外输漂浮软管外胶层修补技术研究
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中海油能源发展采油服务公司!天津+""-*!0
!i 丁洪志!中海油能源发展采油服务公司!天津+""-*!0
+i 吴平!江苏太平橡胶股份有限公司!丹阳!#!+""
%摘要!石油是一个国家军事安全和经济发展的重要战略资源!
对促进经济发展和实现国家战略具有十分重要的作用&然而!
由于石油资源分布+和生产的不均衡!必然产生石油的运输需求&目前!石油运输主要有海运+管道运输和铁路运输三种方式&原油外输漂浮软管作为海上设施原油外输的重要通道!在频繁使用过程中!由于经常受到挤压或者摩擦导致外胶层破损!及时进行外胶层修复对延长外输漂浮软管使用寿命和保障原油外输的安全具有重
要意义&选择新的外输漂浮软管外胶层修补技术替代原有的修复方式!
降低修复成本!提高修补质量&关键词!外输软管0橡胶0硫化0模具
中图分类号 G N :+!文献标识码 '文章编号 !">*1;!>;$!"#>%]#1"!+-1"-&'( #"(#!":;'K B B D (!">*1;!>;(!"#>(]#(-*
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B D R K [!Y B [S \B D R B Y B W T U Y \K Z D T C [U 4W Y K b B D R B Y B W T U Y d S T E U D F (D +8E
'4&5!K L L E K T [U C X R K Z B 0Y S ``B Y 0b S E \T C U ]T D U K C 04K S E [G !现状调查
双层可缠绕式漂浮软管是海上油田所用外输
漂浮软管的常用型号!由多层材料组合而成&不同层起到不同的功能!以确保外输漂浮软管具备耐油
性+
抗拉性+弯曲性等功能&双层可缠绕式漂浮软管由内胶层+加强层+钢丝骨架层+中胶层+漂浮层+外胶层复合而成&同时在软管两端加装法兰短节等结构部件形成完整外输漂浮软管结构&
外输漂浮软管正常使用年限为)年!外输漂浮
"
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收稿日期"!"#>1:1+#0修回日期 !"#>1##1#
!!作者简介 常百津$
#>:!(!%!本科!中级工程师!主要从事外输漂浮软管技术服务&第)卷增刊
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海洋工程装备与技术
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增刊
常百津!
等
"外输漂浮软管外胶层修补技术研究
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图#!外输漂浮软管结构示意图
软管在使用过程中!受到多方因素的影响!会对软管造成损伤!如果不及时对外输漂浮软管进行修复!不仅会影响外输漂浮软管的安全使用!还会对外输漂浮软管使用寿命造成一定影响&及时对受到损伤的外输漂浮软管进行保质保量的修复是作业内容中的重中之重&
表G !原油外输漂浮软管常见问题
序号检查点存在问题严重程度数量
时间#
海洋石油##!
管体磨损
中*管次长期磨损管头开裂高#"管次!"#*年软管形变低：管次长期磨损!
渤海世纪号
管体磨损中*管次长期磨损管头开裂高#>管次!"#-年+!"#)年软管形变低：管次
长期磨损
!!
通过表#
原油外输漂浮软管常见破损部位及原
因分析
"
#
大连轮胎%
软管管体部分外胶层磨损外输漂浮软管在外输作业过程中!存在与软管滚筒+工作拖轮甲板以及提油船舶船舷的摩擦!造成外胶层的摩擦损伤
&
图
!
!外输漂浮软管管体破损示意图
!
%软管两端法兰连接处开裂"
外输漂浮软管在回收滚筒缠绕过程中受到拉伸与挤压!
由于应力集中造成的法兰端部的外胶层开裂&
图+!外输漂浮软管法兰端部破损示意图
在软管使用过程中破损无法避免的情况下!根
据软管结构特点!研究新型修复技术!保障外输漂浮软管使用的安全性!降低维修成本&
I !现有修复技术
目前对于破损的原油外输漂浮软管外胶层修复主要有两种修补方式"
!(#!
现场冷修复
使用进口的贝尔佐纳专用修补胶进行修复&特点"携带方便!修复时间相对较短!修复后的外输漂浮软管需静置时间较长!修复费用较高!修复效果受环境!面积和部位影响!有局限性!再次破损概率高&
!(!!
返厂热修复
外输漂浮软管返厂硫化翻新&
特点"不受外输漂浮软管破损面积影响$有修
复价值的情况下%!修复处与原外输漂浮软管能形
成一个整体!外输漂浮软管性能参数得到保障!外观无异于新生产软管&修复周期长!修复费用高$长途运输%
&现有修复技术耗时长+费用高!选择新的外输漂浮软管外胶层修补技术!降低修复成本!提高修补质量!替代原有的修复方式!及时进行外胶层破损部位修复对延长外输漂浮软管使用寿命和保障原油外输的安全具有重要的意义&
!!硫化工艺
外输漂浮软管外胶层修补技术实际上可视为制造外输漂浮软管工艺的缩影&漂浮软管制造过程可视为多层结构硫化过程!此修复技术可视为漂
#!+)!
#海洋工程装备与技术第)卷
浮软管局部硫化过程
&硫化工艺条件是指决定橡胶硫化质量的三个重要因素!即硫化温度+压力和时间&通常习惯称
为*
硫化三要素,&+(#!
