CN109130242B - 一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法及密封和连接结构 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法及密封和连接结构属于一种钢管的复合方法，是通过下列步骤实现的：除锈、制作模具、缠绕层、定位、密封、注胶、复合固化、脱模。本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，使用玻璃纤维纱及玻璃布，与管道内壁形成闭合结构后，抽真空同时通过缓冲装置注胶，经过高温固化后，使玻璃纤维与钢管有效的结合一起，在管道内壁形成保护层，有效的解决钢管防腐问题。本发明这种加工工艺，因为模具能确保内壁光滑，摩擦阻力小，能做到树脂与玻璃纤维纱最佳配比，具有自沾性好，刚性好，防腐性能好，内衬层不开裂，不脱落。

Description

一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法及密封和连接结构
技术领域
本发明属于一种钢管的复合方法，特别是涉及一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法及密封和连接结构。
背景技术
国内外油田使用的油管和套管大多使用钢管。油管和套管在油气田勘探开发中发挥重要的作用。油管和套管用量大，管材的质量、性能对石油工业意义重大。原油中含有硫化氢、二氧化碳等大量氯离子，加剧钢制油管的腐蚀，长期运行产生管道穿孔，报废。而玻璃钢复合材料材料具有较好的防腐性能，但由于玻璃钢管线机械强度不高，耐压等级低，管道螺纹接口抗拉强度差，维修复杂。目前有用离心方法在钢管内部制作内衬进行短切纤维防腐的工艺方法，因其无模具保证，离心法制作的防腐内部不光滑，管道输送液体时，流阻大，内衬层易脱落，并易堵塞管路。
发明内容
本发明旨在于克服现有技术的不足，提供了一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法及密封和连接结构。
本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，是通过下列步骤实现的：
（1）除锈：将钢管内表面进行喷砂、除锈处理；
（2）制作模具：将经步骤（1）处理的钢管根据钢管内径R1的大小及需要的玻璃钢内衬层厚度M1，制作模具，模具外径R2=R1-M1；
（3）缠绕层：将缠绕材料均匀的缠绕到模具表面，缠绕角度为20～50°，缠绕层厚度为M2，且M1-M2 <0.1～0.5mm；
（4）定位：将经步骤（3）缠绕完成后的预制体，插入至经步骤（1）处理的钢管中，并进行同心定位；
（5）密封：将经步骤（4）完成定位的钢管和内衬预制体的两端分别进行密封处理；并在其两端分别留有抽出口及注入口；
（6）注胶：在钢管的一端，对预制体与钢管的间隙先抽真空保压20～90分钟后，再将钢管另一端的注入口连接注胶桶，同时用真空泵继续对其抽真空，当抽真空端有少量树脂溢出时，即注入完成，关闭真空泵；
（7）复合固化：将经步骤（6）注胶完成的钢管，将其在50～150℃条件下，持续加热30～120分钟，对产品进行固化；
（8）脱模：固化完成后，将模具与玻璃钢内衬管脱模，得出光滑内表面复合钢管。
作为本发明的进一步改进，步骤（3）中缠绕材料为玻璃纤维纱、或玻璃纤维布、或玻璃纤维纱与玻璃纤维布混合。
作为本发明的进一步改进，玻璃纤维纱与玻璃纤维布按1:0.5～1比例，均匀的缠绕到模具表面。
作为本发明的进一步改进，步骤（6）中注入口连接注入泵管接头。
作为本发明的进一步改进，步骤（6）中真空泵的工作条件是-0.1～-1 MPa，注入泵工作条件是0.5～2MPa。
