不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型的涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材。
【背景技術(shù)】
[0002]管材被廣泛應(yīng)用于工程材料中，然而金屬存在耐磨性和耐蝕性較差等缺點，已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)對材料綜合性能的進一步需求。特別在化工介質(zhì)輸送和油田開采輸送過程中，金屬管材的腐蝕、磨損、結(jié)渣是其三大公害，始終伴隨著整個過程。
[0003]玻璃、陶瓷與其他管材相比具有諸多優(yōu)勢，具有耐腐蝕性能、表面光滑、輸送能耗低、使用壽命長、綜合造價低等諸多優(yōu)勢。然而在其長期使用和工程安裝過程中暴露出了許多缺點和不足:1、彈性模量及剛性都差；2、耐沖擊力較差，在運輸、安裝過程中容易出現(xiàn)斷裂，破壞現(xiàn)象；3、硬度較小，在安裝時常出現(xiàn)管道頂裂，甚至頂穿，造成管道滲漏，由這些缺點和不足，大大限制了其應(yīng)用范圍。
[0004]玻璃、陶瓷、樹脂、碳纖維等材料與金屬材料的熱膨脹系數(shù)不同，金屬管材內(nèi)襯玻璃或陶瓷管材，由于內(nèi)、外層管材的熱膨脹系數(shù)不同，在寬溫度范圍工作時，必然會由于熱脹冷縮的不同步而產(chǎn)生變形、斷裂、滲漏等諸多問題，因此，如何使不同材料的管材與外包的金屬管材有效結(jié)合，抵抗因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，是復(fù)合金屬管材技術(shù)能夠成功應(yīng)用的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型針對玻璃、陶瓷、或碳纖維與金屬管膨脹性能不一致的問題，提供不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，耐腐、耐磨，可避免因熱脹冷縮造成的滲漏。
[0006]本實用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，由外層管和內(nèi)層管構(gòu)成，外層管與內(nèi)層管材質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，所述外層管與所述內(nèi)層管之間通過至少一層的粘合層粘接固定；所述粘合層的膨脹系數(shù)介于外層管和內(nèi)層管的膨脹系數(shù)之間。
[0008]本實用新型粘合層主要由環(huán)氧樹脂、外層管的材質(zhì)、內(nèi)層管的材質(zhì)、固化劑組成，粘合層的厚度及內(nèi)部結(jié)構(gòu)可根據(jù)實際工況調(diào)節(jié)，主要受溫度及內(nèi)、外層管的材質(zhì)不同而變化，根據(jù)膨脹系數(shù)不同加入不同含量的相應(yīng)的材質(zhì)調(diào)節(jié)。
[0009]優(yōu)選地，所述粘合層主要由環(huán)氧樹脂、外層材質(zhì)、內(nèi)層材質(zhì)和固化劑組成。
[0010]優(yōu)選地，所述復(fù)合型管材的直徑為0.03m-l.6m，長度為lm_20m。
[0011]優(yōu)選地，所述外層管的壁厚0.1mm?10mm，所述粘合層厚0.0lmm?10mm，內(nèi)層管的壁厚0.01mm?10mnin
[0012]優(yōu)選地，所述外層管、內(nèi)層管為金屬管、玻璃管、樹脂管、碳纖維管或陶瓷管。
[0013]上述內(nèi)層管材質(zhì)的選用是根據(jù)其工況性質(zhì)及材質(zhì)本身的性能決定的。如玻璃具有低膨脹率、耐高溫、高強度、高硬度和高化學(xué)穩(wěn)定性的性能，可應(yīng)用于石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高壓機械設(shè)備內(nèi)；碳纖維具有耐高溫、耐磨損、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等性能，且其外形有顯著的各向異性、柔軟，應(yīng)用時可鋪滿整個容器內(nèi)壁，適用于高溫，化學(xué)穩(wěn)定性要求高的工作場合；陶瓷在高溫下有極好的穩(wěn)定性，對酸、堿、鹽具有良好的抗腐蝕能力，且陶瓷的導(dǎo)熱性能低于金屬材料，陶瓷還具有良好的隔熱效果，可用于石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高溫、高壓工況。
[0014]優(yōu)選地，所述的金屬管為鐵管、鋼管、鋁管或銅管。
