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摘 要： 摘要石油是一個(gè)國(guó)家軍事安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略具有十分重要的作用。然而，由于石油資源分布、和生產(chǎn)的不均衡，必然產(chǎn)生石油的運(yùn)輸需求。目前，石油運(yùn)輸主要有海運(yùn)、管道運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸三種方式。原油外輸漂浮軟管作為
摘要石油是一個(gè)國(guó)家軍事安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要倡議資源，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)國(guó)家倡議具有十分重要的作用。然而，由于石油資源分布、和生產(chǎn)的不均衡，必然產(chǎn)生石油的運(yùn)輸需求。目前，石油運(yùn)輸主要有海運(yùn)、管道運(yùn)輸和鐵路運(yùn)輸三種方式。原油外輸漂浮軟管作為海上設(shè)施原油外輸?shù)闹匾ǖ溃陬l繁使用過程中，由于經(jīng)常受到擠壓或者摩擦導(dǎo)致外膠層破損，及時(shí)進(jìn)行外膠層修復(fù)對(duì)延長(zhǎng)外輸漂浮軟管使用壽命和保障原油外輸?shù)陌踩哂兄匾饬x。選擇新的外輸漂浮軟管外膠層修補(bǔ)技術(shù)替代原有的修復(fù)方式，降低修復(fù)成本，提高修補(bǔ)質(zhì)量。
關(guān)鍵詞外輸軟管;橡膠;硫化;模具
1現(xiàn)狀調(diào)查
雙層可纏繞式漂浮軟管是海上油田所用外輸漂浮軟管的常用型號(hào)，由多層材料組合而成。不同層起到不同的功能，以確保外輸漂浮軟管具備耐油性、抗拉性、彎曲性等功能。雙層可纏繞式漂浮軟管由內(nèi)膠層、加強(qiáng)層、鋼絲骨架層、中膠層、漂浮層、外膠層復(fù)合而成。同時(shí)在軟管兩端加裝法蘭短節(jié)等結(jié)構(gòu)部件形成完整外輸漂浮軟管結(jié)構(gòu)。
外輸漂浮軟管正常使用年限為6年，外輸漂浮軟管在使用過程中，受到多方因素的影響，會(huì)對(duì)軟管造成損傷，如果不及時(shí)對(duì)外輸漂浮軟管進(jìn)行修復(fù)，不僅會(huì)影響外輸漂浮軟管的安全使用，還會(huì)對(duì)外輸漂浮軟管使用壽命造成一定影響。及時(shí)對(duì)受到損傷的外輸漂浮軟管進(jìn)行保質(zhì)保量的修復(fù)是作業(yè)內(nèi)容中的重中之重。
通過表1原油外輸漂浮軟管常見破損部位及原因分析：
1)軟管管體部分外膠層磨損
外輸漂浮軟管在外輸作業(yè)過程中，存在與軟管滾筒、工作拖輪甲板以及提油船舶船舷的摩擦，造成外膠層的摩擦損傷。
2)軟管兩端法蘭連接處開裂：
外輸漂浮軟管在回收滾筒纏繞過程中受到拉伸與擠壓，由于應(yīng)力集中造成的法蘭端部的外膠層開裂。
在軟管使用過程中破損無法避免的情況下，根據(jù)軟管結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，研究新型修復(fù)技術(shù)，保障外輸漂浮軟管使用的安全性，降低維修成本。
2現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)
目前對(duì)于破損的原油外輸漂浮軟管外膠層修復(fù)主要有兩種修補(bǔ)方式：
2.1現(xiàn)場(chǎng)冷修復(fù)
使用進(jìn)口的貝爾佐納專用修補(bǔ)膠進(jìn)行修復(fù)。特點(diǎn)：攜帶方便，修復(fù)時(shí)間相對(duì)較短，修復(fù)后的外輸漂浮軟管需靜置時(shí)間較長(zhǎng)，修復(fù)費(fèi)用較高，修復(fù)效果受環(huán)境，面積和部位影響，有局限性，再次破損概率高。
