旋轉(zhuǎn)鉆井軟管作為油氣鉆探的關(guān)鍵部件,其生產(chǎn)過程需嚴(yán)格遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(如API 7K、ISO 6802),涉及精密材料選擇、多層復(fù)合結(jié)構(gòu)成型及嚴(yán)格的質(zhì)量控制。以下是其詳細(xì)生產(chǎn)流程:
1. 原材料準(zhǔn)備與預(yù)處理
膠料混煉:
內(nèi)膠層:采用耐油性優(yōu)異的丁腈橡膠(NBR)或氫化丁腈橡膠(HNBR),加入炭黑、防老劑等助劑,通過密煉機混煉至均勻。混煉溫度控制在80~120℃,確保膠料達(dá)到門尼黏度(ML(1+4) 125℃)50~70。
外膠層:選用抗紫外線的氯丁橡膠(CR),添加抗臭氧劑和耐磨填料(如二氧化硅),混煉后膠料需靜置24小時消除內(nèi)應(yīng)力。
增強材料處理:
高強度鋼絲(抗拉強度≥2500 MPa)經(jīng)磷酸鹽涂層處理,增強與橡膠的粘合力,并通過合股機捻合成鋼絲束,直徑精度控制在±0.05mm。
2. 內(nèi)膠層擠出成型
擠出工藝:
混煉膠料通過冷喂料擠出機,在90~110℃下擠出為管狀內(nèi)膠層。
內(nèi)徑精度控制:采用激光測徑儀實時監(jiān)測,公差范圍±0.5mm。
內(nèi)膠層厚度:根據(jù)軟管規(guī)格(如6英寸/8英寸)調(diào)整,通常為3~5mm,確保耐磨損與抗?jié)B透性。
3. 增強層纏繞/編織
鋼絲纏繞:
螺旋纏繞機:將預(yù)處理的鋼絲束以±55°角螺旋纏繞于內(nèi)膠層外表面,層數(shù)根據(jù)壓力等級確定(如4層對應(yīng)35 MPa,6層對應(yīng)52 MPa)。
張力控制:每根鋼絲張力保持200~300N,確保纏繞均勻無間隙。
導(dǎo)電層集成:在內(nèi)膠層與增強層間嵌入銅絲(直徑0.5~1mm,電阻≤0.1Ω/m),用于導(dǎo)出靜電。
4. 外膠層包覆與成型
二次擠出:
在增強層外側(cè)包覆氯丁橡膠外膠層,擠出溫度100~130℃,厚度2~4mm。
表面處理:外膠層表面壓制菱形花紋或包覆耐磨帶(聚氨酯材質(zhì)),提升抗機械磨損能力。
標(biāo)識印刷:通過激光刻印或熱轉(zhuǎn)印標(biāo)注軟管型號、壓力等級及生產(chǎn)批號。
5. 硫化工藝
連續(xù)硫化(CV):
軟管進(jìn)入硫化罐,在高溫高壓(150~160℃,蒸汽壓力1.5~2.0 MPa)下硫化20~30分鐘,使橡膠交聯(lián)固化,各層緊密結(jié)合。
硫化曲線監(jiān)控:實時記錄溫度-時間曲線,確保硫化程度達(dá)到90%以上(通過T90指標(biāo)判定)。
分段硫化:超長軟管(如單根30米以上)采用分段硫化,接口處重疊區(qū)域需額外加壓確保粘合強度。
6. 法蘭接頭裝配
接頭選型:
根據(jù)API 7K標(biāo)準(zhǔn)選用鍛造合金鋼法蘭(如AISI 4130),表面鍍鋅或噴涂環(huán)氧樹脂防腐。
熱硫化合模:
將法蘭接頭與軟管端部放入模具,注入未硫化膠料,在140℃下加壓硫化45分鐘,形成無縫連接。
扭矩測試:裝配后接頭需通過40,000 N·m扭矩測試,無松動或泄漏。
7. 成品檢測與質(zhì)量控制
壓力測試:
靜壓測試:充水加壓至1.5倍工作壓力(如52 MPa軟管測試至78 MPa),保壓3分鐘無滲漏。
脈沖測試:按ISO 6802標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行100萬次壓力循環(huán)(35 MPa→0 MPa),頻率1 Hz,無裂紋或鼓包。
導(dǎo)電性能檢測:測量接頭間電阻,確保≤1Ω,滿足防爆要求。
外觀與尺寸檢驗:使用工業(yè)內(nèi)窺鏡檢查內(nèi)壁光滑度,卡尺測量各層厚度偏差(±0.3mm以內(nèi))。
8. 包裝與存儲
盤卷定型:軟管以最小彎曲半徑(1.5倍管徑)盤繞在鋼制卷筒上,避免永久變形。
防護包裝:端部加蓋塑料護套,外層纏繞防潮膜,并放入干燥劑。
倉儲條件:存放于陰涼庫房(溫度-10~35℃,濕度≤60%),遠(yuǎn)離臭氧源。