一种海面飘浮输油管骨架帘子布及其制备方法与流程

本发明涉及一种输油管制造，具体是一种海面飘浮输油管骨架帘子布及其制备方法。

背景技术：

1、帘子布，是用强力股线作经，用中、细支单纱作纬，织制的轮胎用骨架织物。经线排列紧密，纬纱排列稀疏，状似帘子，故名帘子布，经线又称帘子线，承受负荷，纬纱固定经线位置。帘子布用作输油管的主要承压层，其主要性能特点是强度高，伸长小，弯曲性能好。

2、现有的海面飘浮输油管的管壁中包括帘子承压层和钢丝骨架层，帘子承压层的骨架帘子布仅具有承压功能，没有任何有其他功能。

3、海面飘浮输油管结构复杂且常年漂浮于海面上，极易受到风、浪、流等环境载荷的作用产生疲劳破坏而造成原油泄漏，钢丝骨架层作为海面飘浮输油管的骨架，在使用中承受主要的载荷，在软管受力下，钢丝骨架层中的螺旋钢筋会对周围的橡胶产生很大的应力，通过建立软管的有限元模型，对有限元模型求解，可得到漂浮软管各个节点的应力应变结果，通过应力应变结果可知，各结构层在管段中部具有较平均的应力，各结构层的应力云图呈现明显的周期特性，呈条纹状分布，条纹间距和螺旋钢筋的螺距大致相同，可见是螺旋钢筋导致了应力的周期性分布。海面飘浮输油管寿命较低的位置出现在螺旋钢筋缠绕的位置，这是由于钢筋和橡胶的弹性模量相差较大，导致橡胶产生较大的应变梯度，从而引起寿命的下降。如何解决螺旋钢筋所产生的应力问题，寻找到一种替代产品，是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种海面飘浮输油管骨架帘子布，骨架帘子布能替代钢丝使用，以解决钢丝在海面飘浮输油管内的所存在的缺陷。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种海面飘浮输油管骨架帘子布，它是以碳素线为经线，以碳纤维线为纬线编织而成，所述经线是不需要加捻的单股线。

4、本发明的经线采用了碳素材料，是炭和石墨材料组成的，是以碳元素为主的非金属固体材料，其中炭材料基本上由非石墨质碳组成的材料，而石墨材料则是基本上由石墨质碳组成的材料，具有轻量，多孔性，耐腐蚀性，低热膨胀，低弹性，高抗拉强度、柔性好等特点，并通过增加碳素线的直径，将其作为帘子布的经线，将传统的独根粗钢丝骨架所承受的力分散到各个碳素线上，不仅与独根粗钢丝骨架具有等效的承载能力，而且还分散了独根粗钢丝骨架所存在应力，大大能提高了海面飘浮输油管的疲劳寿命。

5、捻度，是指单位长度内的捻回数，随着捻度的增加，线的紧密度增加，强度增加，但是捻度越大，线内所存在的应力就越大，正因为加捻会影响帘子线的伸长及强度等物理机械性能。本技术方案中，经线采用的是不需要加捻的单股线，并增加了碳素线的线径，不仅消除了捻度参数对经线的影响，而且还大大提高了骨架帘子布的抗拉强度和承载力。