本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，是通过下列步骤实现的：
（1）除锈：将钢管内表面进行喷砂、除锈处理；
（2）制作模具：将经步骤（1）处理的钢管根据钢管内径R1的大小及需要的玻璃钢内衬层厚度M1，制作模具，模具外径R2=R1-M1；
（3）缠绕层：将缠绕材料均匀的缠绕到模具表面，缠绕角度为20～50°，缠绕层厚度为M2，且M1-M2 <0.1～0.5mm；
（4）定位：将经步骤（3）缠绕完成后的预制体，插入至经步骤（1）处理的钢管中，并进行同心定位；
（5）密封：将经步骤（4）完成定位的钢管和内衬预制体的两端分别进行密封处理；并在其两端分别留有排出口及注入口；
（6）注胶：在钢管一端的注入口连接注入泵，开启注入泵，当排出口有少量树脂溢出时，即注入完成，关闭注入泵；
（7）复合固化：将经步骤（6）注胶完成的钢管，将其在50～150℃条件下，持续加热30～120分钟，对产品进行固化；
（8）脱模：固化完成后，将模具与玻璃钢内衬管脱模，得出光滑内表面复合钢管。
本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的密封结构，是由钢管、缠绕层和模具构成，所述的模具长度大于钢管的长度，且模具上均匀缠绕有缠绕层、并同心的置于钢管内，所述的缠绕层与钢管的内壁相抵；在钢管的两端均有套有密封帽，密封帽的一端套于模具上并与其相密封、另一端与钢管的外壁相密封，密封帽的外壁上设有管路连接口，管路连接口通过密封帽内空腔与钢管和模具的间隙相连通。
本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的连接结构，由两个复合管相连接构成，所述的复合管是在钢管内复合了玻璃钢管构成，其中一端的玻璃钢管的端头长于钢管的端头、且长出的部分具有外螺纹、并具有一定的锥度，另一端玻璃钢管与钢管端头相同、且内壁具有内螺纹、并与另一端头锥度相同，相互连接的复合钢管外螺纹与内螺纹相配合套叠连接，并套有管箍将其固定。
本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，使用玻璃纤维纱及玻璃布，与管道内壁形成闭合结构后，抽真空同时通过缓冲装置注胶，经过高温固化后，使玻璃纤维与钢管有效的结合一起，在管道内壁形成保护层，有效的解决钢管防腐问题。本发明这种加工工艺，因为模具能确保内壁光滑，摩擦阻力小，能做到树脂与玻璃纤维纱最佳配比，具有自沾性好，刚性好，防腐性能好，内衬层不开裂，不脱落。
附图说明
图1为本发明的玻璃钢内衬复合钢管密封结构示意图；
图2为本发明的玻璃钢内衬复合钢管连接结构示意图。
具体实施方式
本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管有三种制作方法，下面通过实施1～3分别说明：
实施例1
抽真空法：
本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，是通过下列步骤实现的：
（1）除锈：将钢管内表面进行喷砂、除锈处理；其处理达到GB8923-83 涂装前钢材表面锈蚀和除锈等级中的Sa2.5级标准；
（2）制作模具：将经步骤（1）处理的钢管根据钢管内径R1的大小及需要的玻璃钢内衬层厚度M1，制作模具，模具外径R2=R1-M1；所述的模具为空心圆管，长度大于钢管的长度，且模具表面光滑、粗糙度小于0.8；所述的内衬层厚度根据管道的使用环境和条件的不同，其厚度可根据需要灵活设定，基本上在0.5～6mm之间，如2mm、3mm、4mm、3.5mm等；
（3）缠绕层：将玻璃纤维纱均匀的缠绕到模具表面，缠绕角度为30°，缠绕层厚度为M2，且M1-M2 <0.1～0.2mm；缠绕可选手工缠绕或将内衬模具安放在专用缠绕机上进行；
