一种用于复合软管（１００）的端部配件（２００），所述复合软管的类型包括设置于内部和外部夹紧构件（１０２，１０４）之间的柔性材料管状主体（１０６）。端部配件（２００）包括适于放置在软管（１００）内的第一构件（２０２）和适于放置在软管（１００）外周围的第二构件（２０８），借此软管（１００）的端部可以被密封在第一和第二构件（２０２，２０８）之间，并且其中第一构件（２０２）的至少一部分和／或第二构件的至少一部分是由复合材料制成。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种软管，特别是能够在低温条件下使用的软管的端部配件(end fitting)。本专利技术还涉及一种结合了端部配件的软管。
技术介绍
软管的典型应用包括在压力下从流体储存器中抽运流体。例如包括供给民用取暖 油或者液化石油气(LPG)到锅炉中；从固定或浮式生产平台运送油田生产的液体和/或气 体到船舶货舱，或者从船舶货舱到岸基存储单元；尤其是在一级方程式比赛的加油期间，传 送燃料到跑车上；和运送腐蚀性流体，如硫酸。使用软管在低温下运输流体，如液化气体是众所周知的。这样的软管通常用于运 输液化气体如液化天然气(LNG)和液化丙烷气(LPG)。为了使软管具有足够的柔性，在任何特定长度上必须至少部分地由柔性材料，即 非刚性材料构造。本专利技术针对的是复合软管。传统的复合软管是由夹在内部和外部螺旋金属线之间 的聚合薄膜和织物层构成。软管通过环绕芯轴顺次地包缠内部线、薄膜和织物组合物、及外 部线的方式构造而成。内部和外部线具有相同的螺旋节距，但它们偏离开半个节距长度以 形成波纹形的软管壁轮廓。所得到的管状结构随后从芯轴上被提取出来并端接了端部配 件。端部配件典型地由金属尾部和套箍构造而成。尾部具有在外部表面中机械加工成的两 条平行的螺旋凹槽，所述表面与内部和外部线形成的双重螺旋线相匹配。尾部插入软管的 内孔中，而套箍留在外面。根据用途，软管包的端部可以被绑缚，被盖上橡胶环箍(cuff)或 充满两段式环氧树脂，而所述套箍之后被压紧或陷锻到所述尾部上以便保持软管的端部。 这种一般类型的软管在欧洲专利公开号为0076540A1的专利文件中有描述。在上述专利说 明书中描述的软管包括双轴向聚丙烯的中间层，所述中间层用于提高软管抵抗由于反复弯 曲引起的疲劳的能力。在我们更早期的专利申请W001/96772中，我们描述了一种新型的复合软管，其结 合了具有夹在两条螺旋线之间的薄膜和织物层的织带。我们还描述了用于这种软管的一 种新型的端部配件。对软管和端部配件的进一步改进在我们的专利申请W004/044472和 W004/079248中有描述。这些复合软管可配有大口径，并典型地针对受国际海事组织(IMO) 要求控制的船舶到船舶的流体运输操作。IMO对软管的要求(大批量运载液化气体的船舶 建造结构和附属器具的国际规范一 “IGC规范”)(为了安全的原因)需要软管的爆裂压力 (burstpressure)必须是极端工作温度下最大工作压力的五倍。最大工作压力典型地范围 从IMO要求的最小值IObarg到20至30barg。重要的是，端部配件能够安全地适应IMO爆裂压力测试引发的应力。端部配件是 由金属零件制成，特别是尾部必须能够适应内压力引发的环向应力(hoop stress)，所述环 向应力被巴洛公式(Barlowformula)赋值为第一近似值，所述公式表明环向应力等于内压 力和内直径的乘积除以形成尾部的管子壁厚的两倍得到的得数。容许应力由标准压力容器设计规范(vessel design codes)，例如ASME锅炉和压力容器规范确定为尾部材料屈服应 力的一定比例，例如三分之二。典型的尾部材料是非低温用途的碳钢和低温用的奥氏体不 锈钢，所述低温就是指低于150° K的温度。碳钢不适合低温用，因为它们在非常低的温度 下是脆的。低温用的示例性奥氏体不锈钢等级是“300系列”，它们不显示低温脆性。重要的 材料性能是屈服应力(YS)、屈服应变(EY)、极限抗拉强度(UTS)、破坏应变(EF)、弹性模量 (E)、密度(RHO)、导热率⑷和热膨胀系数(CTE)。这些性能在从环境温度(293° K)到低 温温度(液氦为4° K或液氮[LN2]为77° K)的范围内变化。通常，强度随温度降低而增 加。这通过参考AISI等级304号(密度为8g/cc)的实施例画出，所述实施例是低温用途 中通用的奥氏体不锈钢。304号在室温下的YS和UTS分别约为250MPa和590MPa，而在LN2 温度(77° K)下分别约为400MPa和1525MPa。虽然延展性有一些降低，EF从环境温度下的 60%减少到LN2温度下的40%，但是304号在该低温温度下的延展性也已经绰绰有余。尽 管这种强度的增加量被认为是有益的，低温压力容器的设计者倾向于信任最小的环境温度 规格。304号的环境温度、LN2温度弹性模量分别为193GPa和205GPa。低温器材的重要设计点是与室内环境到低温使用条件的大致215° K的温度变化 相关的尺寸改变和热梯度瞬变(thermal gradienttransients)的效果。钢(比如304号 钢)是导热的并且它们随温度降低而收缩。