[0015]優(yōu)選地，所述粘合層為兩層以上，所述復(fù)合型管材的外層管、粘合層、內(nèi)層管，由外向內(nèi)的每層膨脹系數(shù)呈梯度變化。
[0016]本實用新型在膨脹系數(shù)不同的外層管和內(nèi)層管之間設(shè)粘合層，粘合層的膨脹系數(shù)介于金屬和內(nèi)層管管材的膨脹系數(shù)之間；或者設(shè)置多層具有膨脹系數(shù)呈梯度變化的粘合層，使粘合層兩側(cè)的材質(zhì)在溫度變化及管內(nèi)壓強變化的情況下不致破損或脫落。較現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型通過粘合層將膨脹系數(shù)不同的外層管和內(nèi)層管牢固地粘接在一起，實現(xiàn)管層之間膨脹系數(shù)呈梯度化變化，抵抗內(nèi)、外層管因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，可有效解決復(fù)合金屬管材的內(nèi)、外層管由于熱脹冷縮的不同步而產(chǎn)生變形、斷裂、滲漏等諸多問題，玻璃和陶瓷均為現(xiàn)有的較易取得的防腐材料，而碳纖維由于其孔隙結(jié)構(gòu)可以更好的與粘合層結(jié)合，起到密封的效果，具有結(jié)構(gòu)簡單，耐腐、耐溫變、強度和韌性良好、綜合總價低、使用壽命長的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型示意圖，圖中，I外層管；2內(nèi)層管；3粘合層。
【具體實施方式】
[0018]下述非限制性實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本實用新型，但不以任何方式限制本實用新型。
[0019]實施例1不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材
[0020]如圖1所示，復(fù)合型管材，由外層鐵管I和內(nèi)層玻璃管2構(gòu)成，通過一層粘合層3粘接固定；粘合層3的膨脹系數(shù)介于鐵與玻璃的膨脹系數(shù)之間；粘合層3成分以重量百分比計，主要由40% -55%的環(huán)氧樹脂、25% -35%鐵粉、10% -25%的玻璃粉和5% -10%的固化劑組成。管材的直徑為0.03m-l.6m，長度為lm_20m ;鐵管I的壁厚0.1mm?10mm，粘合層3厚0.01mm?10mm，玻璃管2的壁厚0.01mm?10mm。
[0021]本實施例復(fù)合型管材，在鐵管內(nèi)部粘合玻璃管，增強了鐵管的耐腐性，并通過管層之間膨脹系數(shù)呈梯度化的變化，有效提高了復(fù)合型管材的抗?jié)B性，整體性能優(yōu)于不銹鋼，又具有綜合造價低的成本優(yōu)勢。內(nèi)層的玻璃管，特別是鋁硅玻璃、高硼硅玻璃，是低膨脹率、耐高溫、高強度、高硬度和高化學(xué)穩(wěn)定性的特殊玻璃材料，因其優(yōu)異的性能，被廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高壓機械設(shè)備。
[0022]實施例2不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材
[0023]如圖1所示，復(fù)合型管材，由外層碳鋼管I和內(nèi)層玻璃管2構(gòu)成，通過一層粘合層3粘接固定；粘合層3的膨脹系數(shù)介于碳鋼與玻璃的膨脹系數(shù)之間；粘合層3成分以重量百分比計，主要由40% -55%的環(huán)氧樹脂、25% -35%碳鋼粉、10% -25%的玻璃粉和5% -10%的固化劑組成。管材的直徑為0.03m-l.6m，長度為lm_20m ;碳鋼管I的壁厚0.1mm?10mm，粘合層3厚0.01mm?10mm，玻璃管2的壁厚0.01mm?10mnin
[0024]本實施例復(fù)合型管材，在碳鋼管內(nèi)部粘合玻璃管，增強了碳鋼管的耐腐性，并通過管層之間膨脹系數(shù)呈梯度化的變化，有效提高了復(fù)合型管材的抗?jié)B性，整體性能優(yōu)于不銹鋼，又具有綜合造價低的成本優(yōu)勢。內(nèi)層的玻璃管，特別是鋁硅玻璃、高硼硅玻璃，是低膨脹率、耐高溫、高強度、高硬度和高化學(xué)穩(wěn)定性的特殊玻璃材料，因其優(yōu)異的性能，被廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高壓機械設(shè)備。
[0025]實施例3不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材