（4）定位：将经步骤（3）缠绕完成后的预制体，不进行脱模处理，直接插入至经步骤（1）处理的钢管中，并进行同心定位，且模具的两端均长于钢管的两端；
（5）密封：将经步骤（4）完成定位的钢管和内衬预制体的两端分别进行密封处理；并在其两端分别留有抽出口及注入口，且抽出口及注入口均与预制体与钢管的间隙连通；
（6）注胶：在钢管的一端，将抽出口通过管路连接至真空泵，启动真空泵，对预制体与钢管的间隙先抽真空并保压30分钟后，再将钢管另一端的注入口通过管路连接至注胶桶，同时继续对其抽真空，抽真空管路为透明材质制成，当有少量的树脂进入管路时，即注入完成，关闭真空泵；其中，真空泵的工作条件是-0.8～-1 MPa，
（7）复合固化：将经步骤（6）注胶完成的钢管，在70～80℃条件下，持续加热50～60分钟，对产品进行固化；
（8）脱模：固化完成后，将模具与玻璃钢内衬管脱模，得出光滑内表面复合管。
实施例2
抽真空及注入法：
（1）除锈：将钢管内表面进行喷砂、除锈处理；其处理达到GB8923-83 涂装前钢材表面锈蚀和除锈等级中的Sa2.5级标准；
（2）制作模具：将经步骤（1）处理的钢管根据钢管内径R1的大小及需要的玻璃钢内衬层厚度M1，制作模具，模具外径R2=R1-M1；所述的模具为空心圆管，长度大于钢管的长度，且模具表面光滑、粗糙度小于0.8；
（3）缠绕层：将缠绕材料均匀的缠绕到模具表面，缠绕角度为40°，缠绕层厚度为M2，且M1-M2 <0.2～0.3mm；所述的缠绕材料为玻璃纤维纱与玻璃纤维布混合分层缠绕，且玻璃纤维纱与玻璃纤维布按1:0.5～1比例均匀的缠绕到模具表面。缠绕可选手工缠绕或将内衬模具安放在专用缠绕机上进行；利用自动化设备可以控制缠绕材料张力，从而保证纤维布与纤维纱密度，制作出内衬层后，孔隙率较低，结构强度高；
（4）定位：将经步骤（3）缠绕完成后的预制体，不进行脱模处理，直接插入至经步骤（1）处理的钢管中，并进行同心定位，且模具的两端均长于钢管的两端；
（5）密封：将经步骤（4）完成定位的钢管和内衬预制体的两端分别进行密封处理；并在其两端分别留有抽出口及注入口，且抽出口及注入口均与预制体与钢管的间隙连通；
（6）注胶：在钢管的一端，将抽出口通过管路连接至真空泵，启动真空泵，对预制体与钢管的间隙先抽真空并保压50分钟后，再将钢管另一端的注入口通过管路与注入泵连接、注入泵再连接至注胶桶，将环氧树脂注入至预制体与钢管的间隙中，同时继续对其抽真空，抽真空管路为透明材质制成，当有少量的树脂进入管路时，即注入完成，保压10分钟后,关闭真空泵；其中，真空泵的工作条件是-0.3～-0.5 MPa，注入泵工作条件是0.8～1Mpa；
（7）复合固化：将经步骤（6）注胶完成的钢管，在90～110℃条件下，持续加热70～80分钟，对产品进行固化；
（8）脱模：固化完成后，将模具与玻璃钢内衬管脱模，得出光滑内表面复合管。
实施例3
注入法：
本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，是通过下列步骤实现的：
（1）除锈：将钢管内表面进行喷砂、除锈处理；其处理达到GB8923-83 涂装前钢材表面锈蚀和除锈等级中的Sa2.5级标准；
（2）制作模具：将经步骤（1）处理的钢管根据钢管内径R1的大小及需要的玻璃钢内衬层厚度M1，制作模具，模具外径R2=R1-M1；所述的模具为空心圆管，长度大于钢管的长度，模具表面光滑、粗糙度小于0.8；
（3）缠绕层：将玻璃纤维布均匀的缠绕到模具表面，缠绕角度为35°，缠绕层厚度为M2，且M1-M2 <0.3～0.4mm；缠绕可选手工缠绕或将内衬模具安放在专用缠绕机上进行；
（4）定位：将经步骤（3）缠绕完成后的预制体，不进行脱模处理，插入至经步骤（1）处理的钢管中，并进行同心定位；且模具的两端均长于钢管的两端，
