CN109774187A - 一种碳纤维缠绕输油管道的方法 - Google Patents
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Abstract
一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法将两个输油管法兰(1)分别与两个定位法兰(2)连接在一起,两个输油管法兰(1)相向套在涂刷脱模剂的模具轴(5)上,根据碳纤维缠绕输油管道(10)的长度调节间距,将模具轴(5)夹持固定在缠绕设备上,将碳纤维丝束(7)按缠绕角度均匀缠绕布满两个输油管法兰盘(11)之间的区域,形成缠绕管身(9),将输油管法兰(1),定位法兰(2)、连接螺栓(3)、定位螺栓(4)和模具轴(5)整体移入固化炉(8)中,加热固化,脱模得到碳纤维缠绕输油管道。本发明具有使用时间长,性能稳定,连接强度更大,刚度好,耐高温高压,抗腐蚀能力好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及采用纤维缠绕管道领域,具体涉及一种碳纤维缠绕输油管道的方法。
背景技术
因为石油被开采后必须马上输送到储备系统中,一般运输的过程都是通过管道系统,但是原油中存在大量的油垢、泥渣和杂质,长期输送会在输油管壁上造成大量的沉积并干结,使得输油管道的有效管径变窄,输油速度降低,造成极大地浪费,严重时甚至引起管道破裂、爆炸或者火灾等安全事故。为了避免这样的情况发生,输油管道需要定期清洗。但是传统钢制输油管道重量大,比较笨重,清洗作业时需要动用大型设备,拆装、运输及操作耗时长,效率低,耗费的人力物力成本高,并且存在安全风险。传统缠绕管道都是分体式,先缠绕管体部分,切割、加工然后再将法兰嵌入管体连接,工序复杂,产生边角料,材料成本和工艺成本高,且由于二次连接,性能不稳定,容易发生法兰脱落、介质泄露等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有问题,提供了一种使用时间长,性能稳定,连接强度更大,刚度好,耐高温高压,抗腐蚀能力好的碳纤维缠绕输油管道的方法。
本发明制备的碳纤维缠绕输油管道法兰和碳纤维缠绕管一体成型。
本发明通过以下技术方案实现的:
一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其包括如下步骤:
(1)将输油管法兰颈12外表面沿圆周加工沉孔17,钢钉13埋入沉孔17,并固定连接,将输油管法兰颈12与输油管法兰盘11固定连接,组成输油管法兰1;
(2)将定位法兰颈15沿圆周加工定位螺纹孔16,然后与定位法兰盘14固定连接,组成定位法兰2;
(3)将两个输油管法兰盘11分别与两个定位法兰盘14采用连接螺栓3连接在一起,两个输油管法兰1相向套在涂刷脱模剂的模具轴5上,根据碳纤维缠绕输油管道10的长度调节间距,将定位法兰2用定位螺栓4固定在模具轴5上,将模具轴5夹持固定在缠绕设备上;
(4)配置树脂胶液;
(5)将碳纤维丝束7按缠绕角度均匀缠绕布满两个输油管法兰盘11之间的区域,形成缠绕管身9;
(6)将模具轴5从缠绕设备卸下,将输油管法兰1,定位法兰2、连接螺栓3、定位螺栓4和模具轴5整体移入固化炉8中,加热固化;
(7)固化后,拧开连接螺栓3和定位螺栓4,将输油管法兰1与定位法兰2分离,并进行脱模,将模具轴5与碳纤维缠绕输油管道10分离,将高出制品表面的钢钉13加工去掉,整体喷漆干燥得到碳纤维缠绕输油管道10。
如上所述输油管法兰1中的输油管法兰颈12的长度200-300mm,厚度6-10mm,沉孔17间距5-10mm,深度4-6mm,排数2-4排,排间距10-20mm,最外侧沉孔17距输油管法兰盘11长度150-200mm,钢钉13长度为15-30mm。
如上所述定位法兰2中的定位法兰颈15长度200-300mm,厚度6-10mm,定位螺栓孔16中心距定位法兰盘14的长度100-250mm,沿周向等间距分布,定位螺栓孔16数量3-6个。
如上所述树脂胶液6为环氧树脂,其组成为环氧树脂100份,甲基四氢邻苯二甲酸酐60-70份, DMP-30 1-3份,将环氧树脂在60℃-80℃预热20-40min后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐和DMP-30,用搅拌器混合分散10-30min,得到树脂胶液;
如上所述缠绕时碳纤维丝束7纱片宽度20-45mm,缠绕角度为10°-90°,缠绕厚度为5-10mm。
如上所述固化炉8的固化温度为从室温升温至70-90℃,恒温1-2h,从70℃-90℃升温至110℃-130℃,恒温1-3h,从110℃-130℃升温至150℃-170℃,恒温1-3h。
