[發明專利]一種可控膨脹油田專用耐火膠管及其制備方法

有效

• 申請號: 201610272917.6
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105840925B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 王鳳嶺;楊中甲
• 申請（專利權）人: 河北西伯力特種橡膠有限公司
• 主分類號: F16L11/08
• 分類號: F16L11/08;F16L57/02;F16L59/02;F16L59/08;F16L57/04
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本發明屬于復合材料及其制備技術領域，涉及一種具備可控膨脹阻燃性能和高效熱防護性能的復合結構橡膠油管。具體地說，是指一種可控膨脹油田專用耐火膠管及其制備方法。

背景技術

油田井控作業中有熱源或熱輻射源的高溫環境下使用的液壓橡膠油管，具有優良的耐油、耐壓、耐曲繞、耐疲勞等優點，但是由于橡膠的耐熱溫度低于200℃，在高溫環境(600～1200℃)中使用時，容易老化分解，導致油管破裂和液壓系統的失效，需要經常更換油管，使用壽命一般在1～2天。這不但提高了液壓系統的運行維護成本，降低了生產效率，而且增加了火災、產品污染等安全和生產方面的隱患。

因此，需要改進橡膠管的阻燃、耐熱性能，現有應用技術主要有：(1)高壓鋼絲纏繞膠管為基體，外皮包覆耐火涂料層、鋼絲編織層和阻燃層；(2)在原有橡膠管的外表面套上玻璃纖維復合的硅橡膠層；(3)以高壓纏繞膠管為基礎，外層膠采用耐火橡膠，外加隔熱層和不銹鋼編織網。以上方法可在一定程度上提高油管的使用壽命，但是耐火效果難以滿足苛刻環境的需要和長期使用的要求主要原因有：(1)外加阻燃層的橡膠油管，阻燃層具有耐火作用，但是熱導率較高，隔熱效果不佳，熱量通過表層傳到橡膠內管，致使橡膠內管失效；(2)在膠管外加耐火套管，以硅橡膠耐火套管為例，套管厚度一定且不可膨脹，耐火作用明顯，隔熱效果有限；(3)上述第三種方案，既可以耐火又可以隔熱，但是耐火橡膠價格高，導致成本增加；(4)耐火膠管的管體中阻燃隔熱層失效后需更換整根橡膠管，不但影響生產，而且增加了設備的維護成本。

所以，針對以上幾個問題，從傳熱學原理出發，設計并制備具有高效熱防護、可控膨脹阻燃性能的低成本復合結構是提高液壓油管耐高溫環境使用壽命的關鍵。

發明內容

本發明的目的是提供一種具備高效率、低成本、工藝簡單、可批量生產的具備高效熱防護、可控膨脹性能的復合結構油田專用耐火橡膠油管，所述的橡膠油管簡稱膠管。

本發明提供一種具備高效熱防護結構的可控膨脹油田專用耐火膠管及其制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

第一步，橡膠內管的制備；所述橡膠內管用來傳輸石油等油類物質。

第二步，在橡膠內管外制備膨脹隔熱層；所述的膨脹隔熱層通過擠出方式包覆于橡膠內管的外表面，在高溫環境中，膨脹隔熱層由致密結構膨脹為內部多孔的疏松泡沫結構，一般溫度高于200℃開始膨脹，發揮優良的隔熱作用。

第三步，在膨脹隔熱層外纏繞或包覆網格增強層；所述的網格增強層為一層纖維網格布，對膨脹隔熱層進行增強。

第四步，在網格增強層外制備阻燃防護層，得到可控膨脹油田專用耐火膠管。

所述阻燃防護層為玻璃纖維布、玻璃纖維氈、玄武巖纖維布、玄武巖纖維氈中的一種或幾種浸潤阻燃酚醛樹脂的復合結構，粘附于網格增強層表面，主要作用是抵抗高溫熱流的沖蝕，保護內部膨脹隔熱層和網格增強層的結構完整。

所述可控膨脹油田專用耐火膠管總厚度5.5mm～25.0mm，橡膠內管外表面依次制備膨脹隔熱層、網格增強層和阻燃防護層，其中橡膠內管內徑4.0mm～100.0mm，壁厚4.0mm～15.00mm；所述膨脹隔熱層厚度0.5mm～5mm，網格增強層厚度0.5～1.0mm，阻燃防護層厚度為0.5～5.0mm。

本發明的優點在于：

(1)本發明在膨脹隔熱層中引入膨脹材料體系，處于低溫時隔熱不膨脹，處于高溫(200℃以上)時膨脹并隔熱，具有優良的可控膨脹性能和隔熱性能。

(2)本發明在網格增強層中，采用玻璃纖維網格布或玄武巖纖維網格布增強，防止因膠管彎折而導致的膨脹隔熱層破碎脫落，而且網格增強層的存在不影響膨脹隔熱層的膨脹。

(3)本發明在阻燃防護層中，采用以阻燃酚醛樹脂為基體，以玻璃纖維布、玻璃纖維氈、玄武巖纖維布、玄武巖纖維氈為增強體的阻燃防護復合結構。高溫環境中可有效實現對強熱氣流和熱輻射的阻擋，有效保護膨脹隔熱層。

(4)本發明在阻燃防護層中，采用以阻燃酚醛樹脂為基體，以直立鋸齒形和平臥鋸齒形折疊玻璃纖維布或玄武巖纖維布為增強體的阻燃防護復合結構。將折疊片浸酚醛樹脂固化而折疊腳部位不浸酚醛樹脂，有兩大優點：1)酚醛樹脂與纖維布在體系中發揮了協同阻燃防護作用，可有效實現對強熱氣流和熱輻射的阻擋；2)折疊纖維布通過伸展擴大內部空間，為內部膨脹隔熱層受熱膨脹提供膨脹空間。

(5)本發明可以批量制備具備可控膨脹性能的油田專用耐火膠管。