石油鉆探膠管（水龍帶）結(jié)構(gòu)、性能及故障分析

石油鉆探膠管

00001. 
結(jié)構(gòu)：內(nèi)膠層、內(nèi)膠保護(hù)層、中膠層、鋼絲纏繞層和外膠層組成。
00002. 
00003. 
用途：鋼絲纏繞鉆探膠管用于油田固井、修井及石油地質(zhì)勘探、小型鉆機(jī)和水利采煤、輸送泥漿及常溫水等流體介質(zhì)。
00004. 

用途

煤炭工業(yè)

煤炭工業(yè)用油管主要有液壓支架膠管。近年來，有些煤礦液壓支架的壓力要求已經(jīng)提高，一部分鋼絲編織膠管不能滿足其性能要求，要求改用鋼絲纏繞油管。此外，為防止煤礦井下采煤過程中煤塵污染和提高生產(chǎn)安全性，增加了煤礦用油管的品種，如煤層探水封孔器伸縮油管，用于煤礦井下工作面綜采前對煤層進(jìn)行注水、注漿等作業(yè)。據(jù)報(bào)道，國內(nèi)已有廠家生產(chǎn)，并經(jīng)十幾家煤礦試用，可替代同類進(jìn)口產(chǎn)品。

石油工業(yè)

開發(fā)近海和淺海油田，因此，石油工業(yè)除了使用鉆探油管、振動油管外，還要求使用淺海輸油油管。淺海海底輸油油管國內(nèi)已有生產(chǎn)，但飄浮式或半飄浮式輸油油管和深海海底輸油油管目前仍然依靠進(jìn)口。隨著中國海洋石油開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，海洋石油開采對油管性能的要求將不斷提高。

制作流程

編輯
1.用混煉機(jī)按配方混煉出內(nèi)層膠、中層膠和外層膠； 用擠出機(jī)擠出內(nèi)層油管，包覆在涂了脫模劑的軟芯或硬芯上（液氮冷凍法也可不用管芯）。
2.壓延機(jī)壓成中層膠薄片，加隔離劑收卷并按工藝要求裁成規(guī)定寬度。
3.將含管芯內(nèi)層油管在纏繞機(jī)或編織機(jī)上纏繞或編織上鍍銅鋼絲或鍍銅鋼絲繩，同時(shí)在纏繞機(jī)或編織機(jī)將中層膠薄片同步纏繞在每兩層鍍銅鋼絲或鍍銅鋼絲繩間，纏繞鋼絲起頭和結(jié)尾處綁扎（有些早期纏繞機(jī)需預(yù)先將鍍銅鋼絲進(jìn)行預(yù)應(yīng)力定型處理）。
4.再次在擠出機(jī)上包覆上外層膠，然后再包纏鉛或布硫化保護(hù)層。
5.通過硫化罐或鹽浴硫化。
6.最后拆去硫化保護(hù)層，抽出管芯，扣壓上管接頭，抽樣打壓檢驗(yàn)。
總之，制造高壓油管使用設(shè)備多、原料種類多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。但近年來以塑料或熱塑性彈性體為主要原料的液壓油管生產(chǎn)工藝可適當(dāng)簡化，但原料價(jià)高，仍以橡膠原料為主。 [2] 

