橡膠軟管是以橡膠配料為原料制造的軟管 ,廣泛應(yīng)用于工業(yè) 、農(nóng)業(yè) 、軍工 、醫(yī)療和民生 。橡膠軟管有純膠軟管 (非增強(qiáng)軟管 )和增強(qiáng)軟管之分 。增強(qiáng)橡膠軟管系指在內(nèi)膠層與外膠層之間或只在內(nèi)膠層外面 (無(wú)外膠層 ) 有一層或多層增強(qiáng)材料層的軟管 。增強(qiáng)層結(jié)構(gòu)多種多樣 ,而增強(qiáng)材料則基本有兩大類(lèi)：纖維和金屬 (金屬增強(qiáng)材料一般為鋼絲 ) 。 

軟管壓力等級(jí) 

增強(qiáng)橡膠軟管的工作壓力 ,根據(jù)SAEJ 517 標(biāo)準(zhǔn) ,大致分為5個(gè)等級(jí):低壓 ,中壓 ,高壓 ,甚高壓 ,超高壓 。在同一等級(jí)內(nèi) ,壓力因軟管內(nèi)徑而定 。在相同結(jié)構(gòu)情況下 ,內(nèi)徑愈小 ,所能承受的壓力就愈高 ; 內(nèi)徑愈大 ,所能承受的壓力就愈低 。低壓軟管用纖維材料增強(qiáng);中壓軟管可用纖維材料增強(qiáng),也可用鋼絲增強(qiáng) ;而高壓、甚高壓和超高壓軟管一般均用鋼絲增強(qiáng) ,只有特殊用途的軟管采用體積質(zhì)量比鋼絲小而抗拉強(qiáng)度比鋼絲高的芳酰胺纖維材料增強(qiáng) 。鋼絲增強(qiáng)橡膠軟管的增強(qiáng)層有編織結(jié)構(gòu)和纏繞結(jié)構(gòu) ,有時(shí)也采用二者混合結(jié)構(gòu) 。在相同條件下 ,纏繞結(jié)構(gòu)軟管比編織結(jié)構(gòu)軟管具有更高的耐脈沖壓力性能 。這是因?yàn)槔p繞鋼絲之間沒(méi)有如編織結(jié)構(gòu)那樣的交織點(diǎn) ,鋼絲之間不會(huì)發(fā)生局部磨擦 。 

鋼絲編織結(jié)構(gòu)

編織結(jié)構(gòu)由正反兩個(gè)方向走向的兩股鋼絲以 “兩上兩下”的形式相互交織而成 ,呈席紋結(jié)構(gòu) ,如圖 1 所示 。根據(jù)軟管壓力要求 ,可為單層或雙層 ,鋼絲規(guī)格也有粗細(xì)之別。

鋼絲纏繞結(jié)構(gòu) 

纏繞結(jié)構(gòu)由兩組相鄰層鋼絲呈反向螺旋纏繞而成 ,鋼絲不相互交織 ,如圖 2 所示 。鋼絲纏繞層為偶數(shù)層 。根據(jù)軟管壓力要求 ,一般有 2 層、4 層和 6 層 之分 ,鋼絲也有粗細(xì)之別。 

