發布時間：2020-03-23所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要石油是一個國家軍事安全和經濟發展的重要戰略資源，對促進經濟發展和實現國家戰略具有十分重要的作用。然而，由于石油資源分布、和生產的不均衡，必然產生石油的運輸需求。目前，石油運輸主要有海運、管道運輸和鐵路運輸三種方式。原油外輸漂浮軟管作為
摘要石油是一個國家軍事安全和經濟發展的重要戰略資源，對促進經濟發展和實現國家戰略具有十分重要的作用。然而，由于石油資源分布、和生產的不均衡，必然產生石油的運輸需求。目前，石油運輸主要有海運、管道運輸和鐵路運輸三種方式。原油外輸漂浮軟管作為海上設施原油外輸的重要通道，在頻繁使用過程中，由于經常受到擠壓或者摩擦導致外膠層破損，及時進行外膠層修復對延長外輸漂浮軟管使用壽命和保障原油外輸的安全具有重要意義。選擇新的外輸漂浮軟管外膠層修補技術替代原有的修復方式，降低修復成本，提高修補質量。
關鍵詞外輸軟管;橡膠;硫化;模具
1現狀調查
雙層可纏繞式漂浮軟管是海上油田所用外輸漂浮軟管的常用型號，由多層材料組合而成。不同層起到不同的功能，以確保外輸漂浮軟管具備耐油性、抗拉性、彎曲性等功能。雙層可纏繞式漂浮軟管由內膠層、加強層、鋼絲骨架層、中膠層、漂浮層、外膠層復合而成。同時在軟管兩端加裝法蘭短節等結構部件形成完整外輸漂浮軟管結構。
外輸漂浮軟管正常使用年限為6年，外輸漂浮軟管在使用過程中，受到多方因素的影響，會對軟管造成損傷，如果不及時對外輸漂浮軟管進行修復，不僅會影響外輸漂浮軟管的安全使用，還會對外輸漂浮軟管使用壽命造成一定影響。及時對受到損傷的外輸漂浮軟管進行保質保量的修復是作業內容中的重中之重。
通過表1原油外輸漂浮軟管常見破損部位及原因分析：
1)軟管管體部分外膠層磨損
外輸漂浮軟管在外輸作業過程中，存在與軟管滾筒、工作拖輪甲板以及提油船舶船舷的摩擦，造成外膠層的摩擦損傷。
2)軟管兩端法蘭連接處開裂：
外輸漂浮軟管在回收滾筒纏繞過程中受到拉伸與擠壓，由于應力集中造成的法蘭端部的外膠層開裂。
在軟管使用過程中破損無法避免的情況下，根據軟管結構特點，研究新型修復技術，保障外輸漂浮軟管使用的安全性，降低維修成本。
2現有修復技術
目前對于破損的原油外輸漂浮軟管外膠層修復主要有兩種修補方式：
2.1現場冷修復
使用進口的貝爾佐納專用修補膠進行修復。特點：攜帶方便，修復時間相對較短，修復后的外輸漂浮軟管需靜置時間較長，修復費用較高，修復效果受環境，面積和部位影響，有局限性，再次破損概率高。
2.2返廠熱修復
外輸漂浮軟管返廠硫化翻新。
特點：不受外輸漂浮軟管破損面積影響(有修復價值的情況下)，修復處與原外輸漂浮軟管能形成一個整體，外輸漂浮軟管性能參數得到保障，外觀無異于新生產軟管。修復周期長，修復費用高(長途運輸)。
現有修復技術耗時長、費用高，選擇新的外輸漂浮軟管外膠層修補技術，降低修復成本，提高修補質量，替代原有的修復方式，及時進行外膠層破損部位修復對延長外輸漂浮軟管使用壽命和保障原油外輸的安全具有重要的意義
3硫化工藝
外輸漂浮軟管外膠層修補技術實際上可視為制造外輸漂浮軟管工藝的縮影。漂浮軟管制造過程可視為多層結構硫化過程，此修復技術可視為漂浮軟管局部硫化過程。
硫化工藝條件是指決定橡膠硫化質量的三個重要因素，即硫化溫度、壓力和時間。通常習慣稱為“硫化三要素”。
3.1硫化溫度
與相關化學反應一樣，橡膠的硫化反應依賴于溫度。硫化溫度是橡膠發生硫化反應的基本條件，它直接影響硫化速率和產品質量。硫化溫度高，硫化速率快，生產效率高，并易于生成較多的低硫交聯鍵;反之，硫化溫度低，硫化速率慢，生產效率低，并易于生成較多的多硫交聯鍵。通常，硫化溫度的選擇應根據制品的類型，膠種及硫化體系等幾個方面進行綜合考慮。
3.2硫化壓力
硫化壓力是指硫化過程中橡膠制品單位面積上所受壓力的大小。硫化的壓力作用主要有以下幾點：
