多层结构纤维增强弹性体管道补偿器及其成型方法技术

本发明专利技术涉及一种多层结构纤维增强弹性体管道补偿器及其成型方法，属于复合材料制造工艺技术领域。本发明专利技术的一种多层结构纤维增强弹性体管道补偿器，由补偿管段、与补偿管段两端固定连接的两个法兰、以及一端与两个法兰之一固定连接而安装在补偿管段内的导流套构成，补偿管段的管壁结构为：外层为纤维增强弹性体复合材料（ＦＥＣ），该材料的具体形式是非石棉纤维与钢丝混合编织的纤维布增强橡胶；第二层是由聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）漆布构成的防腐层；第三层是由两层玻璃纤维布之间包覆的块状玻璃棉或陶瓷棉构成的隔热层；内层是经表面处理的玻璃纤维膨体纱编织布构成的防尘层。该新型结构的管道补偿器，具有环境友好、高强度、耐屈扰、密封性能良好、耐固体微粒磨损和较长的疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属复合材料制造工艺

技术介绍
管道补偿器是管路系统中必不可少的作为补偿温度变化引起管道变形的附件，对管路系统的安全运行起着至关重要的作用。常见的管道补偿器有四类①采用∏型连续弯管来吸收热变形后的方形补偿器；②利用可以自由伸缩的套管来补偿温差变形的套管补偿器；③借助波纹管上波纹的弹性变形来调节管道热变形的波形补偿器；④依据高性能复合材料的超弹性变形吸收管道位移的纤维增强弹性体管道补偿器，该补偿器因具有多维方向、补偿量大、消声隔震、防腐蚀、无反推力、重量轻及安装维修方便等许多独特的优点，而广泛运用于石油化工、钢铁冶金、电力和水泥建材等行业，在有些领域(如煤气—蒸汽联合循环机组和大型火电机组的烟风管道中)已完全代替其它三类补偿器。自上世纪五十年代诞生以来，纤维增强弹性体管道补偿器的研发与应用遍及工业化国家。增强基体由最初的石棉纤维发展为玻璃纤维和芳香族聚酰胺纤维。尽管玻璃纤维增强弹性体补偿器在近十余年发展迅速，但其综合性能，尤其是断裂韧性和疲劳寿命与石棉类产品比较，仍然存在明显的差距。采用玻璃纤维与耐温有机纤维混杂增强的弹性体管道补偿器的在役寿命能够获得一定的提高，但材料的耐高温性能大幅降低且制造成本显著增加，阻碍了该类补偿元件的拓宽使用。因此石棉类管道补偿器在许多工况下仍在大量使用，对环境造成危害。目前，无论增强基为石棉纤维或玻璃纤维，现有的纤维增强弹性体管道补偿器产品用于含尘气体输送管道时，因固体微粒的磨损导致其实际寿命均低于设计值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的多层结构纤维增强弹性体管道补偿器，使其对环境无污染，并且具有优良性能，延长使用寿命。本专利技术的一种多层结构纤维增强弹性体管道补偿器，由补偿管段、与补偿管段两端固定连接得两个法兰、以及一端与两个法兰之一固定连接而安装在补偿管段内的导流套构成，其特征在于，补偿管段的管壁结构为外层为纤维增强弹性体复合材料(FEC)，该材料的具体形式是非石棉纤维与钢丝混合编织的纤维布增强橡胶；第二层是由聚四氟乙烯(PTFE)漆布构成的防腐层；第三层是由两层玻璃纤维布之间包覆的块状玻璃棉或陶瓷棉构成的隔热层；内层是经表面处理的玻璃纤维膨体纱编织布构成的防尘层。上述的非石棉纤维可以是玻璃纤维、芳纶纤维、或碳纤维的一种或其混合物；所述的弹性体橡胶可以是三元乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、硅橡胶或氟橡胶的一种或其混合物；所述的钢丝可以是不锈钢或其他合金钢丝的一种，且钢丝在纤维布中的体积百分含量为5-35％。上述的同轴环形圈带两端开口处还可包覆有玻璃纤维膨体纱编织布作为包边材料。根据权利要求1所述的一种多层结构纤维增强弹性体管道补偿器的成型方法，其特征在于该方法具有以下工艺程序和步骤a.按传统常规工艺制备连续纤维增强弹性体复合材料，即将玻璃纤维与钢丝混合编织成纤维布，对该编织布进行表面处理，并在其表面刷涂一层厚度约为0.01-0.05mm的PAPI增粘剂，以压延粘胶成型方式，将预定使用的橡胶在纤维编织布双面压延覆盖橡胶，再经辊压硫化，即可制成纤维增强弹性体复合材料(FEC)；b.将上述的FEC按设计尺寸裁成条带形；将胶带一端长L＝100mm的正面橡胶A完整与基布剥离，露出基布C，将胶带另一端相同长度的正面胶D与基布剥离，并将该段橡胶D去除(割线平齐)，同样露出胶底下的基布B；将B与C搭接齐(B在下面)，用玻璃纤维线横向均匀逢接15mm×5道；最后用耐高温粘合剂将A与C重新胶合。c.