一种多层强化疏浚管及其成型工艺
阅读说明：本技术 一种多层强化疏浚管及其成型工艺 (Multilayer reinforced dredging pipe and forming process thereof ) 是由 刘桐宇 邹雪 刘伟华 李英民 张伟 张琨 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及疏浚工程管道技术领域,尤其涉及一种多层强化疏浚管及其成型工艺,包括管体和位于管体两端的法兰,管体由内到外依次为耐磨高分子层、警示高分子层、第一复合强化层、钢线强化层、钢线填充层、第二复合强化层和外敷高分子层。成型步骤包括模具准备、各功能层敷设、硫化成型和脱模。与现有技术相比,本发明的有益效果在于：1)采用橡胶高分子材料与缠绕的钢丝增强层相结合,一方面对钢丝起到固定作用,另一方面还可避免管体变形后钢丝对管体本身的破坏作用；2)管体通过将多种不同力学结构的功能层牢固地连接成一体,可有效地避免管体在长期伸缩、弯曲、扭转作用下钢丝剥离,以解决疏浚管在恶劣环境下管体不断受到疲劳破坏的问题。(The invention relates to the technical field of dredging engineering pipelines, in particular to a multilayer reinforced dredging pipe and a forming process thereof. The forming step comprises the steps of preparing a mould, laying each functional layer, vulcanizing and forming and demoulding. Compared with the prior art, the invention has the beneficial effects that: 1) the rubber polymer material is combined with the wound steel wire reinforcing layer, so that the steel wire is fixed on one hand, and the damage of the steel wire to the pipe body after the pipe body is deformed can be avoided on the other hand; 2) the functional layers of various different mechanical structures are firmly connected into a whole, so that the steel wire of the pipe body can be effectively prevented from being peeled off under the long-term stretching, bending and twisting actions, and the problem that the pipe body of the dredging pipe is continuously subjected to fatigue damage under the severe environment is solved.)
技术领域
本发明涉及疏浚工程管道技术领域，尤其涉及一种多层强化疏浚管及其成型工艺。
背景技术
利用高分子材料加工成型的疏浚管具有较高的耐磨性能、耐腐蚀性能和低流阻性能，能有效降低因疏浚过程中输送压力大和流速高带来的影响，同时能减少疏浚土中含有的大量砾石、珊瑚礁、粗砂、硬质粘土等带来的损坏。
申请号为201220255889.4的中国实用新型专利公开了一种超高分子量聚乙烯膜片疏浚管道，包括内管、缠绕钢丝、共聚物底胶层、保护层和钢箍，内管为2-3层的超高分子量聚乙烯膜片热合而成，膜片的抗拉强度大于200MPa。其承压能力强，重量轻，便于运输和安装，管壁光滑，能够减小流动阻力，降低流体输送能量，节能环保。