（5）密封：将经步骤（4）完成定位的钢管和内衬预制体的两端分别进行密封处理；并在其两端分别留有排出口及注入口，且排出口及注入口均与预制体与钢管的间隙连通；
（6）注胶：在钢管的一端的注入口连接注入泵，注入泵连接注胶桶，启动注入泵，将环氧树脂注入至预制体与钢管的间隙中，当排出口有少量树脂溢出时，即注入完成，关闭注入泵；其中，注入泵工作条件是1.4～1.8Mpa；
（7）复合固化：将经步骤（6）注胶完成的钢管，在120～130℃条件下，持续加热90～100分钟，对产品进行固化；
（8）脱模：固化完成后，将模具与玻璃钢内衬管脱模，得出光滑内表面复合管。
实施例4
本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的密封结构，是由钢管1、缠绕层2和模具3构成，所述的具3长度大于钢管1的长度，且模具3上均匀缠绕有缠绕层2、并同心的置于钢管1内，所述的缠绕层2与钢管1的内壁相抵；在钢管1的两端均有套有密封帽4，密封帽4的一端套于模具3上并与其相密封、另一端与钢管1的外壁相密封，密封帽4的外壁上设有管路连接口5，管路连接口5通过密封帽内空腔6与钢管1和模具3的间隙相连通。使用时，将管路连接口5分别与真空泵或注入泵连接，依实施例1-3的制备方法，即可完成玻璃钢内衬复合钢管的制作。
实施例5
本发明的一种玻璃钢内衬复合钢管的连接结构，由两个复合管相连接构成，所述的复合管是在钢管1内复合了玻璃钢管10构成，其中一端的玻璃钢管10的端头长于钢管1的端头、且长出的部分具有外螺纹、并具有一定的锥度，另一端玻璃钢管2与钢管1端头相同、且内壁具有内螺纹、并与另一端头锥度相同，相互连接的复合钢管外螺纹与内螺纹相配合套叠连接，并套有管箍9将其固定。
本发明的这种加工工艺，内衬用钢制阳模保证，制作出的内衬层表面光滑，水压测试可达到30MPa以上。内衬层含胶量控制在30%-36%，内衬整体性好，不开裂，不脱落，防腐性能好。本发明解决了传统玻璃钢管道耐压问题，同时解决了钢管耐腐蚀问题。使用本发明制作的产品，承压能力高，耐腐蚀性好。管道连接方式，内衬玻璃钢为承插口连接，外部钢管为双阳螺纹管箍连接。

Claims (7)

1.一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，是通过下列步骤实现的：
(1)除锈：将钢管内表面进行喷砂、除锈处理；
(2)制作模具：将经步骤(1)处理的钢管根据钢管内径R1的大小及需要的玻璃钢内衬层厚度M1，制作模具，模具外径R2＝R1-M1；
(3)缠绕层：将缠绕材料均匀的缠绕到模具表面，缠绕角度为20～50°，缠绕层厚度为M2，且M1-M2<0.1～0.5mm，所述的缠绕材料为玻璃纤维纱、或玻璃纤维布、或玻璃纤维纱与玻璃纤维布混合；
(4)定位：将经步骤(3)缠绕完成后的预制体，插入至经步骤(1)处理的钢管中，并进行同心定位；
(5)密封：将经步骤(4)完成定位的钢管和内衬预制体的两端分别进行密封处理；并在其两端分别留有抽出口及注入口；
(6)注胶：在钢管的一端，对预制体与钢管的间隙先抽真空保压20～90分钟后，再将钢管另一端的注入口连接注胶桶，同时继续对其抽真空，当抽真空端有少量树脂溢出时，即注入完成，关闭真空泵；
(7)复合固化：将经步骤(6)注胶完成的钢管，在50～150℃条件下，持续加热30～120分钟，对产品进行固化；
(8)脱模：固化完成后，将模具与玻璃钢内衬管脱模，得出光滑内表面复合钢管；
在钢管(1)的两端均有套有密封帽(4)，密封帽(4)的一端套于模具(3)上并与其相密封、另一端与钢管(1)的外壁相密封，密封帽(4)的外壁上设有管路连接口(5)，管路连接口(5)通过密封帽内空腔(6)与钢管(1)和模具(3)的间隙相连通；