[0026]復(fù)合金屬管材，由內(nèi)層陶瓷管2和外層鐵管I構(gòu)成，通過兩層粘合層粘接固定，管材的直徑為0.03m-l.6m，長度為lm_20m ;鐵管I的壁厚0.1mm?10mm，每層粘合層3厚
0.0lmm?10mm，陶瓷管2的壁厚0.0lmm?10mm。
[0027]粘合層的膨脹系數(shù)介于陶瓷與鐵的膨脹系數(shù)之間，兩層粘合層由內(nèi)向外，分別為粘合層I和粘合層I1:粘合層I的成分以重量百分比計，主要由25%的陶瓷粉、25%鐵粉、40%的環(huán)氧和10%固化劑組成。粘合層II的成分以重量百分比計，主要由10%的陶瓷粉、35%鐵粉、50%的環(huán)氧和5%固化劑組成。
[0028]本實施例復(fù)合型管材，在鐵管內(nèi)部粘合陶瓷管，增強了鐵管的耐腐性，并通過管層之間膨脹系數(shù)呈梯度化的變化，有效提高了復(fù)合型管材的抗?jié)B性。內(nèi)層的陶瓷管在高溫下有極好的穩(wěn)定性對酸、堿、鹽具有良好的抗腐蝕能力；陶瓷的導(dǎo)熱性低于金屬材料，陶瓷還是良好的隔熱材料，可應(yīng)用于石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高溫、高壓管道。
【主權(quán)項】
1.不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，由外層管(I)和內(nèi)層管(2)構(gòu)成，外層管(I)與內(nèi)層管(2)材質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，其特征在于: 所述外層管(I)與所述內(nèi)層管(2)之間通過至少一層的粘合層(3)粘接固定； 所述粘合層(3)的膨脹系數(shù)介于外層管(I)和內(nèi)層管(2)的膨脹系數(shù)之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，其特征在于:所述復(fù)合型管材的直徑為0.03m-l.6m，長度為lm_20m。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，其特征在于:所述外層管(I)的壁厚0.1mm?10mm，所述粘合層(3)厚0.0lmm?10mm，內(nèi)層管⑵的壁厚0.0lmm?10mnin4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，其特征在于: 所述外層管(1)、內(nèi)層管(2)為金屬管、玻璃管、樹脂管、碳纖維管或陶瓷管。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，其特征在于:所述的金屬管為鐵管、鋼管、鋁管或銅管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，其特征在于:所述粘合層(3)為兩層以上，所述復(fù)合型管材的外層管(1)、粘合層(3)、內(nèi)層管(2)，由外向內(nèi)的每層膨脹系數(shù)呈梯度變化。
【專利摘要】本實用新型公開了不同膨脹系數(shù)材料的復(fù)合型管材，由外層管和內(nèi)層管構(gòu)成，外層管與內(nèi)層管材質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，外層管與內(nèi)層管之間通過至少一層的粘合層粘接固定；粘合層的膨脹系數(shù)介于外層金屬管和內(nèi)層管的膨脹系數(shù)之間。較現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型通過粘合層將膨脹系數(shù)不同外層管和內(nèi)層管粘結(jié)復(fù)合，實現(xiàn)管層之間膨脹系數(shù)呈梯度化變化，抵抗內(nèi)、外層管因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，可有效解決復(fù)合金屬管材的內(nèi)、外層管由于熱脹冷縮的不同步而產(chǎn)生變形、斷裂、滲漏等諸多問題，具有結(jié)構(gòu)簡單，耐腐、耐溫變、強度和韌性良好、綜合總價低、使用壽命長的優(yōu)點。
【IPC分類】B32B7/12, B32B9/04, F16L9/14, B32B17/06, B32B15/04, B32B17/10, B32B15/08
【公開號】CN204701200
【申請?zhí)枴緾N201520277080
【發(fā)明人】生維國, 張磊, 王本水
【申請人】生維國, 張磊, 王本水
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年4月30日