3.2.1防止制品在硫化過程中產生氣泡，提高膠料的致密性
硫化時膠料包含的水分和其他易揮發物質，以及硫化反應中可能形成的硫化氫氣體，均會在高溫下揮發溢出而使膠料產生氣泡。若施加大于膠料可能產生溢出內壓力的硫化壓力，則可防止氣泡的產生，并提高膠料的致密性。如嚴格控制原料中水分，揮發分含量，同時可在膠料中加入石膏，氧化鈣等吸水劑，可實現常壓硫化。
3.2.2使膠料易于流動和充滿模腔
為制得飽滿的制品，膠料必須能夠流動充分并充滿模腔，此時硫化壓力的作用更為明顯。對于模壓橡膠制品，若硫化溫度為100～140℃時，則硫化壓力應為2～4.9MPa，硫化溫度越低則硫化壓力設定越高。
3.2.3提高膠料與布層的蜜著力
硫化時，隨著硫化壓力增加，橡膠透入布層的深度增大，從而可提高橡膠與布層的密著力以及制品的耐屈撓性能。
3.2.4有助于硫化膠物理機械性能的提高
用4.9MPa的壓力硫化橡膠，其耐磨性能要比在一般壓力(2MPa)下硫化的橡膠高10%—20%，這是因為提高硫化壓力可使硫化膠制密性增加的結果。但是，過高的硫化壓力對橡膠的性能也會不利，這是因為高壓如同高溫一樣，會加速橡膠分子的熱降解作用，此外，高壓下，紡織材料的結構也會受到破壞，而導致耐屈撓性能下降。
通常，硫化壓力的選取應根據膠料配方，可塑性及產品結構等決定。一般的原則是：膠料塑性大，壓力宜小;產品厚，層數多，結構復雜，壓力宜大;制品薄，壓力宜低，甚至可用常壓。
3.3硫化時間
與其他許多化學反應一樣，硫化反應的進行還依賴于時間。在一定的硫化溫度和壓力作用下，只有經過一定的硫化時間才能達到符合設計要求的硫化程度。
制品的硫化時間應保證膠料達到正硫化狀態，通常根據膠料測定的正硫化時間，制品的性能要求進行選取，并且還要根據制品的厚度和布層骨架的存在進行調整。
4硫化模具選型
結合硫化工藝“三要素”開展便攜式硫化磨具的制作：
圖4為管頭設計硫化模具，圖5為根據實際需要在圖1的基礎上延伸10公分模具長度至管體。在硫化試驗過程中，根據硫化試驗結果顯示，此模具設計方式存在局部加熱，熱傳導不穩定，由于接觸面積過大，漂浮層材料的形變問題，硫化部位受到的壓力無法均勻的傳導至需要修復的部位形成了局部生膠料的焦燒和局部生膠料未硫化現象。從而對模具的整體設計及加熱部件進行改進和重新布局。
圖6為新改進硫化模具，因漂浮層材料的可塑性，改進加熱模塊尺寸，利用外部增壓的方式增加修復部位的壓力，使得硫化部位成為平面，易與硫化部位緊密貼合，使得硫化部位效果更加理想。能更準確的控制加熱溫度和時間。
5標準檢驗
依據《GMPHOM2009》外輸漂浮軟管制造標準對修復完成的原油外輸漂浮軟管進行彎曲測試及扭曲測試，查看原油外輸漂浮軟管硫化部位修復情況，修復效果良好，修復處未開裂。
6效果檢查
使用圖6硫化模具對外輸漂浮軟管破損部位進行硫化修復證明外輸漂浮軟管外膠層修補技術的可行性。通過進行加熱硫化修復軟管的外膠層，使軟管的外部橡膠進行了一次翻新，使修補橡膠和管體橡膠進行了一次重新的融合。現場測試硫化部位粘合強度符合標準要求，同時該修補橡膠的配方完全按照外輸漂浮軟管外膠層所需性能參數進行配比，可以起到耐磨、耐海水腐蝕、耐老化等功能與外輸漂浮軟管原廠外膠層性能相仿。
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7結語
通過外輸漂浮軟管外膠層修補技術研究發現此修補技術是一次創新應用并可實現，且具有以下優點：
(1)便攜式，操作難度低。
(2)降低油公司成本，提高維修效率。
(3)修補效果與返廠修復效果等同。
(4)打破使用進口修補膠覆蓋式修復技術的壟斷。
綜上所述，改進后的外輸漂浮軟管修補技術是修復外輸漂浮軟管較為合理和經濟的方案。
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