由所述方法制作的一种玻璃钢内衬复合钢管的连接结构，由两个复合管相连接构成，复合管是在钢管(1)内复合了玻璃钢管(10)构成，其中一端的玻璃钢管(10)的端头长于钢管(1)的端头、且长出的部分具有外螺纹、并具有一定的锥度，另一端玻璃钢管(2)与钢管(1)端头相同、且内壁具有内螺纹、并与另一端头锥度相同，相互连接的复合钢管外螺纹与内螺纹相配合套叠连接，并套有管箍(9)将其固定。
2.如权利要求1所述的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，其特征在于玻璃纤维纱与玻璃纤维布按1:0.5～1比例，均匀的缠绕到模具表面。
3.如权利要求1所述的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，其特征在于步骤(6)中注入口连接注入泵管接头。
4.如权利要求3所述的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，其特征在于步骤(6)中真空泵的工作条件是-0.1～-1MPa，注入泵工作条件是0.5～2MPa。
5.一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，是通过下列步骤实现的：
(1)除锈：将钢管内表面进行喷砂、除锈处理；
(2)制作模具：将经步骤(1)处理的钢管根据钢管内径R1的大小及需要的玻璃钢内衬层厚度M1，制作模具，模具外径R2＝R1-M1；
(3)缠绕层：将缠绕材料均匀的缠绕到模具表面，缠绕角度为20～50°，缠绕层厚度为M2，且M1-M2<0.1～0.5mm；
(4)定位：将经步骤(3)缠绕完成后的预制体，插入至经步骤(1)处理的钢管中，并进行同心定位；
(5)密封：将经步骤(4)完成定位的钢管和内衬预制体的两端分别进行密封处理；并在其两端分别留有排出口及注入口；
(6)注胶：在钢管的一端的注入泵连接管注入口连接注入泵，开启注入泵，当排出口有少量树脂溢出时，即注入完成，关闭注入泵；
(7)复合固化：将经步骤(6)注胶完成的钢管，将其在50～150℃条件下，持续加热30～120分钟，对产品进行固化；
(8)脱模：固化完成后，将模具与玻璃钢内衬管脱模，得出光滑内表面复合钢管；
在钢管(1)的两端均有套有密封帽(4)，密封帽(4)的一端套于模具(3)上并与其相密封、另一端与钢管(1)的外壁相密封，密封帽(4)的外壁上设有管路连接口(5)，管路连接口(5)通过密封帽内空腔(6)与钢管(1)和模具(3)的间隙相连通；
由所述方法制作的一种玻璃钢内衬复合钢管的连接结构，由两个复合管相连接构成，复合管是在钢管(1)内复合了玻璃钢管(10)构成，其中一端的玻璃钢管(10)的端头长于钢管(1)的端头、且长出的部分具有外螺纹、并具有一定的锥度，另一端玻璃钢管(2)与钢管(1)端头相同、且内壁具有内螺纹、并与另一端头锥度相同，相互连接的复合钢管外螺纹与内螺纹相配合套叠连接，并套有管箍(9)将其固定。
6.如权利要求5所述的一种玻璃钢内衬复合钢管的制作方法，其特征在于步骤(6)中注入泵工作条件是0.5～2MPa。
7.一种玻璃钢内衬复合钢管的密封结构，是由钢管(1)、缠绕层(2)和模具(3)构成，其特征在于模具(3)长度大于钢管(1)的长度，且模具(3)上均匀缠绕有缠绕层(2)、并同心的置于钢管(1)内，所述的缠绕层(2)与钢管(1)的内壁相抵；在钢管(1)的两端均有套有密封帽(4)，密封帽(4)的一端套于模具(3)上并与其相密封、另一端与钢管(1)的外壁相密封，密封帽(4)的外壁上设有管路连接口(5)，管路连接口(5)通过密封帽内空腔(6)与钢管(1)和模具(3)的间隙相连通。
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