CN114321521B - 一种自紊流呼吸式浆体输送软管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自紊流呼吸式浆体输送软管及其制备方法，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管由外到内依次包括抗穿刺层、由高强型纤维和信号线编织而成的自紊流层和耐冲蚀层；抗穿刺层用于为浆体输送软管提供耐刺穿以及耐磨损性能；自紊流层用于为浆体输送软管提供增加紊流的能力降低浆体的沉积速度和传输信号的能力；耐冲蚀层用于为浆体输送软管提供抗冲击磨损性能和抗冲击腐蚀性能。本发明提供的浆体输送软管其应用呼吸式软管解决了输送管道耐冲蚀的问题，快速安装问题，并且将低了该输送软管的维保频次和费用；与此同时本发明还提供了该自紊流呼吸式浆体输送软管的制备工艺，该生产工艺流程简单，无需使用复杂的设备。
Description
技术领域
本发明涉及软管制备技术领域，具体涉及一种自紊流呼吸式浆体输送软管及其制备方法。
背景技术
伴随长距离输送管道在油、气输送中的广泛应用，浆体也开始使用管道进行输送；并随着人们对运输环境、资源可利用等方面的关注，管道运输在浆体输送中的清洁、经济优势日益凸显。
浆体管道的输送是将固体粉碎成一定粒径的颗粒与液体拌和后，再经过加压，随后运用管道进行输送的运输过程。输送管道以钢管为主，与油、气输送管道相比，浆体输送的介质为多相混合流体，因而其输送过程的流体力学问题相对复杂，对管道输送用钢管的要求也存在较大差异。
目前，运用管道输送的浆体以铁精矿、煤浆和尾矿浆等为主，其输送管道相对于单项流体输送呈现一定的个性化特征：一、浆体输送过程呈现紊流状态，为了防止沉降，需要控制输送压力和流速；二、浆体为固液二相流体，会增加对管道用钢管的磨损；三、浆体成分组成复杂，会增加对钢管的电化学腐蚀；四、目前的输送管道(钢管)的铺设容易受地形影响，其施工安装周期较长，并且钢管的成本高，维保频次也高，维护费用高，使用寿命较短；五、钢质输送管道在浆体输送过程中容易受到冲蚀(冲击磨损和冲击腐蚀)作用。
发明内容
针对现有的浆体输送管道为钢质管线，且钢管在浆体输送过程中容易产生沉积，钢质管道容易被腐蚀，钢质管道铺设容易受地形影响，钢质管道施工安装周期长、成本高、维保频次高、维护费用高、使用寿命较短，以及钢管在浆体输送过程中容易受到冲蚀作用等等问题；本发明提供了一种自紊流呼吸式浆体输送软管，本发明提供的浆体输送软管应用呼吸式软管解决输送管道耐冲蚀的问题，快速安装问题，并且将低了该输送软管的维保频次和费用；与此同时本发明还提供了该自紊流呼吸式浆体输送软管的制备工艺，该生产工艺流程简单且无需使用复杂的设备。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种自紊流呼吸式浆体输送软管，其特征在于，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管由外到内依次包括抗穿刺层、自紊流层和耐冲蚀层；所述的抗穿刺层用于为浆体输送软管提供耐刺穿以及耐磨损性能；所述的自紊流层由高强型纤维和信号线编织而成，所述自紊流层用于为浆体输送软管提供增加紊流的能力降低浆体的沉积速度和传输信号的能力；所述的耐冲蚀层用于为浆体输送软管提供抗冲击磨损性能和抗冲击腐蚀性能。
具体的，现有的钢质浆体输送管道存在如下的缺陷：(1)钢管的使用寿命短，钢管易冲蚀，导致管壁减薄、甚至穿孔，承压能力下降；(2)以钢管作为浆体输送管道，钢质管道铺设容易受地形影响，且钢管的施工安装周期长；(3)钢管的维保频次高、费用高；(3)以钢管作为浆体输送管，浆体料易产生沉积，为避免此问题就需要采用高压、高流速来减缓浆体沉积。为了解决钢管在作为浆体输送管道中所面临的以上缺陷，本发明提供了该自紊流呼吸式浆体输送软管应用呼吸式软管解决输送管道耐冲蚀的问题，快速安装的问题以及降低管道的维保频次和维护费用。本发明提出的该自紊流呼吸式浆体输送软管解决了钢质管道作为浆体输送管道在实际浆体输送使用中所面临的种种痛点。