硫化温度
与相关化学反应一样!橡胶的硫化反应依赖于
温度&硫化温度是橡胶发生硫化反应的基本条件!它直接影响硫化速率和产品质量&硫化温度高!硫化速率快!生产效率高!并易于生成较多的低硫交联键0反之!硫化温度低!硫化速率慢!生产效率低!并易于生成较多的多硫交联键&通常!硫化温度的选择应根据制品的类型!胶种及硫化体系等几个方面进行综合考虑&
+(!!
硫化压力
硫化压力是指硫化过程中橡胶制品单位面积
上所受压力的大小&硫化的压力作用主要有以下几点"
!H I H G !防止制品在硫化过程中产生气泡
提高胶料的致密性
硫化时胶料包含的水分和其他易挥发物质!以及硫化反应中可能形成的硫化氢气体!均会在高温下挥发溢出而使胶料产生气泡&若施加大于胶料可能产生溢出内压力的硫化压力!则可防止气泡的产生!并提高胶料的致密性&如严格控制原料中水分!
挥发分含量!同时可在胶料中加入石膏!氧化钙等吸水剂!可实现常压硫化&!H I H I !使胶料易于流动和充满模腔
为制得饱满的制品!胶料必须能够流动充分并充满模腔!此时硫化压力的作用更为明显&对于模压橡胶制品!若硫化温度为#""!#-"j 时!
则硫化压力应为!!-(>P .T
!硫化温度越低则硫化压力设定越高&!H I H !!提高胶料与布层的蜜着力
硫化时!随着硫化压力增加!橡胶透入布层的深度增大!从而可提高橡胶与布层的密着力以及制品的耐屈挠性能&!H I H "!有助于硫化胶物理机械性能的提高用-(>P .T 的压力硫化橡胶!
其耐磨性能要比在一般压力$!P .T %下硫化的橡胶高#",(!",!
这是因为提高硫化压力可使硫化胶制密性增加的结果&但是!过高的硫化压力对橡胶的性能也会不利!这是因为高压如同高温一样!会加速橡胶分子
的热降解作用!
此外!高压下!纺织材料的结构也会受到破坏!而导致耐屈挠性能下降&
通常!硫化压力的选取应根据胶料配方!可塑性及产品结构等决定&一般的原则是"胶料塑性大!压力宜小0产品厚!层数多!结构复杂!压力宜大0
制品薄!压力宜低!甚至可用常压&+(+!
硫化时间
与其他许多化学反应一样!硫化反应的进行还
依赖于时间&在一定的硫化温度和压力作用下!只有经过一定的硫化时间才能达到符合设计要求的硫化程度&
制品的硫化时间应保证胶料达到正硫化状态!通常根据胶料测定的正硫化时间!制品的性能要求进行选取!并且还要根据制品的厚度和布层骨架的存在进行调整&
"!硫化模具选型
结合硫化工艺*三要素，开展便携式硫化磨具的制作"
图-为管头设计硫化模具!图*为根据实际需要在图#的基础上延伸#"公分模具长度至管体&在硫化试验过程中!根据硫化试验结果显示!此模具设计方式存在局部加热!热传导不稳定!由于接触面积过大!漂浮层材料的形变问题!硫化部位受到的压力无法均匀的传导至需要修复的部位形成了局部生胶料的焦烧和局部生胶料未硫化现象&从而对模具的整体设计及加热部件进行改进和重新布局
&
图-!管头设计硫化模具
增刊
常百津!等"外输漂浮软管外胶层修补技术研究
#!+;!#!
图*!实际需要在图#的基础上延伸#"公分模具长度至管体
!!图)为新改进硫化模具!
因漂浮层材料的可塑性!改进加热模块尺寸!利用外部增压的方式增加修复部位的压力!使得硫化部位成为平面!易与硫化部位紧密贴合!使得硫化部位效果更加理想&能更准确的控制加热温度和时间&
图)!新改进硫化模具
#!标准检验
依据)_P .e<P
!"
"
>
-外输漂浮软管制造标准
对修复完成的原油外输漂浮软管进行弯曲测试及
扭曲测试!
查看原油外输漂浮软管硫化部位修复情
况!
修复效果良好
!
修复处未开裂
&
图;
!
弯曲测试示意图
图:!扭曲测试示意图
$!效果检查
使用图)硫化模具对外输漂浮软管破损部位进
行硫化修复证明外输漂浮软管外胶层修补技术的可行性&通过进行加热硫化修复软管的外胶层!使
软管的外部橡胶进行了一次翻新!使修补橡胶和管体橡胶进行了一次重新的融合&现场测试硫化部位粘合强度符合标准要求!同时该修补橡胶的配方完全按照外输漂浮软管外胶层所需性能参数进行
配比!可以起到耐磨+耐海水腐蚀+耐老化等功能与外输漂浮软管原厂外胶层性能相仿&
%!结!语
通过外输漂浮软管外胶层修补技术研究发现
此修补技术是一次创新应用并可实现!且具有以下优点"
$#
%便携式!操作难度低&$!
%降低油公司成本!提高维修效率&$+%修补效果与返厂修复效果等同&$-%打破使用进口修补胶覆盖式修复技术的垄断&
综上所述!改进后的外输漂浮软管修补技术是修复外输漂浮软管较为合理和经济的方案&
参考文献
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翁国文(橡胶材料简明读本.P /(化学工业出版社!!"#+(
2B C X _
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