2.2返廠熱修復(fù)
外輸漂浮軟管返廠硫化翻新。
特點(diǎn)：不受外輸漂浮軟管破損面積影響(有修復(fù)價(jià)值的情況下)，修復(fù)處與原外輸漂浮軟管能形成一個(gè)整體，外輸漂浮軟管性能參數(shù)得到保障，外觀無異于新生產(chǎn)軟管。修復(fù)周期長(zhǎng)，修復(fù)費(fèi)用高(長(zhǎng)途運(yùn)輸)。
現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用高，選擇新的外輸漂浮軟管外膠層修補(bǔ)技術(shù)，降低修復(fù)成本，提高修補(bǔ)質(zhì)量，替代原有的修復(fù)方式，及時(shí)進(jìn)行外膠層破損部位修復(fù)對(duì)延長(zhǎng)外輸漂浮軟管使用壽命和保障原油外輸?shù)陌踩哂兄匾囊饬x
3硫化工藝
外輸漂浮軟管外膠層修補(bǔ)技術(shù)實(shí)際上可視為制造外輸漂浮軟管工藝的縮影。漂浮軟管制造過程可視為多層結(jié)構(gòu)硫化過程，此修復(fù)技術(shù)可視為漂浮軟管局部硫化過程。
硫化工藝條件是指決定橡膠硫化質(zhì)量的三個(gè)重要因素，即硫化溫度、壓力和時(shí)間。通常習(xí)慣稱為“硫化三要素”。
3.1硫化溫度
與相關(guān)化學(xué)反應(yīng)一樣，橡膠的硫化反應(yīng)依賴于溫度。硫化溫度是橡膠發(fā)生硫化反應(yīng)的基本條件，它直接影響硫化速率和產(chǎn)品質(zhì)量。硫化溫度高，硫化速率快，生產(chǎn)效率高，并易于生成較多的低硫交聯(lián)鍵;反之，硫化溫度低，硫化速率慢，生產(chǎn)效率低，并易于生成較多的多硫交聯(lián)鍵。通常，硫化溫度的選擇應(yīng)根據(jù)制品的類型，膠種及硫化體系等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮。
3.2硫化壓力
硫化壓力是指硫化過程中橡膠制品單位面積上所受壓力的大小。硫化的壓力作用主要有以下幾點(diǎn)：
3.2.1防止制品在硫化過程中產(chǎn)生氣泡，提高膠料的致密性
硫化時(shí)膠料包含的水分和其他易揮發(fā)物質(zhì)，以及硫化反應(yīng)中可能形成的硫化氫氣體，均會(huì)在高溫下?lián)]發(fā)溢出而使膠料產(chǎn)生氣泡。若施加大于膠料可能產(chǎn)生溢出內(nèi)壓力的硫化壓力，則可防止氣泡的產(chǎn)生，并提高膠料的致密性。如嚴(yán)格控制原料中水分，揮發(fā)分含量，同時(shí)可在膠料中加入石膏，氧化鈣等吸水劑，可實(shí)現(xiàn)常壓硫化。
3.2.2使膠料易于流動(dòng)和充滿模腔
為制得飽滿的制品，膠料必須能夠流動(dòng)充分并充滿模腔，此時(shí)硫化壓力的作用更為明顯。對(duì)于模壓橡膠制品，若硫化溫度為100～140℃時(shí)，則硫化壓力應(yīng)為2～4.9MPa，硫化溫度越低則硫化壓力設(shè)定越高。
3.2.3提高膠料與布層的蜜著力
硫化時(shí)，隨著硫化壓力增加，橡膠透入布層的深度增大，從而可提高橡膠與布層的密著力以及制品的耐屈撓性能。
3.2.4有助于硫化膠物理機(jī)械性能的提高
用4.9MPa的壓力硫化橡膠，其耐磨性能要比在一般壓力(2MPa)下硫化的橡膠高10%—20%，這是因?yàn)樘岣吡蚧瘔毫墒沽蚧z制密性增加的結(jié)果。但是，過高的硫化壓力對(duì)橡膠的性能也會(huì)不利，這是因?yàn)楦邏喝缤邷匾粯樱瑫?huì)加速橡膠分子的熱降解作用，此外，高壓下，紡織材料的結(jié)構(gòu)也會(huì)受到破壞，而導(dǎo)致耐屈撓性能下降。