进一步的，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管：所述的抗穿刺层由改性耐磨涂层和耐穿刺涂层固化而成，其抗穿刺力≥1200N，涂层的固化温度≤120℃；所述抗穿刺层的厚度为1.0-5.0mm。具体的，所述的抗穿刺层相当于该浆体输送软管的外胶层，该外胶层一方面为浆体输送软管提供了优异的耐刺穿以及耐磨损性能；另一方面该外胶层还能够防啮齿类动物的撕咬。
进一步的，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管：所述的自紊流层用于为所述浆体输送软管提供增加紊流的能力提升抗沉积性能，且沉积时间≥12小时。具体的，所述的自紊流层一方面具有抗沉积的作用，采用呼吸式形态，在恒定的工作压力下具有自扰流的作用，降低浆体沉积的速度；另一方面提供信号传输：传输压力、渗漏信号；紧急时，短期作为低压电源线。再者，该自紊流层还可以作为该浆体输送软管的增强层。自紊流层为编织层。
进一步的，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管：所述的自紊流层由高强型纤维和信号线采用经纬编织而成；其中经线选用涤纶长丝，纬线由两种不同纤维制作而成；所述高强型纤维的强度≥7.0cN/dtex；所述纬线中两种不同纤维的断裂伸长差异率≥4％。
进一步的，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管：所述的纬线由涤纶长丝和尼龙纤维两种交替排布制作而成或者由涤纶长丝和高伸长涤纶长丝两种交替排布制作而成；所述的信号线为铜丝；所述信号线的股数不少于2股。
进一步的，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管：所述经线的粗细为5000-70000D，所述纬线的粗细为12000-16000D。
进一步的，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管：所述铜丝的伸长率＞12％；所述铜丝的电阻值≤20Ω/100m、可承载的直流电压≤36V。
进一步的，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管：所述耐冲蚀层的厚度为2.0-6.0mm。耐冲蚀层
一种自紊流呼吸式浆体输送软管的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)采用将信号线与自紊流层的经线均匀分布，将不同类型的纬线与经线分别交叉编织；
(2)编织完成后，进行烘干，得到所述自紊流层；
(3)在线挤出：将耐冲蚀层材料利用挤出机均匀挤出在所述自紊流层的内表面，然后烘干，形成所述耐冲蚀层；
(4)在线涂覆：将抗穿刺层材料以恒压力涂覆在所述自紊流层的外表面，固化后形成所述抗穿刺层；且抗穿刺层涂覆距离耐冲蚀层挤出点至少30cm；
(5)在线冷却：涂覆完成后冷却至涂层的表面温度不超过60℃；完成自紊流呼吸式浆体输送软管的制备。
进一步的，所述自紊流呼吸式浆体输送软管的制备方法，包括如下具体步骤：
(1)采用将信号线与自紊流层的经线均匀分布，将不同类型的纬线与经线分别交叉编织；
(2)编织完成后，在50-70℃下进行烘干，得到所述自紊流层；
(3)在线挤出：将耐冲蚀层材料利用挤出机均匀挤出在所述自紊流层的内表面，挤出温度为160-180℃，然后在110-120℃下烘干固化5-15分钟，形成所述耐冲蚀层；即相当于形成内胶层；
(4)在线涂覆：将抗穿刺层材料以恒压力涂覆在所述自紊流层的外表面，固化后形成1.0-5.0mm厚的抗穿刺层；且抗穿刺层涂覆距离耐冲蚀层挤出点至少30cm；相当于涂覆形成外胶层；
(5)在线冷却：涂覆完成后冷却至涂层的表面温度不超过60℃；完成自紊流呼吸式浆体输送软管的制备。
具体的，本发明所述的自紊流呼吸式浆体输送软管的制备方法：其自紊流层是由高强型纤维和信号线(铜丝)采用经纬编织方式编织而成，其中经线(轴线)中对称设置金属铜丝；纬线是由2种不同纤维制作而成，可以使得本发明的成品输送软管在无压力状态下，内壁光滑平整；成品输送软管在工作压力下，呈现出轻微的凹凸状态，随着压力的变化，呈现出轻微的呼吸起伏状，增加紊流程度，从而减少浆料沉积。本发明的输送软管成品无压(自然状态)时，呈现出椭圆形，在远距离输送时，末端压力接近0，末端呈现出椭圆形，内壁平整。此时，因端口形状变化，导致流量减少，压力增大，层流转换成轻微紊流，减少浆料沉积。
