[發(fā)明專利]不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510220872.3
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104760343A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 生維國;張磊;王本水
• 申請（專利權(quán)）人: 生維國;張磊;王本水
• 主分類號: B32B7/12
• 分類號: B32B7/12;B32B9/04;B32B15/04;B32B15/08;B32B17/10;B32B17/06;F16L9/14
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材。

背景技術(shù)

管材被廣泛應(yīng)用于工程材料中，然而金屬存在耐磨性和耐蝕性較差等缺點(diǎn)，已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)對材料綜合性能的進(jìn)一步需求。特別在化工介質(zhì)輸送和油田開采輸送過程中，金屬管材的腐蝕、磨損、結(jié)渣是其三大公害，始終伴隨著整個過程。

玻璃、陶瓷與其他管材相比具有諸多優(yōu)勢，具有耐腐蝕性能、表面光滑、輸送能耗低、使用壽命長、綜合造價低等諸多優(yōu)勢。然而在其長期使用和工程安裝過程中暴露出了許多缺點(diǎn)和不足：1、彈性模量及剛性都差；2、耐沖擊力較差，在運(yùn)輸、安裝過程中容易出現(xiàn)斷裂，破壞現(xiàn)象；3、硬度較小，在安裝時常出現(xiàn)管道頂裂，甚至頂穿，造成管道滲漏，由這些缺點(diǎn)和不足，大大限制了其應(yīng)用范圍。

玻璃、陶瓷、樹脂、碳纖維等材料與金屬材料的熱膨脹系數(shù)不同，金屬管材內(nèi)襯玻璃或陶瓷管材，由于內(nèi)、外層管材的熱膨脹系數(shù)不同，在寬溫度范圍工作時，必然會由于熱脹冷縮的不同步而產(chǎn)生變形、斷裂、滲漏等諸多問題，因此，如何使不同材料的管材與外包的金屬管材有效結(jié)合，抵抗因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，是復(fù)合金屬管材技術(shù)能夠成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對玻璃、陶瓷、或碳纖維與金屬管膨脹性能不一致的問題，提供不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，耐腐、耐磨，可避免因熱脹冷縮造成的滲漏。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，由外層管和內(nèi)層管構(gòu)成，外層管與內(nèi)層管材質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，所述外層管與所述內(nèi)層管之間通過至少一層的粘合層粘接固定；所述粘合層的膨脹系數(shù)介于外層金屬管和內(nèi)層管的膨脹系數(shù)之間。

本發(fā)明粘合層主要由環(huán)氧樹脂、外層管的材質(zhì)、內(nèi)層管的材質(zhì)、固化劑組成，粘合層的厚度及內(nèi)部結(jié)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際工況調(diào)節(jié)，主要受溫度及內(nèi)、外層管的材質(zhì)不同而變化，根據(jù)膨脹系數(shù)不同加入不同含量的相應(yīng)的材質(zhì)調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，所述粘合層主要由環(huán)氧樹脂、外層材質(zhì)、內(nèi)層材質(zhì)和固化劑組成。

優(yōu)選地，所述復(fù)合型管材的直徑0.03m-1.6m，長度1m-20m。

優(yōu)選地，所述外層管的壁厚0.1mm～10mm，所述粘合層厚0.01mm～10mm，內(nèi)層管的壁厚0.01mm～10mm。

優(yōu)選地，所述外層管、內(nèi)層管為金屬管、玻璃管、樹脂管、碳纖維管或陶瓷管。

上述內(nèi)層管材質(zhì)的選用是根據(jù)其工況性質(zhì)及材質(zhì)本身的性能決定的。如玻璃具有低膨脹率、耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度和高化學(xué)穩(wěn)定性的性能，可應(yīng)用于石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高壓機(jī)械設(shè)備內(nèi)；碳纖維具有耐高溫、耐磨損、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等性能，且其外形有顯著的各向異性、柔軟，應(yīng)用時可鋪滿整個容器內(nèi)壁，適用于高溫，化學(xué)穩(wěn)定性要求高的工作場合；陶瓷在高溫下有極好的穩(wěn)定性，對酸、堿、鹽具有良好的抗腐蝕能力，且陶瓷的導(dǎo)熱性能低于金屬材料，陶瓷還具有良好的隔熱效果，可用于石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高溫、高壓工況。

優(yōu)選地，所述的金屬管為鐵管、鋼管、鋁管或銅管。

優(yōu)選地，所述粘合層為兩層以上，所述復(fù)合型管材的外層管、粘合層、內(nèi)層管，由外向內(nèi)的每層膨脹系數(shù)呈梯度變化。

本發(fā)明在膨脹系數(shù)不同的外層管和內(nèi)層管之間設(shè)粘合層，粘合層的膨脹系數(shù)介于金屬和內(nèi)層管管材的膨脹系數(shù)之間；或者設(shè)置多層具有膨脹系數(shù)呈梯度變化的粘合層，使粘合層兩側(cè)的材質(zhì)在溫度變化及管內(nèi)壓強(qiáng)變化的情況下不致破損或脫落。較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過粘合層將膨脹系數(shù)不同的外層管和內(nèi)層管牢固地粘接在一起，實(shí)現(xiàn)管層之間膨脹系數(shù)呈梯度化變化，抵抗內(nèi)、外層管因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，可有效解決復(fù)合金屬管材的內(nèi)、外層管由于熱脹冷縮的不同步而產(chǎn)生變形、斷裂、滲漏等諸多問題，玻璃和陶瓷均為現(xiàn)有的較易取得的防腐材料，而碳纖維由于其孔隙結(jié)構(gòu)可以更好的與粘合層結(jié)合，起到密封的效果，具有結(jié)構(gòu)簡單，耐腐、耐溫變、強(qiáng)度和韌性良好、綜合總價低、使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

本發(fā)明附圖1幅，圖中，1外層管；2內(nèi)層管；3粘合層。

具體實(shí)施方式

下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例1不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材