申请号为201710986418.8的中国发明专利公开了一种疏浚管及其加工方法，该疏浚管的加工方法包括如下步骤：S100、在金属基管内壁上焊接钢丝网；S200、在钢丝网上离心喷涂粘合胶，且所述粘合胶的胶浆完全包容复合于所述钢丝网上，形成钢网胶层；S300、在钢网胶层上离心喷涂高分子耐磨层；S400、喷涂后的高分子耐磨层在常温下固化，使高分子耐磨层与钢网胶层共同固化在所述金属基管上。钢网胶层包括钢丝网和粘合胶，钢丝网通过焊接与金属基管连接，同时在钢丝网中加入粘合胶，胶浆完全包容复合于钢丝网，而且钢网胶层与高分子耐磨层固化为一体，实现三层结构的包容式复合，使高分子耐磨层与金属基管可以牢固结合，能解决疏浚管中高分子耐磨层与金属基管容易分离的问题，避免疏浚管失效报废。
由于疏浚管的工作环境极为苛刻，受水力剧烈的作用不断晃动、沉浮、碰撞等，从而使管体不断受伸缩、弯曲、扭转，现有技术中的钢丝网与高分子层不能保持良好的结合强度，最终致使其疲劳破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多层强化疏浚管及其成型工艺，克服现有技术的不足，采用橡胶高分子材料与缠绕结构的钢丝强化层相结合，通过在钢丝缝隙中填充梯形橡胶，对钢丝起到固定作用，管体还通过将多种不同力学结构的功能层牢固地连接成一体，提高整体抗变形的能力，避免管体在长期伸缩、弯曲、扭转作用下钢丝出现剥离现象，延长管体寿命。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
技术方案之一：一种多层强化疏浚管，包括管体和位于管体两端的法兰，其特征在于，所述管体由内到外依次为耐磨高分子层、警示高分子层、第一复合强化层、钢线强化层、钢线填充层、第二复合强化层和外敷高分子层，其中耐磨高分子层厚度为30～70mm，警示高分子层厚度为3～15mm，第一复合强化层厚度为15～40mm，钢线强化层厚度为3～7mm，钢线填充层厚度为5～10mm，第二复合强化层厚度为10～20mm，外敷高分子层厚度为2～4mm，管体内径500～1000mm，管体长度10000mm至13000mm。
所述第一复合强化层和第二复合强化层中均是由帘子布、尼龙网布、丝线、尼龙线、尼龙绳或聚酯纤维中的任一种或任两种以上组合与丁腈橡胶、丁苯橡胶或天然橡胶中的任一种混制的加强胶片绕制而成，每层加强胶片的厚度为1～2.5mm，每层交叉缠绕，缠绕角度为30～70°。
所述耐磨高分子层为丁腈橡胶、丁苯橡胶、三元乙丙橡胶或天然橡胶中的任一种。
所述警示高分子层为最少两种颜色的耐磨高分子层组成。
所述钢线强化层中缠绕有钢线、钢丝或钢绳中的任一种作为增强体，增强体直径为1～9mm，缠绕间距为1～7mm。
技术方案之二：一种多层强化疏浚管的成型工艺，其特征在于，包括主管道模具准备、各功能层敷设、硫化成型、脱模，具体各步骤如下：
1)主管道模具准备，法兰筒的处理、定位和对型，其中主管道模具准备包括模具缠绕PP膜，涂、刷、漆或抹脱模硅油；法兰筒的处理过程包括法兰筒喷砂，涂、刷、漆或抹胶液，法兰筒端部缠绕或粘附橡胶；
2)各功能层敷设，在两个法兰筒之间的主管道模具上依次填充或缠绕耐磨高分子层和警示高分子层，并用加压材料以缠绕或捆缚的形式加压定型；在法兰筒外表面和法兰筒箍两侧填充或缠绕高分子材料，并加压定型；在主管道模具和法兰筒外表面缠绕或捆缚第一复合强化层，并加压定型；在管道主体从一端至另一端缠绕或捆缚钢线强化层，钢线强化层外表面敷设钢线填充层；在主管道模具和法兰筒外表面缠绕或捆缚第二复合强化层，并加压定型；在整管外部填充或缠绕外敷高分子层，并加压定型；
3)硫化处理，对整管用连续硫化法处理至成型，硫化温度在90～150℃，硫化时间300～900min；
4)脱模，将管体从主管道模具上取下，主管道模具重复使用。
所述步骤2)中敷设外敷高分子层之前需对法兰端部的钢线和第二复合强化层做修形处理，填充或去除多余部分，使其周长尺寸偏差符合设计要求。
所述步骤2)中的加压定型是用帘子布、尼龙布、尼龙线或尼龙绳中的任一种缠绕或捆缚处理，缠绕张力为5～50MPa，加压定型时间5-60min，随后拆除。
所述步骤3)中硫化后钢线强化层中高分子材料与法兰筒的贴合强度不低于3N/mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1)采用橡胶高分子材料与缠绕的钢丝增强层相结合，通过在钢丝缝隙中填充梯形橡胶，一方面对钢丝起到固定作用，另一方面还可避免管体变形后钢丝对管体本身的破坏作用；2)管体通过将多种不同力学结构的功能层牢固地连接成一体，结合力强，从而提高了管体整体抗变形的能力，可有效地避免管体在长期伸缩、弯曲、扭转作用下钢丝出现剥离现象，降低疲劳破坏的影响，延长管体寿命。