本发明与现有技术相比,本发明制备的碳纤维缠绕输油管道具有重量轻,仅为传统钢制管道的五分之一,法兰和碳纤维缠绕管一体成型,连接强度更大,刚度好,耐高温高压,抗腐蚀能力好;清洗作业时,不需要大型设备,人工搬运即可,并且安装和拆除方便,省时省力,极大提高了清洗作业效率,降低整体石油管道的清洗作业成本。
附图说明
图1是输油管法兰1结构主视图。
图2是输油管法兰1结构右视图。
图3是定位法兰2结构主视图。
图4是定位法兰2结构右视图。
图5是输油管法兰1、定位法兰2和模具轴5的安装示意图。
图6是碳纤维缠绕石油管道的缠绕过程示意图。
图7是碳纤维缠绕石油管道的固化示意图。
图8是碳纤维缠绕石油管道的制品示意图。
如图所示,1是输油管法兰,2是定位法兰,3是连接螺栓,4是定位螺栓,5是模具轴,6是树脂胶液,7是碳纤维丝束,8是固化炉,9是缠绕管身,10是碳纤维缠绕输油管道,11是输油法兰盘,12是输油法兰颈,13是钢钉,14是定位法兰盘,15是定位法兰颈,16是定位螺栓孔,17是沉孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。但本发明的内容不仅仅局限于下面实施例。
实施例1:
一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其包括如下步骤:
(1)将输油管法兰颈12外表面沿圆周加工沉孔17,钢钉13埋入沉孔17,并焊接固定,将输油管法兰颈12与输油管法兰盘11焊接固定,组成输油管法兰1;
(2)将定位法兰颈15沿圆周加工定位螺纹孔16,然后与定位法兰盘14焊接固定,组成定位法兰2;
(3)两个输油管法兰1与两个定位法兰2采用连接螺栓3连接在一起,两个输油管法兰1相向套在涂刷脱模剂的模具轴5上,根据碳纤维缠绕输油管道10的长度要求调节间距,将定位法兰2用定位螺栓4固定在模具轴5上,将模具轴5夹持固定在缠绕设备上;
(4)配置树脂胶液;
(5)将碳纤维丝束7按照设计的缠绕角度均匀布满两个输油管法兰2之间的区域,形成缠绕管身9;
(6)将模具轴5从缠绕设备卸下,将输油管法兰1、定位法兰2、连接螺栓3、定位螺栓4和模具轴5整体移入固化炉8中,加热固化;
(7)固化后,拧开连接螺栓3和定位螺栓4,将输油管法兰1与定位法兰2分离,并用脱模设备进行脱模,将模具轴5与碳纤维缠绕输油管道10分离,处理制品外表面,将高出制品表面的钢钉13加工去掉,整体喷漆干燥得到碳纤维缠绕输油管道10。
如上所述输油管法兰1中的输油管法兰颈12长度200mm,厚度6mm,沉孔17间距5mm,深度4mm,排数2排,排间距20mm,最外侧沉孔17距输油管法兰盘11长度150mm,钢钉13长度为15mm。
如上所述定位法兰2中的定位法兰颈15长度200mm,厚度6mm,定位螺栓孔16中心距定位法兰盘14的长度100mm,沿周向等间距分布,定位螺栓孔16数量3个。
如上所述树脂胶液6为环氧树脂,其组成为环氧树脂100份,甲基四氢邻苯二甲酸酐60份, DMP-30 1份,将环氧树脂在60℃预热40min后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐和DMP-30,用搅拌器混合分散30min,得到树脂胶液;
如上所述缠绕时碳纤维丝束7纱片宽度20mm,缠绕角度为10°/45°/90°,缠绕厚度为5mm。
如上所述固化炉8的固化温度为从室温升温至70℃,恒温2h,从70℃升温至110℃,恒温3h,从110℃升温至150℃,恒温3h。
实施例2:
所述输油管法兰1中的输油管法兰颈12的长度300mm,厚度10mm,沉孔17间距10mm,深度6mm,排数4排,排间距10mm,最外侧沉孔17距输油管法兰盘11长度200mm,钢钉13长度为30mm。
所述定位法兰2中的定位法兰颈15长度300mm,厚度10mm,定位螺栓孔16中心距定位法兰盘14的长度250mm,沿周向等间距分布,定位螺栓孔16数量6个。
所述树脂胶液6为环氧树脂,其组成为环氧树脂100份,甲基四氢邻苯二甲酸酐70份, DMP-30 3份,将环氧树脂在80℃预热20min后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐和DMP-30,用搅拌器混合分散10min,得到树脂胶液;
所述缠绕时碳纤维丝束7纱片宽度45mm,缠绕角度为10°/30°/60°/90°,缠绕厚度为10mm。
所述固化炉8的固化温度为从室温升温至90℃,恒温1h,从90℃升温至130℃,恒温1h,从130℃升温至170℃,恒温1h。
其余部分同实施例1。
实施例3:
所述输油管法兰1中的输油管法兰颈12的长度250mm,厚度8mm,沉孔17间距8mm,深度5mm,排数3排,排间距15mm,最外侧沉孔17距输油管法兰盘11长度180mm,钢钉13长度为20mm。
所述定位法兰2中的定位法兰颈15长度250mm,厚度8mm,定位螺栓孔16中心距定位法兰盘14的长度200mm,沿周向等间距分布,定位螺栓孔16数量4个。
所述树脂胶液6为环氧树脂,其组成为环氧树脂100份,甲基四氢邻苯二甲酸酐65份, DMP-30 2份,将环氧树脂在70℃预热30min后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐和DMP-30,用搅拌器混合分散20min,得到树脂胶液;
所述缠绕时碳纤维丝束7纱片宽度30mm,缠绕角度为10°/30°/45°/60°/90°,缠绕厚度为8mm。
所述固化炉8的固化温度为从室温升温至80℃,恒温1.5h,从80℃升温至120℃,恒温2h,从120℃升温至160℃,恒温2h。
其余部分同实施例1。
实施例4:
所述输油管法兰1中的输油管法兰颈12的长度280mm,厚度7mm,沉孔17间距6mm,深度4mm,排数2排,排间距15mm,最外侧沉孔17距输油管法兰盘11长度200mm,钢钉13长度为25mm。
所述定位法兰2中的定位法兰颈15长度280mm,厚度7mm,定位螺栓孔16中心距定位法兰盘14的长度200mm,沿周向等间距分布,定位螺栓孔16数量4个。
所述树脂胶液6为环氧树脂,其组成为环氧树脂100份,甲基四氢邻苯二甲酸酐63份, DMP-30 1.5份,将环氧树脂在60℃~80℃预热30min后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐和DMP-30,用搅拌器混合分散20min,得到树脂胶液;
所述缠绕时碳纤维丝束7纱片宽度30mm,缠绕角度为10°/40°/70°/90°,缠绕厚度为7mm。
所述固化炉8的固化温度为从室温升温至75℃,恒温1.5h,从75℃升温至115℃,恒温2h,从115℃升温至155℃,恒温2h。
其余部分同实施例1。
实施例5:
所述输油管法兰1中的输油管法兰颈12的长度270mm,厚度6mm,沉孔17间距9mm,深度4mm,排数3排,排间距15mm,最外侧沉孔17距输油管法兰盘11长度190mm,钢钉13长度为25mm。
所述定位法兰2中的定位法兰颈15长度270mm,厚度6mm,定位螺栓孔16中心距定位法兰盘14的长度170mm,沿周向等间距分布,定位螺栓孔16数量3个。
所述树脂胶液6为环氧树脂,其组成为环氧树脂100份,甲基四氢邻苯二甲酸酐68份, DMP-30 1.5份,将环氧树脂在70℃预热30min后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐和DMP-30,用搅拌器混合分散30min,得到树脂胶液;
所述缠绕时碳纤维丝束7纱片宽度35mm,缠绕角度为10°/45°/90°,缠绕厚度为6mm。
所述固化炉8的固化温度为从室温升温至80℃,恒温1h,从80℃升温至120℃,恒温1h,从120℃升温至160℃,恒温3h。
其余部分同实施例1。
实施例5:
所述输油管法兰1中的输油管法兰颈12的长度250mm,厚度6mm,沉孔17间距8mm,深度4mm,排数2排,排间距15mm,最外侧沉孔17距输油管法兰盘11长度150mm,钢钉13长度为25mm。
所述定位法兰2中的定位法兰颈15长度250mm,厚度6mm,定位螺栓孔16中心距定位法兰盘14的长度200mm,沿周向等间距分布,定位螺栓孔16数量4个。
所述树脂胶液6为环氧树脂,其组成为环氧树脂100份,甲基四氢邻苯二甲酸酐66份, DMP-30 2份,将环氧树脂在80℃预热20min后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐和DMP-30,用搅拌器混合分散30min,得到树脂胶液;
所述缠绕时碳纤维丝束7纱片宽度20mm,缠绕角度为10°/30°/45°/60°/90°,缠绕厚度为8mm。
所述固化炉8的固化温度为从室温升温至70℃,恒温2h,从70℃升温至130℃,恒温1h,从130℃升温至170℃,恒温2h。
其余部分同实施例1。
实施例6:
所述输油管法兰1中的输油管法兰颈12的长度200mm,厚度7mm,沉孔17间距8mm,深度5mm,排数3排,排间距10mm,最外侧沉孔17距输油管法兰盘11长度150mm,钢钉13长度为25mm。
所述定位法兰2中的定位法兰颈15长度200mm,厚度7mm,定位螺栓孔16中心距定位法兰盘14的长度150mm,沿周向等间距分布,定位螺栓孔16数量5个。