304号钢在室温和LN2温度下的导热率分别为 8ff/m. ° K和15W/m. ° K。这个温度范围的平均CTE是13X 1(Γ6° Γ1，也就是对216° K这 种温度差来说，长度收缩约3mm/m。这种收缩使得传统端部配件在热冲击(thermal shock)状态下存在问题，即，在所 述热冲击状态下端部配件会迅速暴露给低温流体。这可能会引起尾部和套箍之间在径向方 向上出现瞬时的差异化热收缩，这会导致某种程度的泄漏。如果是依靠环氧树脂作为密封 任何小型泄漏路径的填充物的话，那么在长期的服务状态下这会得到进一步的强调。环氧 树脂的CTE约为50X10—6。K—1至80X10—6。K—1，因此该树脂将会比相邻奥氏体不锈钢发生 更大的收缩。在反复热循环下，与不锈钢粘合的树脂会受到破坏，随后出现泄漏路径。这是 本领域中众所周知的难题，它可以通过小心控制热暴露情况(thermal exposureprofile) 和/或端部配件组件细节设计来解决。使用W004/079248中描述的端部配件，由于具有提供密封功能的独立环这个优 点，因此实现了密封激活以对热冲击进行补偿，并且我们已经发现了这个可以作为我们对 LN2和LNG进行的满标度测试中令人满意的解决方式。我们还发现用36%镍、平衡铁金属合金，有时候也称之为Irwar(注册商标)和 Pernifer 36 (密度为8. lg/cc)构造尾部是有益的，所述合金具有与奥氏体不锈钢相当的 强度，但CTE更低。在环境状态下，Ni36的最小YS和UTS分别为240MPa and 450MPa，代表 性的测试结果显示YS从室温下的270MPa升高到LN2温度下的700MPa。EF在该温度范围 是40%。Ni36的导热率在室温下和LN2温度下分别为6W/m. ° K和13W/m. ° K。可以看到Ni36的性能与低温用的304号的性能相似，但有一个显著的例外。从环 境状态到LN2温度的温度范围的平均CTE是1-2X 10_6° Γ1，也就是对216° K这种温度差 来说，长度收缩约0. 4mm/m。这与奥氏体不锈钢相比径向收缩小了一个数量级，这对改良密 封机械装置的可靠性具有可观的优势。船用(marine service)Ni36的耐蚀性可通过沉积镍铬或镍铜合金的耐蚀包层 (cladding)而实现，例如Inconel (商标)或Monel (商标)。在大口径软管中，如20”到24” (500到600mm)，由于牵涉到的低温流体的体积， 使得控制热瞬变是不切实际的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于复合软管的端部配件，所述类型的复合软管包括设置于内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管状主体，所述端部配件包括适于放置在软管内的第一构件和适于围绕所述软管外侧放置的第二构件，借此软管的端部可以被密封在第一和第二构件之间，并且其中第一构件的至少一部分和／或第二构件的至少一部分由复合材料制成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2007-9-14 0718018.5;GB 2007-9-14 0718019.3;GB 2一种用于复合软管的端部配件，所述类型的复合软管包括设置于内部和外部夹紧构件之间的柔性材料管状主体，所述端部配件包括适于放置在软管内的第一构件和适于围绕所述软管外侧放置的第二构件，借此软管的端部可以被密封在第一和第二构件之间，并且其中第一构件的至少一部分和/或第二构件的至少一部分由复合材料制成。2.根据权利要求1所述的端部配件，其中，所述第一构件的至少一部分由复合材料制成。3.根据权利要求1或2所述的端部配件，其中，所述复合材料包括碳、芳纶、玻璃或超高 分子量聚乙烯纤维。4.根据任一项在前的权利要求所述的软管，其中，所述第二构件的至少一部分适于在 遇冷时关于软管轴线在径向向内的方向上收缩。5.根据权利要求1、2、3或4所述的软管，其中，在使用中被放置在所述软管内的所述第 一构件的至少一部分由适于在遇冷时在至少一个方向上膨胀的复合材料制成。6.根据权利要求5所述的软管，其中，所述第一构件的所述部分适于在遇冷时关于软 管轴线在径向向外的方向上膨胀。7.根据权利要求5或6所述的端部配件，其中，遇冷膨胀的所述复合材料的纵向热膨胀 系数从零到-ΙΟΧΙΟ—6。Γ1。8.根据权利要求5、6或7所述的端部配件，其中，遇冷膨胀的所述复合材料包括碳纤维 或聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。9.根据权利要求5、6、7或8所述的端部配件，其中，所述第一构件至少部分地由遇冷膨 胀的复合材料制成，而所述第二构件至少部分地由遇冷收缩的复...
【专利技术属性】
技术研发人员：JA维茨，
申请(专利权)人：BHP比尔利顿石油私人有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]
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