輸油軟管的工藝特點(diǎn)及形變過程

輸油軟管是用于輸送汽油、柴油、潤(rùn)滑油、原油等油品的柔性管道，普遍應(yīng)用于石油開采、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸、汽車加油等場(chǎng)景。其工藝特點(diǎn)圍繞油品輸送需求設(shè)計(jì)，需具備不怕油性、不怕壓性、不怕靜電性，而形變過程受介質(zhì)壓力、溫度、外力作用影響，需明確形變規(guī)律以避免過度形變導(dǎo)致的損壞。

輸油軟管的工藝特點(diǎn)：

1.材質(zhì)選擇：突出不怕油性與抗?jié)B透性

輸油軟管的內(nèi)層、增強(qiáng)層、外層材質(zhì)需針對(duì)油品特性選擇，不怕油、抗?jié)B透，避免油品溶脹軟管或滲透泄漏。

內(nèi)層材質(zhì)：選擇擇擇不怕油橡膠（如丁腈橡膠NBR、氟橡膠FKM）或不怕油塑料（如高分子量聚乙烯UHMWPE、聚四氟乙烯PTFE）。丁腈橡膠含丙烯腈基團(tuán)，不怕油性不錯(cuò)，能不怕受汽油、柴油等非性油品，長(zhǎng)期浸泡在汽油中重量變化率≤5%，體積變化率≤8%，是中低壓輸油軟管（額定壓力≤1.6MPa）的主要選擇；氟橡膠不怕油性與高溫性愈優(yōu)，能不怕受原油、潤(rùn)滑油等含雜質(zhì)油品及高溫油品（≤200℃），但成本較不錯(cuò)，適用于高壓、高溫輸油場(chǎng)景（額定壓力≥2.5MPa）；UHMWPE內(nèi)層不怕油性與抗?jié)B透性不錯(cuò)，油品滲透量≤0.1g/(m?24h)，適用于對(duì)滲透要求嚴(yán)格的場(chǎng)景（如環(huán)保型加油軟管）。

增強(qiáng)層材質(zhì)：采用不怕油纖維（如尼龍66、芳綸）或金屬絲（如鍍鋅鋼絲、不銹鋼絲）編織或纏繞。尼龍66纖維不怕油性不錯(cuò)，在油品中強(qiáng)度保持率≥90%，編織增強(qiáng)層適用于中低壓輸油軟管（額定壓力0.6-2.5MPa）；芳綸纖維強(qiáng)度愈高（是尼龍的2-3倍），不怕疲勞性不錯(cuò)，適用于高壓輸油軟管（額定壓力≥4.0MPa）；金屬絲增強(qiáng)層不怕壓性與不怕靜電性不錯(cuò)，適用于高壓原油輸送軟管（額定壓力≥6.0MPa），但柔韌性較差，彎曲半徑大。

外層材質(zhì)：選擇不怕油、、不怕候的橡膠或塑料，如氯丁橡膠（CR）、聚氨酯（PU）。氯丁橡膠外層不怕候性與不怕油性兼顧，戶外使用3年無明顯老化，適用于戶外輸油軟管（如罐車卸料軟管）；PU外層性不錯(cuò)（是橡膠的3-5倍），適用于頻繁拖拽的場(chǎng)景（如加油站移動(dòng)加油軟管），外層表面通常設(shè)置不滑紋路，增強(qiáng)握持性，同時(shí)添加不怕靜電劑，確定外層電阻值≤10?Ω，防止靜電積聚。

2.加工工藝：注重密封性與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

輸油軟管的加工工藝需主要控制內(nèi)層密封性、增強(qiáng)層均勻性及外層結(jié)合力，避免油品泄漏或結(jié)構(gòu)分層。

內(nèi)層成型：采用擠出成型工藝，丁腈橡膠內(nèi)層擠出溫度控制在130-160℃，擠出速度1-3m/min，內(nèi)層表面光滑無氣泡，壁厚均勻（偏差≤±5%）；擠出后需進(jìn)行硫化處理（溫度150-180℃，時(shí)間20-30分鐘），硫化過程中需控制硫化程度（硫化度70%-80%），避免過度硫化導(dǎo)致內(nèi)層變硬脆化，或硫化不足導(dǎo)致內(nèi)層溶脹。