6、优选地，所述经线密度为32～40根/10cm，纬线密度为16～20根/10cm。

7、优选地，所述碳纤维线是3股碳纤维丝合并加捻而成。

8、优选地，所述碳素线的线径为2.2-2.8mm，所述碳纤维丝的线径为1.1-1.4mm。

9、优选地，所述10cm宽的骨架帘子布的抗拉强度大于200mpa，伸长率为断裂伸长率不大于14%。

10、优选地，所述碳素线的表面包裹有0.1-0.3mm厚的橡胶层。

11、优选地，所述碳纤维丝的表面包裹有0.2-0.4mm厚的橡胶层。

12、一种海面飘浮输油管骨架帘子布的制备方法，包括以下步骤：

13、s1、制作包裹有橡胶的经线和纬线：将单股线径为2.2-2.8mm的碳素线经导线滑轮导入到浸胶箱内的橡胶乳液中，浸胶后的碳素线绕过浸胶箱内橡胶液面以下的转向滑轮后向上从橡胶液面上方的刮胶定厚孔穿过，在碳素线的表面形成了0.1-0.3mm厚的橡胶，形成了包胶碳素线，包胶碳素线再继续向上穿过急冷箱进行急冷处理后，作为经线绕制在收卷盘上；将3股碳纤维丝合并加捻后，形成线径为1.1-1.4mm的碳纤维线，将碳纤维线经导线滑轮导入到浸胶箱内的橡胶液中，浸胶后的碳纤维线绕过浸胶箱内橡胶液面以下的转向滑轮后向上从橡胶液面上方的刮胶定厚孔穿过，在碳纤维线表面形成了0.2-0.4mm厚的橡胶，形成了包胶碳纤维线，包胶碳纤维线再继续向上穿过急冷箱进行急冷处理后，作为纬线绕制在收卷盘上；

14、s2、将经线和纬线进行混编：将经线和纬线安装在经编机上混编成坯布；

15、s3、坯布预热：将坯布从预热箱中穿过，预热箱内的温度为80—90℃；

16、s4、融合辊压：将预热后的坯布经对辊辊压后，使经线上的橡胶和纬线上的橡胶融合在一起；

17、s5、分切：融合辊压后的坯布经分切装置分切成5-10cm宽的海面飘浮输油管骨架帘子布；

18、s6、收卷成盘：将海面飘浮输油管骨架帘子布收卷成盘。

19、本发明的有益效果在于：

20、本发明以单股粗碳素线为经线，将传统的独根粗钢丝骨架所承受的力分散到各个碳素线上，具有柔性好，应力小，抗拉强度大和承载能力强的特点，能替代钢丝骨架使用，不仅与独根粗钢丝骨架具有等效的承载能力，而且还分散了独根粗钢丝骨架所存在应力，能解决钢丝作为骨架应力大且比较集中的问题，使用本发明作为海面飘浮输油管的骨架，能提高了海面飘浮输油管的使用寿命。

技术特征：

1.一种海面飘浮输油管骨架帘子布，其特征在于：它是以碳素线为经线，以碳纤维线为纬线编织而成，所述经线是不需要加捻的单股线。

2.根据权利要求1所述的海面飘浮输油管骨架帘子布，其特征在于：所述经线密度为32～40根/10cm，纬线密度为16～20根/10cm。

3.根据权利要求2所述的海面飘浮输油管骨架帘子布，其特征在于：所述碳纤维线是3股碳纤维丝合并加捻而成。

4.根据权利要求3所述的海面飘浮输油管骨架帘子布，其特征在于：所述碳素线的线径为2.2-2.8mm，所述碳纤维丝的线径为1.1-1.4mm。

5.根据权利要求4所述的海面飘浮输油管骨架帘子布，其特征在于：抗拉强度大于200mpa，伸长率为断裂伸长率不大于14%。

6.根据权利要求5所述的海面飘浮输油管骨架帘子布，其特征在于：所述碳纤维丝的表面包裹有0.2-0.4mm厚的橡胶层。

7.根据权利要求6所述的海面飘浮输油管骨架帘子布，其特征在于：所述碳素线的表面包裹有0.1-0.3mm厚的橡胶层。

8.根据权利要求7所述的海面飘浮输油管骨架帘子布的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种海面飘浮输油管骨架帘子布及其制备方法，属于海面飘浮输油管制造技术领域，该骨架帘子布，其特征在于：它是以碳素线为经线，以碳纤维线为纬线编织而成，所述经线是不需要加捻的单股线。经线密度为32～40根/10cm，纬线密度为16～20根/10cm。碳素线的表面包裹有0.1‑0.3mm厚的橡胶层。所述10cm宽的骨架帘子布的抗拉强度大于200MPa，伸长率为断裂伸长率14%。本发明以单股粗碳素线为经线，将传统的独根粗钢丝骨架所承受的力分散到各个碳素线上，具有柔性好，应力小，抗拉强度大和承载能力强的特点，能替代钢丝骨架，以解决钢丝作为骨架应力大且比较集中的问题。

技术研发人员：吴平,张永康,束栋平,周志杰
受保护的技术使用者：江苏西沙科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17