将0.1-0.3mm厚度的聚四氟乙烯(PTFE)漆布防腐层裁成条带形；将该条带两端搭接部分用金相砂纸打磨，而后用丙酮洗涤凉干；在上下搭接层处加入与搭接斜边等长，宽度为10mm的特种焊条(聚偏氟乙烯薄膜热熔胶)；通过平板硫化机热压(温度190℃)搭接面至焊条熔化后，迅速冷却为室温，PTFE漆布即搭接成一定直径的环形圈带；d.将经硅烷偶联剂处理、聚四氟乙烯悬浮液浸渍、石墨涂层三元处理的玻璃纤维膨体纱编织布构成防尘层；再将两层玻璃纤维布之间包覆块状玻璃棉或陶瓷棉构成隔热层；同样也将他们搭接成一定直径的环形圈带； e.将上述的FEC、聚四氟乙烯(PTFE)漆布防腐层、隔热层和防尘层同轴套接在一起，其各搭接头位置相互错开90°，构成含有四层组合的环形圈带；f.用两块宽为100mm的经三元处理膨体纱玻璃布分别对组合圈带两端进行包边，并用玻璃纤维聚四氟乙烯线缝合固定；g.将上述环形圈带成品安装连接在含过渡圆弧的金属支撑法兰上，用金属压板和螺栓固定，然后再焊上导流套，即成为在安装使用状态下的多层结构纤维增强弹性体管道补偿器。本专利技术方法制成的多层结构纤维增强弹性体管道补偿器，因纤维增强弹性体复合材料增强相采用混织了一定数量的钢丝非石棉纤维，故无环境污染问题，其拉伸强度、耐屈扰次数、疲劳寿命均有明显的提高。由于添加了三元处理玻璃纤维布防尘层和聚四氟乙烯漆布防腐材料，特别是对含固体微粒和腐蚀介质的烟道气，此种多层结构的管道补偿器更显示出其长寿命、耐固体微粒磨损与环保的优点。附图说明图1为本专利技术的一个实施例的多层结构纤维增强弹性体方形管道补偿器的结构2为本专利技术的另一个实施例的多层结构纤维增强弹性体圆形管道补偿器的结构3为本专利技术多层结构纤维增强弹性体复合材料迭层结构形式示意图。图4为本专利技术多层纤维复合材料中FEC搭接成圈带的方法示意图。图5为本专利技术多层纤维复合材料中防腐层PTFE漆布搭接成圈带的方法示意图。图6为本专利技术多层纤维复合材料同轴套接且两端包边后形成的组合环形圈带。具体实施例方式现将本专利技术的具体实施例叙述于后实施例一该补偿器的工作介质为烟气，其内径为430mm×1980mm，轴向安装长度为400mm，补偿量≤10mm；设计压力P≤1000Pa，温度t≤150℃。参见图1，本实施例的多层结构纤维增强弹性体管道补偿器，由补偿管段1、与补偿管段1两端固定连接得两个法兰2、以及一端与两个法兰2之一固定连接而安装在补偿管段1内的导流套3构成，补偿管段1的管壁结构为外层为纤维增强弹性体复合材料(FEC)，该材料的具体形式是非石棉纤维与钢丝混合编织的纤维布增强橡胶；第二层是由聚四氟乙烯(PTFE)漆布构成的防腐层；第三层是由两层玻璃纤维布之间包覆的块状玻璃棉或陶瓷棉构成的隔热层；内层是经表面处理的玻璃纤维膨体纱编织布构成的防尘层。补偿管段1为方形管，管段1通过螺栓5与法兰连接，参见图3，补偿管段1采用的多层纤维复合材料设有四层，其四层分别为(1)无碱玻璃纤维与不锈钢丝混合编织的玻璃纤维布增强三元乙丙橡胶的复合材料的外表层，(2)聚四氟乙烯漆布防腐层；(3)玻璃纤维布包覆玻璃棉块体隔热层；(4)三元处理的玻璃纤维膨体纱编织布防尘层，最终构成经搭接并同轴叠合形成的环形圈带，本实施例的具体制备工艺步骤如下a.按传统常规工艺制备纤维增强橡胶复合材料，具体为将100份三元乙丙橡胶在开炼机中塑炼6-8分钟，依次加入0.5份促进剂M、1.5份促进剂TMTD、2.0份防老剂D、2.0份硬脂酸、5.0份氧化锌高耐磨碳黑、2.0份硬脂酸、5.0份邻苯二甲酸二丁酯、40.0份硅藻土和2.0份硫磺混炼均匀，压片并停放24小时后在热炼机上充分热炼；同时将无碱玻璃纤维与SUS304不锈钢丝混杂编织本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层结构纤维增强弹性体管道补偿器，由补偿管段（１）、与补偿管段（１）两端固定连接的两个法兰（２）、以及一端与两个法兰（２）之一固定连接而安装在补偿管段（１）内的导流套（３）构成，其特征在于，补偿管段（１）的管壁结构为：外层为纤维增强弹性体复合材料（ＦＥＣ），该材料的具体形式是非石棉纤维与钢丝混合编织的纤维布增强橡胶；第二层是由聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）漆布构成的防腐层；第三层是由两层玻璃纤维布之间包覆的块状玻璃棉或陶瓷棉构成的隔热层；内层是经表面处理的玻璃纤维膨体纱编织布构成的防尘层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宏玖，刘红，赵俊谨，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]