附图说明
图1是本发明实施例1结构示意图；
图2是本发明实施例1中管体的层结构示意图；
图3是本发明实施例1成型前主管道模具安装示意图；
图4是本发明实施例1成型工艺流程图。
图中：1-耐磨高分子层、2-警示高分子层、3-第一复合强化层、4-钢线强化层、5-钢线填充层、6-第二复合强化层、7-外敷高分子层、8-管体、9-法兰、10-主管道模具、11-法兰筒、12-法兰箍。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
见图1、图2，是本发明一种多层强化疏浚管实施例1结构示意图，管体8和位于管体两端的法兰9，管体由内到外依次为耐磨高分子层1、警示高分子层2、第一复合强化层3、钢线强化层4、钢线填充层5、第二复合强化层6和外敷高分子层7，其中耐磨高分子层1厚度为40mm，警示高分子层2厚度为12mm，第一复合强化层3厚度为15mm，钢线强化层4厚度为6mm，钢线填充层5厚度为6mm，第二复合强化层6厚度为15mm，外敷高分子层7厚度为3mm。
实施例1中，第一复合强化层和第二复合强化层是由网布与丁腈橡胶层混制的加强胶片绕制而成。耐磨高分子层为丁腈橡胶层。钢线强化层5中缠绕有钢线。
见图3-4，本发明一种多层强化疏浚管的成型工艺，包括主管道模具准备、各功能层敷设、硫化成型、脱模，以制作内径800mm，长11700mm的管体为例，具体各步骤如下：
1)主管道模具准备，法兰筒的处理、定位和对型，其中主管道模具10处理过程包括喷砂，涂、刷、漆或抹胶液，以及高分子材料包边。对法兰筒11外表面和内表面边沿进行喷砂处理，使法兰筒等级达到Sa2级；在喷砂后的法兰筒表面涂刷胶液；待其风干后包裹和缠绕丁腈橡胶，随后将两个法兰筒11套在主管道模具两端，两端法兰盘外沿间距为11700mm。
2)各功能层敷设，在对型后的法兰之间多次缠绕耐磨丁腈橡胶的耐磨高分子层1，缠绕的耐磨丁腈橡胶总厚度为40mm；再缠绕警示高分子层2，分别缠绕黄色和红色两种丁腈橡胶，每层厚度6mm；随后缠绕具有一定强度的干净布条对管体进行加压定型，缠绕张力为20MPa，缠绕加压布条后测量管体周长为2851mm，缠绕10min后去除布条；在法兰9外表面和法兰箍12两侧缠绕丁腈橡胶，随后缠绕具有一定强度的干净布条对管体进行加压定型，缠绕10min后去除布条；在管体和法兰外表面缠绕网布与丁腈橡胶混制而成的加强胶片，其厚度为1.5mm，缠绕角度为50°，缠绕后的第一复合强化层3总厚度为15mm，并缠绕具有一定强度的干净布条对管体进行加压定型，缠绕10min后去除布条；在强化层外管道主体从一端法兰筒至另一端法兰筒缠绕直径为4mm的钢丝，缠绕间距为5mm，并在钢丝缝隙中填充梯形橡胶形成钢线填充层5；在管体和法兰外表面缠绕网布与丁腈橡胶混制而成的第二复合强化层6，其厚度为1.5mm，缠绕角度为50°，缠绕后总厚度为15mm，并缠绕具有一定强度的干净布条对管体进行加压定型，缠绕张力为20MPa，缠绕10min后去除布条；将法兰的钢线焊接至法兰筒上，强化层裁剪，以及缺少橡胶处继续填充橡胶；在整管外部缠绕氯丁橡胶的外敷高分子层7，并缠绕具有一定强度的干净布条对管体进行加压定型，定型后测量管体三个位置的周长，其周长平均值为3130mm。
3)硫化处理，对整管用连续硫化法处理至成型，最后对整管进行硫化处理，硫化温度为110°，硫化时间为600min。硫化后钢线强化层中高分子材料与钢线的贴合强度不低于3N/mm。
4)脱模，将管体从主管道模具上取下，主管道模具重复使用。
实施例2-4
实施例2-4中的多层强化疏浚管的成型工艺同实施例1，其各功能层尺寸参数如下表1，成型工艺参数见表2。
表1
表2
可见，本发明以上实施例中通过采用橡胶高分子材料与缠绕的钢丝增强层相结合的结构形式，通过在钢丝缝隙中填充梯形橡胶，一方面对钢丝起到固定作用，另一方面还可避免管体变形后钢丝对管体本身的破坏作用，解决了疏浚管在恶劣环境下管体不断受到疲劳破坏的问题。同时管体通过将多种不同力学结构的功能层牢固地连接成一体，结合力明显增强，从而提高了管体整体抗变形的能力，管体寿命均能从原来的6个月延长到3年。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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