[發明專利]用于高壓高溫加強橡膠軟管的端部連接件

有效

• 申請號: 201280043085.0
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN103782078B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 加德納·T·鮑德溫;維克托·J·德利翁;拉里·M·斯威尼
• 申請（專利權）人: 喬治麥爾有限公司
• 主分類號: F16L25/00
• 分類號: F16L25/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 張華卿,鄭霞

發明領域

本發明總體上涉及加強橡膠軟管工業，并且確切地說，涉及用于將能源、航海、石化以及類似工業中所使用的大直徑高壓柔性加強橡膠軟管進行端接的鍛壓式軟管聯接器，并且該鍛壓式軟管聯接器被專門設計用于在橡膠受熱軟化并且開始蠕變的高溫中使用。

發明背景

高壓橡膠軟管用于工業上的許多例子中，但尤其用于采礦、建筑、能源、航海以及石化工業中。柔性橡膠軟管用于在兩點之間傳送不同壓力和溫度下的流體；兩點中的一點或兩點可相對于彼此或相對于空間內的另一個固定點移動。這些橡膠軟管的目前用途正開始使用越來越高的液體傳送溫度，這些溫度劇烈影響該加強橡膠軟管。基本上，橡膠開始在高溫下軟化并且蠕變，從而使得整個軟管系統出問題。

兩點處的管路通常是金屬（或固定管道的一些其他形式），并且柔性軟管必須在兩端附接到該管路上。這要求在軟管的每端上有一個聯接器。

在鉆探工業中，一個柔性橡膠軟管穿行于鉆塔上的泵管路系統與聯接至旋轉鉆柱上的方鉆桿之間。泵系統迫使鉆井液從鉆管的中心向下并且通過井筒返回，以便將鉆屑從井筒中沖走（附帶提供了井筒穩定性等）。在這種情況中，柔性軟管承受高壓。需要高壓不僅是用于將鉆井液傳送到井筒中，而且用于克服靜態回流水頭壓力—井筒越深，壓力越高。

旋轉式鉆探軟管承受進一步的應力，這是因為它懸掛在由軟管上的金屬聯接器支撐于任一端的起重吊桿內，并且在鉆探操作過程中方鉆桿差不多上下移動數千次。這意味著軟管在金屬聯接器處承受應力（除了貫穿其長度承受應力之外）。因此，為保護人員和設備并且為保持壓力，需要軟管與聯接器之間高度可靠的結合。如果軟管從聯接器掙脫，那么它可能容易掉落并且對鉆塔的鉆臺造成嚴重損壞。以類似的方式，如果軟管破裂，則可能喪失循環，造成井噴。

為了獲得高壓柔性橡膠軟管（術語橡膠是廣義上使用的，而不特別指代天然存在的橡膠），軟管制造商加入加強材料。因此，軟管將由一個內部密封膜（不漏流體的元件）或一個內管、一個加強元件、一個外部橡膠元件、以及最后的某種抗磨損覆蓋物組成。該內管可以是橡膠、尼龍、塑料、波紋金屬或類似類型材料。該加強元件可以是聚酯或類似有機材料、碳纖維或類似高科技材料、或通常處于絲線或纜索形式的金屬（鋼）。該加強物通常以被稱為“疊層（ply）”的多個層來使用并且通常由高拉力鋼制成。

軟管制造商采用不同類型的加強，這些加強被設定成偶數層（即，2層、4層、6層等），并且使用分級系統來規定軟管的爆裂壓力。例如，在旋轉式鉆探工業中，C級軟管具有10,000psi的最小爆裂壓力、D級軟管具有12,500psi的最小爆裂壓力，并且E級軟管具有18,750psi的最小（保證）爆裂壓力。C級和D級軟管是2疊層軟管，但存在一些4疊層D軟管。大多數E級軟管是4疊層。目前可獲得的是用于兩疊層軟管的鍛壓端部連接件，因此現有技術涵蓋了C和D軟管的爆裂壓力范圍，只是在高溫下，橡膠蠕變的作用導致連接件失效。（本發明的目的。）

通常軟管制造商根據購買者的特定訂單來制造柔性軟管，該購買者指定長度、直徑、壓力、使用等級以及所需要的端部連接。這些柔性軟管通常被稱為“具有端部連接件的軟管組件”或“裝配軟管（built-up hose）組件”。本術語在工業中通用。

在具有端部連接的裝配軟管組件中，制造商在制造過程期間使橡膠軟管終止在購買者所指定的金屬配件（端部連接件）內。因此，制造商將會制造內橡膠膜（第一皮層（Carcass））和其結合的內密封層（內管），并且將這個組件終止在端部連接件內。然后制造商將根據需要來添加絲線加強物，使每根加強絲線（或纜索）終止在端部連接件內。軟管制造商通常采用兩種技術來使加強絲線終止在端部連接件內或端部連接件自身上，但這些技術超出了本討論的范圍。最后將圍繞加強絲線或纜索形成外橡膠層（第二皮層）和外覆蓋物（覆蓋物），并且使整體產品硬化以獲取一種粘結產品。應指出，在裝配軟管中將發生高溫橡膠蠕變，導致在高溫下失效。