缠绕结构层厚度16mm，管体总厚度24mm，两端法兰均布36个螺栓孔，法兰盘厚度40mm。制备工艺如下：首先，把直径、长度13m芯模安装在缠绕机上，把80目的氧化铝粉末和150目的碳化硅粉末的混合物，两种颗粒质量比为70:30加入到乙烯基酯树脂中混合均匀，其中，碳化硅颗粒与乙烯基酯树脂质量比为280:100，然后均匀地涂抹在芯模上，厚度8mm；固化后，表面打磨平滑；在其表面上微机控制缠绕乙烯基酯树脂浸润的玻璃纤维纱，制备复合材料缠绕结构层，层厚16mm，其中玻璃纤维纱的质量百分含量控制在60%～75%；固化后，两端手工铺放结合缠绕的方法制备出复合材料带颈法兰，其带颈法兰所用的乙烯基酯树脂浸润的玻璃纤维纱复合材料中，玻璃纤维纱的质量百分含量控制在50%～75%；整体固化后，按尺寸加工出带颈法兰，并沿圆周方向加工出螺栓连接孔36个和密封槽。经过测试，耐磨管道性能满足使用要求。
实施例4
疏浚大口径耐磨复合材料管制备。疏浚大口径耐磨管公称DN800，长度10m，耐磨层厚度8mm，缠绕结构层厚度10mm，管体总厚度18mm，两端法兰均布24个螺栓孔，法兰盘厚度32mm。制备工艺如下：首先，把直径、长度12m芯模安装在缠绕机上，把100目的碳化硅颗粒加入到环氧树脂E51中混合均匀，其中，碳化硅颗粒与环氧树脂质量比为230:100，加入固化剂聚酰胺，搅拌均匀后涂抹在芯模上，厚度8mm；固化后，表面打磨平滑，在其表面上微机控制缠绕浸润聚酰胺/E51环氧树脂固化体系的玻璃纤维纱，制备复合材料缠绕结构层，层厚10mm，其中玻璃纤维纱的质量百分含量控制在60%～75%；固化后，两端手工铺放结合缠绕的方法制备出复合材料带颈法兰，其带颈法兰所用的浸润聚酰胺/E51环氧树脂固化体系的玻璃纤维纱复合材料中，玻璃纤维纱的质量百分含量控制在50%～75%；整体固化后，按尺寸加工出带颈法兰，并沿圆周方向加工出螺栓连接孔24个和密封槽。经过测试，耐磨管道性能满足使用要求。
上面附图及实施例中描述了本发明的一些示例性实施方案，但是这些实施方案只是对本发明进行举例说明，本发明并不限于所述的具体实例，凡是不违背本发明所述连接结构实质的各种变型，均应为本发明请求保护的范围。

Claims (2)

1.疏浚大口径耐磨复合材料管的制备方法，所述疏浚大口径耐磨复合材料管的公称直径400～2000mm，长度4～12m，由复合材料管身（1）和复合材料带颈法兰（2）组成，管身（1）从内向外分为耐磨层（3）和缠绕结构层（4）两部分，带颈法兰（2）开有均布螺栓连接孔（5），管一头端面设有密封槽（6）；所述的缠绕结构层（4）和带颈法兰（2）所用复合材料为树脂与玻璃纤维纱，所述的耐磨层（3）所用复合材料为树脂与耐磨填料；其特征在于制备工艺如下：首先，把芯模安装在缠绕机上，按耐磨填料和树脂的质量比例150:100～300:100将耐磨填料加入树脂中搅拌均匀，然后均匀地涂抹在芯模上到耐磨层设计厚度；固化后修平表面，然后在耐磨层上微机控制缠绕树脂浸润的玻璃纤维纱制成复合材料缠绕结构层，其中玻璃纤维纱的质量百分含量控制在60%～75%；固化后，两端手工铺放结合缠绕的方法制备出复合材料带颈法兰，其带颈法兰所用的树脂浸润的玻璃纤维纱复合材料中，玻璃纤维纱的质量百分含量控制在50%～75%；整体固化后，加工出螺栓连接孔和密封槽即成。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于公称直径700～1500mm，长度4～12m。
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