抗拉强度 ( ≥)Π 扭转 (100 ×d) ( ≥)Π 反复弯曲 ( ≥)Π 打结强度率Π 黄铜镀层质量Π
海上输油橡胶软管是内径为 150～600 mm 的近 海单点系泊原油输送软管 ,分水下和浮式两种 。由 于这种软管使用条件苛刻 ,其结构很复杂 ,除含有 织物缓冲层外 ,增强层主要由多层钢丝帘线缠绕层 和钢丝螺旋线 所示 。帘线缠绕钢丝可 为单根钢丝 ,也可为细的合股钢丝绳 。
在橡胶软管设计中 ,需要对所要求的工作所承受的压力 加上一个安全系数 ,即最小爆破压力与最大工作压 力之比 。安全系数从 2 到 5 不等 ,一般为 4 。橡胶软 管 ,尤其是液压软管 ,在工作期间 ,不但要承受因压 力而出现的内径增大 、缩小和长度伸长 、缩短的周期 变化 ,而且还要承受因弯曲变形安装而造成的周期 屈挠变化 。此外 ,还存在着所输送的物料和传递动 力的介质 、气候和环境 、高温和低温等对内胶层和外 胶层的劣化作用 。所有这些因素不但直接影响橡胶 软管的使用性能 ,也影响软管的使用寿命 。
低压软管用纤维材料增强 ;中压软管可用纤维材 料增强 ,也可用钢丝增强 ;而高压、甚高压和超高压软 管一般均用钢丝增强 ,只有特殊用途的软管采用体积 质量比钢丝小而抗拉强度比钢丝高的芳酰胺纤维材 料增强 。钢丝增强橡胶软管的增强层有编织结构和 缠绕结构 ,有时也采用二者混合结构 。在相同条件 下 ,缠绕结构软管比编织结构软管具有更高的耐脉 冲压力性能 。这是因为缠绕钢丝之间没有如编织结 构那样的交织点 ,钢丝之间不会发生局部磨擦 。 1. 2 钢丝编织结构
液体 、气体和颗粒或粉末状固体物料 ,传递液压Π气 压动力 。无论是输送物料 ,还是传递动力 ,软管都要 承受大小不等的内压或外压 (正压或负压) 。因此 , 钢丝增强层的主要作用就是加强橡胶软管 ,使其具 有耐正Π负压力的能力 。橡胶软管在使用期间 ,尤其 是液压软管 ,所承受的压力并不是恒定的 。它要承 受从 0 压力到 125 %工作所承受的压力之间的周期脉冲压力 , 有时还要承受更高的瞬间冲击压力 。现行国家标准 规定 ,钢丝编织软管的压力脉冲寿命为 20 万次 ,钢 丝缠绕软管为 30 万和 50 万次 ,许多橡胶软管生产 厂家声称 ,他们的钢丝编织软管和缠绕软管的脉冲 寿命都达到 100 万次 。
石油钻探橡胶软管 ,内径为 64～102 mm ,工作 压力为 27～52 MPa ,是一种大口径超高压橡胶软管 。
码头排吸橡胶软管 ,内径为 102～304 mm ,工作 压力为 1. 55 MPa ,用于码头与油轮之间排吸石油和 石油制品 。它其实是码头与油轮输油管线之间的软 连接 ,以适应油轮在水中的上下和水平浮动 。这种 软管一般用钢丝帘线缠绕增强 ,并辅以粗钢丝螺旋 线 层 。这种排吸橡胶软管也可用 于排吸其它化学品 。
钢丝与橡胶的粘合对橡胶软管 ,尤其是液压软 管的耐屈挠性能和脉冲性能是很重要的 。橡胶软管 成型硫化之后 ,管体各组份之间粘合良好 ,使管体成
为一不可分割的整体 ,这是软管设计必须考虑的问 面进行处理 。钢丝表面通常要求镀黄铜 ( 铜锌合
题之一 。除了在胶料配合和软管硫化方法等方面采 金) 、镀青铜 (铜锡合金) 和镀锌 ,而以镀黄铜法最为
摘 要 介绍橡胶软管的压力等级 ,高压 、甚高压和超高压软管一般均用钢丝作为增强材料 。增强材料的钢 丝层有编织和缠绕两种结构 ,相同条件下缠绕结构比编织结构软管具有更高的耐脉冲压力性能 。作为增强材料的 钢丝有单根的也有合成股绳的 ,也有扁形的 。为提高与橡胶的粘合性能 ,钢丝表面要求镀黄铜 、青铜或锌 。钢丝的 成分 、性能 、规格根据具体用途应满足相应条件 。