通常，硫化壓力的選取應(yīng)根據(jù)膠料配方，可塑性及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等決定。一般的原則是：膠料塑性大，壓力宜小;產(chǎn)品厚，層數(shù)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力宜大;制品薄，壓力宜低，甚至可用常壓。
3.3硫化時(shí)間
與其他許多化學(xué)反應(yīng)一樣，硫化反應(yīng)的進(jìn)行還依賴于時(shí)間。在一定的硫化溫度和壓力作用下，只有經(jīng)過一定的硫化時(shí)間才能達(dá)到符合設(shè)計(jì)要求的硫化程度。
制品的硫化時(shí)間應(yīng)保證膠料達(dá)到正硫化狀態(tài)，通常根據(jù)膠料測(cè)定的正硫化時(shí)間，制品的性能要求進(jìn)行選取，并且還要根據(jù)制品的厚度和布層骨架的存在進(jìn)行調(diào)整。
4硫化模具選型
結(jié)合硫化工藝“三要素”開展便攜式硫化磨具的制作：
圖4為管頭設(shè)計(jì)硫化模具，圖5為根據(jù)實(shí)際需要在圖1的基礎(chǔ)上延伸10公分模具長(zhǎng)度至管體。在硫化試驗(yàn)過程中，根據(jù)硫化試驗(yàn)結(jié)果顯示，此模具設(shè)計(jì)方式存在局部加熱，熱傳導(dǎo)不穩(wěn)定，由于接觸面積過大，漂浮層材料的形變問題，硫化部位受到的壓力無法均勻的傳導(dǎo)至需要修復(fù)的部位形成了局部生膠料的焦燒和局部生膠料未硫化現(xiàn)象。從而對(duì)模具的整體設(shè)計(jì)及加熱部件進(jìn)行改進(jìn)和重新布局。
圖6為新改進(jìn)硫化模具，因漂浮層材料的可塑性，改進(jìn)加熱模塊尺寸，利用外部增壓的方式增加修復(fù)部位的壓力，使得硫化部位成為平面，易與硫化部位緊密貼合，使得硫化部位效果更加理想。能更準(zhǔn)確的控制加熱溫度和時(shí)間。
5標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)
依據(jù)《GMPHOM2009》外輸漂浮軟管制造標(biāo)準(zhǔn)對(duì)修復(fù)完成的原油外輸漂浮軟管進(jìn)行彎曲測(cè)試及扭曲測(cè)試，查看原油外輸漂浮軟管硫化部位修復(fù)情況，修復(fù)效果良好，修復(fù)處未開裂。
6效果檢查
使用圖6硫化模具對(duì)外輸漂浮軟管破損部位進(jìn)行硫化修復(fù)證明外輸漂浮軟管外膠層修補(bǔ)技術(shù)的可行性。通過進(jìn)行加熱硫化修復(fù)軟管的外膠層，使軟管的外部橡膠進(jìn)行了一次翻新，使修補(bǔ)橡膠和管體橡膠進(jìn)行了一次重新的融合。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試硫化部位粘合強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)該修補(bǔ)橡膠的配方完全按照外輸漂浮軟管外膠層所需性能參數(shù)進(jìn)行配比，可以起到耐磨、耐海水腐蝕、耐老化等功能與外輸漂浮軟管原廠外膠層性能相仿。
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7結(jié)語
通過外輸漂浮軟管外膠層修補(bǔ)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)此修補(bǔ)技術(shù)是一次創(chuàng)新應(yīng)用并可實(shí)現(xiàn)，且具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)便攜式，操作難度低。
(2)降低油公司成本，提高維修效率。
(3)修補(bǔ)效果與返廠修復(fù)效果等同。
(4)打破使用進(jìn)口修補(bǔ)膠覆蓋式修復(fù)技術(shù)的壟斷。
綜上所述，改進(jìn)后的外輸漂浮軟管修補(bǔ)技術(shù)是修復(fù)外輸漂浮軟管較為合理和經(jīng)濟(jì)的方案。