本发明所述的自紊流呼吸式浆体输送软管的制备方法：其抗穿刺层和耐冲蚀层采用挤覆工艺：第一道挤出耐冲蚀层，然后再涂覆抗穿刺层(耐冲蚀层即相当于内胶层，抗穿刺层相当于外胶层)。本发明的制备工艺相较于常规生产工艺中内、外胶层一体挤出；本发明所采用的内、外胶层分别涂覆，然后在烘箱/烘道中进行固化，本发明的工艺方式简单，并且外胶层涂覆可以利用内胶层的热量进行固化，无需额外的加热。本发明的工艺优势：内、外胶层材质的主要功能差异，内胶层(即耐冲蚀层)提供抗冲击磨损性能和冲击腐蚀性能；外胶层(即抗穿刺层)提供耐穿刺、耐磨性能。本发明的生产工艺流程简单。
本发明的有益效果：
(1)本发明制备的自紊流呼吸式浆体输送软管具有优异的耐冲蚀性能，该输送软管具有弹性，能够减缓冲击磨损，同时非金属材料具有优良的冲击腐蚀能力。
(2)本发明制备的自紊流呼吸式浆体输送软管具有抗沉积作用：本发明的输送软管采用呼吸式形态，在恒定的工作压力下具有自扰流的作用，降低浆体沉积的速度，并且应用呼吸式软管解决了输送管道耐冲蚀的问题。本发明的输送软管在无压力状态下，内壁光滑平整；在工作压力下，呈现出轻微的凹凸状态，随着压力的变化，呈现出轻微的呼吸起伏状，增加紊流程度，从而减少浆料沉积。
(3)本发明制备的自紊流呼吸式浆体输送软管能够提供信号传输功能：传输压力、渗漏信号；紧急时，可短期作为低压电源线。
(4)本发明制备的自紊流呼吸式浆体输送软管解决了钢管铺设容易受地形影响的问题，该输送软管的不间断长度可达200米以上，大幅减少了短管的安装周期，且该软管的维护频次较低，维护费用低。
(5)本发明制备的自紊流呼吸式浆体输送软管为非金属内衬，其耐腐蚀性能优异，同时非金属管道还具有保温作用，可以减少环境温度对浆体传输的影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明自紊流呼吸式浆体输送软管的结构示意图。
图中：1抗穿刺层、2自紊流层、3耐冲蚀层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种自紊流呼吸式浆体输送软管，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管由外到内依次包括由改性耐磨涂层和耐穿刺涂层固化而成的1.0mm厚的抗穿刺层1、由高强型纤维和信号线(铜丝)通过经纬编织而成的自紊流层2和4.0mm厚的耐冲蚀层3；所述的抗穿刺层1用于为浆体输送软管提供耐刺穿以及耐磨损性能；所述的自紊流层2用于为浆体输送软管提供增加紊流的能力降低浆体的沉积速度和传输信号的能力；所述的耐冲蚀层3用于为浆体输送软管提供抗冲击磨损性能和抗冲击腐蚀性能。
优选的，上述的自紊流层2由高强型纤维(高强型纤维的强度≥7.0cN/dtex)和铜丝采用经纬编织而成；其中经线选用6000D的涤纶长丝，经线密度440根(经线密度是指每平方英寸中排列的经线根数)、纬线是由15000D的涤纶长丝和尼龙纤维两种交替排布制作而成或者由涤纶长丝和高伸长涤纶长丝两种交替排布制作而成，且所述纬线中两种纤维的断裂伸长差异率为5％，纬线密度：400纬/米。
上述自紊流呼吸式浆体输送软管的制备方法，包括如下步骤：
(1)将铜丝与自紊流层的经线(经线为6000D的涤纶长丝)均匀分布，将纬线(纬线由15000D的涤纶长丝和尼龙纤维两种交替排布制作而)与上述经线以经纬编织方式分别交叉编织；其中铜丝设置为2股，铜丝的伸长率＞12％，铜丝的电阻值≤20Ω/100m；
(2)经纬编织完成后，在60℃下进行烘干，即得到自紊流层2；
(3)在线挤出：将耐冲蚀层材料利用挤出机均匀挤出在上述自紊流层2的内表面，挤出温度为175℃，然后在120℃下烘干固化5分钟，形成4.0mm厚的耐冲蚀层3；
(4)在线涂覆：将抗穿刺层材料以恒压力涂覆在上述自紊流层2的外表面，固化后形成1.0mm厚的抗穿刺层；