所述树脂胶液6为环氧树脂,其组成为环氧树脂100份,甲基四氢邻苯二甲酸酐64份, DMP-30 2份,将环氧树脂在80℃预热30min后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐和DMP-30,用搅拌器混合分散20min,得到树脂胶液;
所述缠绕时碳纤维丝束7纱片宽度20mm,缠绕角度为10°/45°/90°,缠绕厚度为9mm。
所述固化炉8的固化温度为从室温升温至90℃,恒温1h,从90℃升温至120℃,恒温1h,从120℃升温至150℃,恒温3h。
其余部分同实施例1。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)将输油管法兰颈(12)外表面沿圆周加工沉孔(17),钢钉(13)埋入沉孔(17),并固定连接,将输油管法兰颈(12)与输油管法兰盘(11)固定连接,组成输油管法兰(1);
(2)将定位法兰颈(15)沿圆周加工定位螺纹孔(16),然后与定位法兰盘(14)固定连接,组成定位法兰(2);
(3)将两个输油管法兰盘(11)分别与两个定位法兰盘(14)采用连接螺栓(3)连接在一起,两个输油管法兰(1)相向套在涂刷脱模剂的模具轴(5)上,根据碳纤维缠绕输油管道(10)的长度调节间距,将定位法兰(2)用定位螺栓(4)固定在模具轴(5)上,将模具轴(5)夹持固定在缠绕设备上;
(4)配置树脂胶液;
(5)将碳纤维丝束(7)按缠绕角度均匀缠绕布满两个输油管法兰盘(11)之间的区域,形成缠绕管身(9);
(6)将模具轴(5)从缠绕设备卸下,将输油管法兰(1),定位法兰(2)、连接螺栓(3)、定位螺栓(4)和模具轴(5)整体移入固化炉(8)中,加热固化;
(7)固化后,拧开连接螺栓(3)和定位螺栓(4),将输油管法兰(1)与定位法兰(2)分离,并进行脱模,将模具轴(5)与碳纤维缠绕输油管道(10)分离,将高出制品表面的钢钉(13)加工去掉,整体喷漆干燥得到碳纤维缠绕输油管道(10)。
2.如权利要求1所述的一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其特征在于所述输油管法兰(1)中的输油管法兰颈(12)的长度200-300mm,厚度6-10mm。
3.如权利要求1所述的一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其特征在于所述输油管法兰(1)中的沉孔(17)间距5-10mm,深度4-6mm,排数2-4排,排间距10-20mm,最外侧沉孔(17)距输油管法兰盘(11)长度150-200mm。
4.如权利要求1所述的一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其特征在于所述输油管法兰(1)中的钢钉13长度为15-30mm。
5.如权利要求1所述的一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其特征在于所述定位法兰(2)中的定位法兰颈(15)长度200-300mm,厚度6-10mm。
6.如权利要求1所述的一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其特征在于所述定位法兰(2)中的定位螺栓孔(16)中心距定位法兰盘(14)的长度100-250mm,沿周向等间距分布,定位螺栓孔(16)数量3-6个。
7.如权利要求1所述的一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其特征在于所述树脂胶液为环氧树脂,其组成为环氧树脂100份,甲基四氢邻苯二甲酸酐60-70份, DMP-30 1-3份,将环氧树脂在60℃-80℃预热20-40min后加入甲基四氢邻苯二甲酸酐和DMP-30,用搅拌器混合分散10-30min,得到树脂胶液。
8.如权利要求1所述的一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其特征在于缠绕时碳纤维丝束(7)纱片宽度20-45mm,缠绕角度为10°-90°,缠绕厚度为5-10mm。
9.如权利要求1所述的一种碳纤维缠绕输油管道的制备方法,其特征在于所述固化炉(8)的固化温度为从室温升温至70-90℃,恒温1-2h,从70℃-90℃升温至110℃-130℃,恒温1-3h,从110℃-130℃升温至150℃-170℃,恒温1-3h。
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