碳纖維複合材料的輸油管道一種製造工藝的製作方法
2023-05-13 15:41:46
專利名稱：碳纖維複合材料的輸油管道一種製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及石油管道技術領域，具體的講是涉及一種碳纖維複合材料
的輸油管道的製造工藝。
技術背景現在油田以及各種輸油管道大多都是以不鏽鋼為原料製作的管材，但 鋼質管道本身易受化工廠酸鹼性氣氛以及外部環境中的電化學因素等腐蝕，加上管道內部 壓力引起形變等各種因素影響，管道容易開裂、穿孔，最終導致管道滲漏，影響正常生產使 用。傳統的方法是用金屬環對管道進行加固，但金屬環容易受到酸鹼、以及電化學腐蝕，而 且金屬環尺寸固定，使用不便，成本較高。也有一些為了防腐蝕，而在管道內壁塗有防腐層， 但是防腐層耐磨性較差，不能抵抗長時間的介質衝刷和清管器的摩擦損傷，而且相對重量 較重，彈性模量較低、保溫性能差。 發明內容為了克服上述的不足，本發明的目的旨在提供一種高強度、高模量、耐 腐蝕、耐高溫和高壓的新型輸油管道。 本發明採用的技術方案為一種碳纖維複合材料的輸油管道的形狀與傳統材料制 造的輸油管道基本相似，只是在材料上和製造工藝上有所不同，主要原料為PAN基碳纖維、 工程塑料、樹脂、穩定劑等材料複合製造而成。預先形成對應管道內部形狀的氣袋，氣袋由 耐溶材料所製成；然後將氣袋置於對應管道內部形狀的模具內，再將氣袋內注入具熱收縮 特性的材料，使氣袋內部形成對應氣袋形狀的熱收縮心模，在氣袋外部上包裹碳纖維纏帶， 在覆有碳纖維纏帶的氣袋置入以管道成品形狀為特徵的管件模具內。 本發明所採用的工作原理是對氣袋內進行注氣，使氣袋膨脹相對管道模具內壁 擠壓碳纖維纏帶，再洩氣後抽出前述的氣袋，形成碳纖維管件成品。在纏繞碳纖維纏帶時， 可利用實心的熱收縮心模產生支撐作用，故碳纖維纏帶於纏繞時不會發生變形的狀況，因 此碳纖維纏帶纏繞均勻，且獲得支撐，而能減少碳纖維纏帶的用量，達到厚度均勻與減輕管 件重量的目的，再者不致殘留接合細縫與彎折處堆成的皺摺，能增進管道外觀的平順度，並 可提升成品的結合精準度。 碳纖維纏帶是採用PAN基高強度碳纖維與工程塑料、穩定劑等材料複合製造而 成；一般都是採碳纖維短切絲、碳粉、碳氈和碳纖維編織布與玻璃纖維布、工程塑料高溫熔 化製成專用原料，主要是通過樹脂高溫固化。 採用PAN基碳纖維產品作為高性能無機類纖維以其重量輕、強度大、剛度好、耐高 溫、抗化學腐蝕、導熱以及膨脹係數小等優良特性，成為軍民兩用不可缺少的工業材料；碳 纖維的比重不到鋼的1/4，抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7 9倍，抗拉彈性模 量為23000 43000Mpa亦高於鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到 2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高，材 料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大，所以上述發明的管道 各方面的性能高於原有鋼結構的管道。因此採用性能穩定的碳纖維材料與玻璃纖維、工程 塑料合成製造的防腐、耐溫、耐壓力、抗震管材並實施現代化工藝技術手段；成型工藝好，適 合產業化，質量輕運輸安裝方便。
圖1是本發明的生產流程示意簡圖
圖2是本發明的立體示意簡圖
具體實施例方式
本發明為碳纖維輸油管道的一種製造工藝，其主要如圖1所示，該製造工藝包含 有氣袋成型步驟S1、置入模具步驟S2、心模成型步驟S3、高溫爐熱固G1、包覆碳纖維纏帶步 驟S4、入模步驟S5、成型步驟S6，進而形成一種碳纖維輸油管道。 關於本發明成型方法的詳細說明，預先形成對應管道內部形狀的氣袋，氣袋由耐 溶材料所製成；然後將氣袋置於對應管道內部形狀的模具內，再將氣袋內注入具熱收縮特 性的材料，使氣袋內部形成對應氣袋形狀的熱收縮心模，在氣袋外部上包裹碳纖維纏帶，在 覆有碳纖維纏帶的氣袋置入以管道成品形狀為特徵的管件模具內。 對氣袋內進行注氣，使氣袋膨脹相對管道模具內壁擠壓碳纖維纏帶，再洩氣後抽 出前述的氣袋，形成碳纖維管件成品。在纏繞碳纖維纏帶時，可利用實心的熱收縮心模產生 支撐作用，故碳纖維纏帶於纏繞時不會發生變形的狀況，因此碳纖維纏帶纏繞均勻，且獲得 支撐，而能減少碳纖維纏帶的用量，達到厚度均勻與減輕管件重量的目的，再者不致殘留接 合細縫與彎折處堆成的皺摺，能增進管道外觀的平順度，並可提升成品的結合精準度。
本發明的碳纖維纏帶是利用碳纖維布、玻璃纖維、工程塑料與樹脂結合，經過高溫 爐進行熱固。
權利要求
碳纖維複合材料的輸油管道一種製造工藝，其特徵在於主要原料為PAN基碳纖維、工程塑料、樹脂、穩定劑等材料複合製造而成。其特徵在於預先形成對應管道內部形狀的氣袋，氣袋由耐溶材料所製成；然後將氣袋置於對應管道內部形狀的模具內，再將氣袋內注入具熱收縮特性的材料，使氣袋內部形成對應氣袋形狀的熱收縮心模，在氣袋外部上包裹碳纖維纏帶，在覆有碳纖維纏帶的氣袋置入以管道成品形狀為特徵的管件模具內。
2. 根據權利要求1所述的碳纖維複合材料的輸油管道一種製造工藝，其特徵在於對 氣袋內進行注氣，使氣袋膨脹相對管道模具內壁擠壓碳纖維纏帶，再洩氣後抽出前述的氣 袋，形成碳纖維管件成品。
3. 根據權利要求1或2所述的碳纖維複合材料的輸油管道一種製造工藝，其特徵在於 碳纖維纏帶一般都是採碳纖維短切絲、碳粉、碳氈和碳纖維編織布與玻璃纖維布、工程塑料 高溫熔化製成專用原料，主要是通過樹脂高溫固化。
4. 根據權利要求1或2所述的碳纖維複合材料的輸油管道一種製造工藝，其特徵在於碳纖維的比重不到鋼的1/4，抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7 9倍，抗拉彈性模 量為23000 43000Mpa亦高於鋼。
全文摘要
碳纖維複合材料的輸油管道一種製造工藝，主要原料為PAN基碳纖維、工程塑料、樹脂、穩定劑等材料。其特徵在於對氣袋內進行注氣，使氣袋膨脹相對管道模具內壁擠壓碳纖維纏帶，再洩氣後抽出前述的氣袋，形成碳纖維管件成品。因此採用性能穩定的碳纖維材料與玻璃纖維、工程塑料合成製造的防腐、耐溫、耐壓力、抗震管材並實施現代化工藝技術手段；成型工藝好，適合產業化，質量輕運輸安裝方便。
文檔編號B29C70/04GK101716824SQ200910219838
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月13日 優先權日2009年11月13日
發明者程顯軍, 賈欣博 申請人:程顯軍