(5)在线冷却：涂覆完成后冷却至涂层的表面温度不超过60℃，即完成了该自紊流呼吸式浆体输送软管的制备。
测试：
对上述制备的自紊流呼吸式浆体输送软管进行内层(耐冲蚀层)耐磨损测试：经过10万次的冲击试验(试验条件为：在输送软管内装水和砾石的混合物进行摇摆试验)后软管内胶层(耐冲蚀层)的质量损失为6g/m，由此可见本发明设置的耐冲蚀层具有优异的抗冲击性能。测试出抗穿刺层1的抗穿刺力为1400N；浆体沉积时间为16小时；信号传输性能：电阻率15Ω/100m。
上述为本发明的较佳实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。凡由本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种自紊流呼吸式浆体输送软管，其特征在于，所述的自紊流呼吸式浆体输送软管由外到内依次包括抗穿刺层(1)、自紊流层(2)和耐冲蚀层(3)；所述的抗穿刺层(1)用于为浆体输送软管提供耐刺穿以及耐磨损性能；所述的自紊流层(2)由高强型纤维和信号线编织而成，所述自紊流层(2)用于为浆体输送软管提供增加紊流的能力降低浆体的沉积速度和传输信号的能力；所述的耐冲蚀层(3)用于为浆体输送软管提供抗冲击磨损性能和抗冲击腐蚀性能；
自紊流呼吸式浆体输送软管的制备方法，包括如下步骤：
(1)采用将信号线与自紊流层的经线均匀分布，将不同类型的纬线与经线分别交叉编织；
(2)编织完成后，进行烘干，得到所述自紊流层；
(3)在线挤出：将耐冲蚀层材料利用挤出机均匀挤出在所述自紊流层的内表面，然后烘干，形成所述耐冲蚀层；
(4)在线涂覆：将抗穿刺层材料以恒压力涂覆在所述自紊流层的外表面，固化后形成所述抗穿刺层；且抗穿刺层涂覆距离耐冲蚀层挤出点至少30cm；
(5)在线冷却：涂覆完成后冷却至涂层的表面温度不超过60℃；完成自紊流呼吸式浆体输送软管的制备。
2.根据权利要求1所述的一种自紊流呼吸式浆体输送软管，其特征在于，所述的抗穿刺层(1)由改性耐磨涂层和耐穿刺涂层固化而成，其抗穿刺力≥1200N，涂层的固化温度≤120℃；所述抗穿刺层(1)的厚度为1.0-5.0mm。
3.根据权利要求1所述的一种自紊流呼吸式浆体输送软管，其特征在于，所述的自紊流层(2)用于为所述浆体输送软管提供增加紊流的能力提升抗沉积性能，且沉积时间≥12小时。
4.根据权利要求1所述的一种自紊流呼吸式浆体输送软管，其特征在于，所述的自紊流层(2)由高强型纤维和信号线采用经纬编织而成；其中经线选用涤纶长丝，纬线由两种不同纤维制作而成；所述的高强型纤维的强度≥7.0cN/dtex；所述纬线中两种不同纤维的断裂伸长差异率≥4％。
5.根据权利要求4所述的一种自紊流呼吸式浆体输送软管，其特征在于，所述的纬线由涤纶长丝和尼龙纤维两种交替排布制作而成或者由涤纶长丝和高伸长涤纶长丝两种交替排布制作而成；所述的信号线为铜丝；所述信号线的股数不少于2股。
6.根据权利要求5所述的一种自紊流呼吸式浆体输送软管，其特征在于，所述经线的粗细为5000-70000D，所述纬线的粗细为12000-16000D。
7.根据权利要求5所述的一种自紊流呼吸式浆体输送软管，其特征在于，所述铜丝的伸长率＞12％；所述铜丝的电阻值≤20Ω/100m、可承载的直流电压≤36V。
8.根据权利要求1所述的一种自紊流呼吸式浆体输送软管，其特征在于，所述耐冲蚀层(3)的厚度为2.0-6.0mm。
9.根据权利要求1所述的一种自紊流呼吸式浆体输送软管，其特征在于，自紊流呼吸式浆体输送软管的制备方法包括如下步骤：
(1)采用将信号线与自紊流层的经线均匀分布，将不同类型的纬线与经线分别交叉编织；
(2)编织完成后，在50-70℃下进行烘干，得到所述自紊流层；
(3)在线挤出：将耐冲蚀层材料利用挤出机均匀挤出在所述自紊流层的内表面，挤出温度为160-180℃，然后在110-120℃下烘干固化5-15分钟，形成所述耐冲蚀层；
(4)在线涂覆：将抗穿刺层材料以恒压力涂覆在所述自紊流层的外表面，固化后形成1.0-5.0mm厚的抗穿刺层；且抗穿刺层涂覆距离耐冲蚀层挤出点至少30cm；
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