为了更好地了解钢丝在橡胶软管中的作用和橡 胶软管对钢丝的要求 ,下面分 3 个部分对钢丝在橡 胶软管中的应用进行说明 。
增强橡胶软管的工作所承受的压力 ,根据 SAE J 517 标 准 ,大致分为 5 个等级 :低压 ,中压 ,高压 ,甚高压 ,超 高压 。在同一等级内 ,压力因软管内径而定 。在相 同结构情况下 ,内径愈小 ,所能承受的压力就愈高 ; 内径愈大 ,所能承受的压力就愈低 。
钢丝增强材料是橡胶软管 ,尤其是高压软管的 一个重要结构成分 ,在橡胶软管行业中有相当大的 需求量 。据保守估计 ,我国现在钢丝编织橡胶软管 的年产量在 1 000 万标米以上 ,钢丝缠绕橡胶软管约 400 万标米 。钢丝编织橡胶软管以每标米钢丝耗量 0. 8 kg 计 ,钢丝总用量为 8 000 t ;钢丝缠绕橡胶软管 以 2. 2kg 计 ,总耗量为 8 800 t ,两项合计 16 800 t 。石 油钻探橡胶软管等特种大口径软管的钢丝耗量还未 计算在内 。
橡胶软管是以橡胶配料为原料制造的软管 ,广 泛应用于工业 、农业 、军工 、医疗和民生 。橡胶软管 有纯胶软管 (非增强软管) 和增强软管之分 。增强橡 胶软管系指在内胶层与外胶层之间或只在内胶层外 面 (无外胶层) 有一层或多层增强材料层的软管 。增 强层结构多种多样 ,而增强材料则基本有两大类 :纤 维和金属 (金属增强材料一般为钢丝) 。
取措施之外 ,钢丝的表面处理及其镀层与橡胶的粘 常用 。钢丝表面镀层通常为电镀 ,电镀之后的钢丝
编织结构由正反两个方向走向的两股钢丝以 “两上两下”的形式相互交织而成 ,呈席纹结构 ,如图 1 所示 。根据软管压力要求 ,可为单层或双层 ,钢丝
不同用途需要不同的软管结构和规格 ,而不同 与橡胶的粘合性能有较大影响 。黄铜镀层的厚度一
的软管结构和规格则需要用不同形态的钢丝作为 般为 0. 14～0. 32μm ,铜的质量分数为 (68 ±4) % ;青
增强材料 。编织和缠绕橡胶软管使用单根钢丝 。在 铜的厚度一般为 0. 08～0. 20μm ,铜的质量分数为
成 ,钢丝不相互交织 ,如图 2 所示 。钢丝缠绕层为偶 数层 。根据软管压力要求 ,一般有 2 层 、4 层和 6 层 之分 ,钢丝也有粗细之别 。
1. 4 特种大口径橡胶软管 钢丝编织和缠绕橡胶软管 ,内径一般在 51 mm
以下 。内径大于 51 mm 的软管 ,被称为大口径软管 , 如石油钻探橡胶软管 、海上输油橡胶软管 、码头排吸 橡胶软管 、疏浚橡胶软管 、矿砂等固体物料输送橡胶 软管 。农用排灌橡胶软管和其它排吸软管也属大口 径橡胶软管 ,但其增强层主要是浸胶纺织物 (称为夹 布层) ,而以铠装钢丝螺旋线辅之 ,以保持软管的圆 环状和承受正Π负压力 。
石油钻探橡胶软管通常用较粗的单根钢丝 , 钢丝 ,其主要化学成分见表 1 ,规格和性能见表 2 。
在橡胶软管设计中 ,对钢丝的考虑主要是抗拉 强度 、韧性 (屈挠性) 和规格 ,根据软管的压力等级选 择适当的钢丝 。一般说来 ,钢丝的抗拉强度愈低 ,屈 挠性愈好 ,而抗拉强度愈高 ,尤其是在其上限 ,屈挠 性就愈差 ,脆性就愈大 。但是 ,更重要的是开发强 度高而同时屈挠性也好的钢丝 ,这将对橡胶软管的 使用性能和常规使用的寿命的提高起重要作用 。
编织和缠绕之前 ,使用合股机或导线 % ;镀锌量一般为 2～3 gΠkg。
轴导到锭子上 。在编织机的锭子上 ,钢丝以若干根 3. 3 钢丝的成分 、规格和性能
锭子一根钢丝 ,3～6 个锭子为一组 。锭子数量和每 为 强度高 ,韧性好 ,延伸率小 ,拥有非常良好的抗脉冲疲