故障分析

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1.外膠層的故障：
(1) 軟管外表出現(xiàn)裂紋
軟管外表出現(xiàn)裂紋的主要原因是軟管在寒冷環(huán)境下受到彎曲。
(2) 軟管外表面出現(xiàn)鼓泡
軟管外表面出現(xiàn)鼓泡的原因是軟管生產(chǎn)質(zhì)量不合格，或者工作時(shí)使用不當(dāng)。
(3) 軟管未破裂但大量滲油
軟管大量滲油但未發(fā)現(xiàn)破裂，其原因是軟管內(nèi)通過高壓液流時(shí)，內(nèi)膠被沖蝕、擦傷，直至大面積漏出鋼絲層導(dǎo)致大量滲油。
(4) 軟管外膠層嚴(yán)重變質(zhì)，表面出現(xiàn)微裂這是軟管自然老化的表現(xiàn)。由于老化變質(zhì)，外層不斷氧化使其表面覆蓋上一層臭氧，隨著時(shí)間延長而加厚，軟管在使用中只要受到輕微彎曲，就會產(chǎn)生微小裂紋。遇到這種情況，應(yīng)更換軟管。
2.內(nèi)膠層的故障：
(1) 軟管內(nèi)膠層堅(jiān)硬，并有裂紋：主要原因是橡膠制品中由于加入增塑劑，使軟管柔韌可塑。但軟管過熱，會使增塑劑溢出。
(2) 軟管內(nèi)膠層嚴(yán)重變質(zhì)，明顯發(fā)脹：軟管內(nèi)膠層嚴(yán)重變質(zhì)，明顯發(fā)脹的原因是軟管內(nèi)膠材質(zhì)與液壓系統(tǒng)用油不相容，軟管受到化學(xué)作用而變質(zhì)。
3.表現(xiàn)在加強(qiáng)層的故障：
(1) 軟管破裂，破口附近編織鋼絲生銹軟管破裂，剝?nèi)ネ饽z層檢查，發(fā)現(xiàn)破口附近編織鋼絲生銹。這主要是由于該層受潮濕或腐蝕性物質(zhì)的作用所致，削弱了軟管強(qiáng)度，導(dǎo)致高壓時(shí)破裂。
(2) 軟管加強(qiáng)層未生銹，但加強(qiáng)層出現(xiàn)不規(guī)則斷絲現(xiàn)象。
軟管破裂，剝?nèi)ネ饽z層未發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)層生銹，但加強(qiáng)層長度方向出現(xiàn)不規(guī)則斷絲，其主要原因是軟管受到高頻沖擊力的作用。
4.表現(xiàn)在破裂口處的故障：
(1) 軟管一處或多處破裂，裂口整齊，其它部位保持良好。
發(fā)生這種現(xiàn)象的原因主要是系統(tǒng)壓力過高，超過了軟管的耐壓能力。
(2) 軟管破裂處出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)
發(fā)生這種現(xiàn)象的原因是軟管在安裝或使用過程中受到過分的扭轉(zhuǎn)所致。
5.總結(jié)，通過以上分析，今后在使用液壓軟管時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：
（1）軟管布置要盡量避免熱源，遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)排氣管的表現(xiàn)。必要時(shí)可采用套管或保護(hù)屏等裝置，以免軟管受熱變質(zhì)。
（2）軟管必須交叉或工作時(shí)可能與機(jī)械表面發(fā)生摩擦的地方，應(yīng)用軟管夾或彈簧等保護(hù)裝置，以免膠管外層受到損傷。
（3）軟管必須彎曲時(shí)，彎曲半徑不宜過小，應(yīng)大于9倍外徑。膠管與接頭連接處應(yīng)有一段大于管子外徑2倍的直線段。
（4）軟管安裝時(shí)應(yīng)避免處于拉緊狀態(tài)，即使軟管兩端沒有相對運(yùn)動的地方，也要保持軟管松弛，張緊的軟管在壓力作用下會膨脹，強(qiáng)度降低。
（5）安裝過程中不要扭曲軟管。軟管受到輕微扭轉(zhuǎn)就有可能使其強(qiáng)度降低和松脫接頭，裝配時(shí)應(yīng)將接頭擰緊在軟管上，而不是將軟管擰緊在接頭上。
（6）軟管如配置在關(guān)鍵部件上，建議對其進(jìn)行定期檢查或更換。