增強(qiáng)層加工：采用編織工藝，編織角度45°-60°，編織密度85%-95%，確定增強(qiáng)層均勻無漏編，層間涂抹不怕油黏合劑（如聚氨酯黏合劑），黏合劑涂層厚度0.05-0.1mm，涂膠后進(jìn)行預(yù)固化（溫度80-100℃，時(shí)間10-15分鐘），增強(qiáng)增強(qiáng)層與內(nèi)層的結(jié)合力，防止油品滲透導(dǎo)致層間分離。

外層復(fù)合：采用擠出包覆工藝，PU外層擠出溫度180-220℃，包覆速度與內(nèi)層擠出速度匹配，外層與增強(qiáng)層緊密結(jié)合，無氣泡、褶皺；包覆后進(jìn)行冷卻定型（水冷），冷卻水溫20-30℃，避免溫度驟降導(dǎo)致外層開裂。

接頭裝配：采用金屬接頭（如黃銅、不銹鋼），接頭內(nèi)孔加工環(huán)形槽，涂覆不怕油底膠后插入軟管，注入不怕油黏合劑（如環(huán)氧樹脂黏合劑），固化后加裝不銹鋼卡箍，卡箍擰緊扭矩5-10N?m，確定接頭密封良好，油品泄漏量≤0.01mL/min（額定壓力下保壓30分鐘）。

3.性能優(yōu)化：不怕靜電與不怕疲勞性

輸油軟管需具備不怕靜電性能，防止靜電引發(fā)火災(zāi)爆炸，同時(shí)需不怕疲勞，適應(yīng)頻繁彎曲、移動(dòng)的使用場(chǎng)景。

不怕靜電處理：在增強(qiáng)層或外層中添加導(dǎo)電材料（如導(dǎo)電纖維、炭黑），軟管整體電阻值≤10?Ω，其中內(nèi)層電阻值≤10?Ω，外層電阻值≤10?Ω；部分高壓輸油軟管還會(huì)在接頭處設(shè)置接地端子，使用時(shí)需接地，將靜電導(dǎo)入大地，接地電阻≤10Ω。

不怕疲勞優(yōu)化：選擇不怕疲勞的增強(qiáng)層材質(zhì)（如芳綸纖維），編織層采用交叉編織結(jié)構(gòu)，減少?gòu)澢鷷r(shí)的應(yīng)力集中；內(nèi)層與外層之間添加彈性緩沖層（如丁基橡膠），吸收彎曲時(shí)的形變應(yīng)力，提升軟管不怕疲勞性能，確定軟管在額定彎曲半徑下（如R≥5倍軟管外徑），經(jīng)10萬次彎曲循環(huán)后，無破裂、分層。

輸油軟管的形變過程：

輸油軟管的形變過程主要包括彈性形變、塑性形變與疲勞形變，受介質(zhì)壓力、溫度、外力作用影響，不同形變類型對(duì)軟管性能的影響不同。

1.彈性形變：壓力與溫度引發(fā)的可逆形變

彈性形變是軟管在介質(zhì)壓力或溫度作用下產(chǎn)生的可逆形變，撤去外力后可恢復(fù)原狀，常見于正常使用工況。

壓力引發(fā)的彈性形變：當(dāng)介質(zhì)壓力作用于軟管內(nèi)層時(shí)，內(nèi)層會(huì)向外膨脹，帶動(dòng)增強(qiáng)層拉伸，產(chǎn)生徑向膨脹形變與軸向伸長(zhǎng)形變。徑向膨脹量與壓力成正比，與增強(qiáng)層強(qiáng)度成反比，例如額定壓力1MPa的輸油軟管，在 1MPa 壓力下徑向膨脹率通常為 2%-5%（內(nèi)徑增大 2%-5%），軸向伸長(zhǎng)率為 1%-3%；當(dāng)壓力降至常壓時(shí)，形變?nèi)炕謴?fù)，無長(zhǎng)期變形。若壓力超過額定壓力的 1.2 倍，增強(qiáng)層拉伸應(yīng)力超過彈性限度，可能產(chǎn)生長(zhǎng)期形變，因此需控制介質(zhì)壓力在額定范圍內(nèi)。