特種大口徑橡膠軟管 

鋼絲編織和纏繞橡膠軟管 ,內(nèi)徑一般在 51 mm 以下 。內(nèi)徑大于 51mm的軟管 ,被稱(chēng)為大口徑軟管 , 如石油鉆探橡膠軟管 、海上輸油橡膠軟管 、碼頭排吸橡膠軟管 、疏浚橡膠軟管 、礦砂等固體物料輸送橡膠軟管 。農(nóng)用排灌橡膠軟管和其它排吸軟管也屬大口徑橡膠軟管 ,但其增強(qiáng)層主要是浸膠紡織物 (稱(chēng)為夾布層) ,而以鎧裝鋼絲螺旋線(xiàn)輔之 ,以保持軟管的圓環(huán)狀和承受正Π負(fù)壓力 。海上輸油橡膠軟管是內(nèi)徑為 150～600 mm的近海單點(diǎn)系泊原油輸送軟管 ,分水下和浮式兩種 。由于這種軟管使用條件苛刻 ,其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 ,除含有織物緩沖層外 ,增強(qiáng)層主要由多層鋼絲簾線(xiàn)纏繞層和鋼絲螺旋線(xiàn)構(gòu)成 ,如圖 3 所示 。簾線(xiàn)纏繞鋼絲可為單根鋼絲 ,也可為細(xì)的合股鋼絲繩。石油鉆探橡膠軟管 ,內(nèi)徑為 64～102 mm,工作壓力為 27～52MPa,是一種大口徑超高壓橡膠軟管 。這種軟管用單根粗鋼絲或合股細(xì)鋼絲繩纏繞增強(qiáng) , 一般為 4 層 。 碼頭排吸橡膠軟管 ,內(nèi)徑為 102～304 mm,工作 壓力為 1. 55MPa ,用于碼頭與油輪之間排吸石油和石油制品 。它其實(shí)是碼頭與油輪輸油管線(xiàn)之間的軟連接 ,以適應(yīng)油輪在水中的上下和水平浮動(dòng) 。這種軟管一般用鋼絲簾線(xiàn)纏繞增強(qiáng) ,并輔以粗鋼絲螺旋線(xiàn) 。簾線(xiàn)層一般為 4 層 。這種排吸橡膠軟管也可用于排吸其它化學(xué)品 。

鋼絲在橡膠軟管中的作用 

增強(qiáng)橡膠軟管是一種可屈撓的導(dǎo)管 ,用于輸送液體 、氣體和顆粒或粉末狀固體物料 ,傳遞液壓 、氣壓動(dòng)力 。無(wú)論是輸送物料 ,還是傳遞動(dòng)力 ,軟管都要 承受大小不等的內(nèi)壓或外壓 (正壓或負(fù)壓 ) 。因此 , 鋼絲增強(qiáng)層的主要作用就是加強(qiáng)橡膠軟管 ,使其具 有耐正、負(fù)壓力的能力 。橡膠軟管在使用期間 ,尤其是液壓軟管 ,所承受的壓力并不是恒定的 。它要承受從 0 壓力到 125 %工作壓力之間的周期脈沖壓力 , 有時(shí)還要承受更高的瞬間沖擊壓力 。在橡膠軟管設(shè)計(jì)中 ,需要對(duì)所要求的工作壓力加上一個(gè)安全系數(shù) ,即較為小爆破壓力與較為大工作壓力之比 。安全系數(shù)從 2 到 5 不等 ,一般為 4。橡膠軟管 ,尤其是液壓軟管 ,在工作期間 ,不但要承受因壓力而出現(xiàn)的內(nèi)徑增大 、縮小和長(zhǎng)度伸長(zhǎng) 、縮短的周期變化 ,而且還要承受因彎曲變形安裝而造成的周期屈撓變化 。此外 ,還存在著所輸送的物料和傳遞動(dòng)力的介質(zhì) 、氣候和環(huán)境 、高溫和低溫等對(duì)內(nèi)膠層和外膠層的劣化作用 。所有這些因素不但直接影響橡膠軟管的使用性能 ,也影響軟管的使用壽命。在橡膠軟管設(shè)計(jì)中 ,對(duì)鋼絲的考慮主要是抗拉 強(qiáng)度 、韌性 (屈撓性) 和規(guī)格 ,根據(jù)軟管的壓力等級(jí)選 擇適當(dāng)?shù)匿摻z 。一般說(shuō)來(lái) ,鋼絲的抗拉強(qiáng)度愈低 ,屈撓性愈好 ,而抗拉強(qiáng)度愈高 ,尤其是在其上限 ,屈撓性就愈差 ,脆性就愈大 。但是 ,更為重要的是開(kāi)發(fā)強(qiáng)度高而同時(shí)屈撓性也好的鋼絲 ,這將對(duì)橡膠軟管的使用性能和使用壽命的提高起重要作用 。鋼絲與橡膠的粘合對(duì)橡膠軟管 ,尤其是液壓軟 管的耐屈撓性能和脈沖性能是很重要的 。橡膠軟管成型硫化之后 ,管體各組份之間粘合良好 ,使管體成為一不可分割的整體 ,這是軟管設(shè)計(jì)必須考慮的問(wèn)題之一 。

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