損壞原因

編輯

制造質(zhì)量差

00001. 
高壓膠管管壁的內(nèi)外層均為耐油橡膠，中間為（2～4層）交叉編織鋼絲或纏繞鋼絲。質(zhì)量差的膠管會出現(xiàn)：膠管壁厚薄不均；鋼絲編織過緊、過松或鋼絲層數(shù)過少；膠管加壓后變形量（伸長、縮短或彎曲的變形量）較大；外層膠氣密性差導(dǎo)致鋼絲銹蝕；內(nèi)層膠密封性差而使高壓油輕易地進(jìn)入鋼絲層；膠層與鋼絲層黏著力不足。上述情況都會使膠管地承受力降低，最終在管壁的薄弱處出現(xiàn)爆裂。
00002. 
00003. 
膠管與接頭裝配時(shí)的扣壓量和扣壓速度選擇不當(dāng)，或接頭的結(jié)構(gòu)和、材質(zhì)、尺寸選擇不合理，都可導(dǎo)致膠管與接頭壓的過緊或過松，造成接頭處早期損壞。
00004. 
00005. 
裝配時(shí)，若扣壓量過小，即接頭與膠管間壓得過松時(shí)，在油壓的作用下膠管在使用初期便有可能從接頭中脫出；若扣壓量過大，則接頭與膠管壓得過緊，易導(dǎo)致膠管內(nèi)層受到局部破壞，產(chǎn)生裂紋，高壓油會從破裂處直接進(jìn)入鋼絲層，再沿鋼絲間的縫隙竄到外套尾部噴出，或一直沿鋼絲層竄到某處積聚起來，使外層膠產(chǎn)生鼓包甚至破裂。膠管與接頭在裝配時(shí)，若扣壓速度過快，容易造成內(nèi)膠損壞和鋼絲層斷裂，使膠管在使用中過早損壞。
00006. 
00007. 
此外，接頭設(shè)計(jì)不合理、加工質(zhì)量差，也會造成內(nèi)膠損壞；若接頭材質(zhì)選擇不當(dāng)，在扣壓過程中易產(chǎn)生變形，從而影響扣壓質(zhì)量，使膠管的壽命縮短。 [3] 
00008. 

使用不當(dāng)

在質(zhì)量有保證的前提下，如果使用不當(dāng)，也會大大地縮短膠管地使用壽命。實(shí)際工作中，大部分高壓膠管地?fù)p壞都是由于使用不當(dāng)造成的。
00001. 
受頻繁、劇烈的壓力沖擊。高壓膠管出現(xiàn)爆裂，一般不是因承受靜壓力太大所致，而是與壓力沖擊的劇烈程度和次數(shù)有關(guān)。工程機(jī)械在作業(yè)時(shí)，油管內(nèi)會反復(fù)出現(xiàn)油壓的突然升高或降低的情況，從而構(gòu)成對油管頻繁的壓力沖擊，導(dǎo)致各部的油封損壞加劇、膠管出現(xiàn)起泡和破裂以及管接頭的松動滲漏現(xiàn)象。因此在操作時(shí)，閥桿的扳動不可過猛，一定要平緩。
00002. 
00003. 
油液的使用溫度過高。工程機(jī)械作業(yè)時(shí)，液壓系統(tǒng)因功率損耗而使油液發(fā)熱，加上外界氣溫的影響（尤其在夏天），可使油溫急劇升高。油液使用溫度越高，橡膠越易老化，彈性變差，強(qiáng)度與密封性能下降，膠管就會很快爆裂。因此，在作業(yè)中，當(dāng)液壓系統(tǒng)出現(xiàn)溫升過高、過快時(shí)，應(yīng)及時(shí)查明原因，予以排除；夏天作業(yè)，特別是連續(xù)作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取必要的降溫措施。
00004. 
00005. 
膠管選用、安裝不合理。在更換高壓膠管時(shí)，所選用膠管的長度、鋼絲層數(shù)、接頭形狀和尺寸都要合理，且應(yīng)盡量減小膠管彎曲程度；在擰緊接頭螺母時(shí)，不要使膠管產(chǎn)生扭曲，過大的彎曲和扭曲會大大降低膠管的使用壽命；對一些容易發(fā)生摩擦的部位應(yīng)采取防護(hù)措施，以防止膠管因磨損而爆裂。
00006.