溫度引發(fā)的彈性形變：溫度變化會(huì)導(dǎo)致軟管材質(zhì)熱脹冷縮，產(chǎn)生溫度形變。當(dāng)輸送高溫油品（如 80-120℃）時(shí)，軟管各層材質(zhì)受熱膨脹，徑向膨脹率為 3%-6%，軸向伸長(zhǎng)率為 2%-4%；當(dāng)溫度降至常溫時(shí)，形變恢復(fù)。若溫度驟變（如從常溫突然升至 100℃），軟管內(nèi)外層受熱不均，會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，導(dǎo)致內(nèi)層與增強(qiáng)層之間出現(xiàn)微小間隙，長(zhǎng)期頻繁溫度驟變會(huì)加劇間隙擴(kuò)展，影響軟管密封性，因此需避免溫度驟變，需要時(shí)在軟管外側(cè)加裝保溫層，減緩溫度變化速率。

2. 塑性形變：超壓與過度彎曲引發(fā)的不可逆形變

塑性形變是軟管在超壓、過度彎曲或外力撞擊下產(chǎn)生的不可逆形變，撤去外力后無法恢復(fù)原狀，會(huì)導(dǎo)致軟管性能下降，甚至損壞。

超壓引發(fā)的塑性形變：當(dāng)介質(zhì)壓力超過軟管額定壓力的 1.5 倍時(shí)，增強(qiáng)層編織絲或金屬絲會(huì)超過屈服強(qiáng)度，產(chǎn)生塑性拉伸，導(dǎo)致軟管徑向長(zhǎng)期膨脹（膨脹率＞8%）、軸向長(zhǎng)期伸長(zhǎng)（伸長(zhǎng)率＞5%），內(nèi)層可能出現(xiàn)鼓包、裂紋。例如，額定壓力 1MPa 的軟管在 2MPa 壓力作用下，增強(qiáng)層尼龍絲會(huì)發(fā)生塑性變形，軟管內(nèi)徑從 50mm 增大至 55mm（膨脹率 10%），撤去壓力后無法恢復(fù)，此時(shí)軟管額定壓力會(huì)降至 0.6MPa 以下，繼續(xù)使用易發(fā)生破裂。

過度彎曲引發(fā)的塑性形變：當(dāng)軟管彎曲半徑小于小規(guī)定值（如某型號(hào)軟管小彎曲半徑為 500mm，實(shí)際彎曲半徑僅 300mm），彎曲部位的增強(qiáng)層會(huì)受到過度擠壓與拉伸，外側(cè)編織絲拉伸超過屈服強(qiáng)度，內(nèi)側(cè)編織絲擠壓變形，導(dǎo)致彎曲部位出現(xiàn)長(zhǎng)期褶皺，內(nèi)層可能出現(xiàn)隱性裂紋。例如，加油站加油軟管頻繁過度彎曲，彎曲部位會(huì)逐漸形成長(zhǎng)期褶皺，油品在褶皺處易積聚雜質(zhì)，加速內(nèi)層磨損，3-6 個(gè)月后可能出現(xiàn)泄漏。

外力撞擊引發(fā)的塑性形變：軟管受車輛碾壓、重物撞擊時(shí)，局部會(huì)產(chǎn)生劇烈擠壓形變，增強(qiáng)層可能斷裂，內(nèi)層出現(xiàn)凹陷、破裂，形變不可逆。例如，罐車卸料軟管被貨車碾壓，碾壓部位增強(qiáng)層鋼絲斷裂，內(nèi)層凹陷，即使修理后，該部位不怕壓性能也會(huì)降至原性能的 50% 以下，需替換軟管。