不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型的涉及復合材料技術領域，特別涉及不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材。
【背景技術】
[0002]管材被廣泛應用于工程材料中，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)技術對材料綜合性能的進一步需求。特別在化工介質輸送和油田開采輸送過程中，金屬管材的腐蝕、磨損、結渣是其三大公害，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，金屬管材內襯玻璃或陶瓷管材，由于內、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合，抵抗因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應力，是復合金屬管材技術能夠成功應用的關鍵。

【發(fā)明內容】

[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方案如下:
[0007]不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材，由外層管和內層管構成，外層管與內層管材質的膨脹系數(shù)不同，所述外層管與所述內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、內層管的材質、固化劑組成，粘合層的厚度及內部結構可根據(jù)實際工況調節(jié)，主要受溫度及內、外層管的材質不同而變化，根據(jù)膨脹系數(shù)不同加入不同含量的相應的材質調節(jié)。
[0009]優(yōu)選地，所述粘合層主要由環(huán)氧樹脂、外層材質、內層材質和固化劑組成。
[0010]優(yōu)選地，所述復合型管材的直徑為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，內層管的壁厚0.01mm?10mnin
[0012]優(yōu)選地，所述外層管、內層管為金屬管、玻璃管、樹脂管、碳纖維管或陶瓷管。
[0013]上述內層管材質的選用是根據(jù)其工況性質及材質本身的性能決定的。如玻璃具有低膨脹率、耐高溫、高強度、高硬度和高化學穩(wěn)定性的性能，可應用于石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高壓機械設備內；碳纖維具有耐高溫、耐磨損、導電、導熱及耐腐蝕等性能，且其外形有顯著的各向異性、柔軟，應用時可鋪滿整個容器內壁，適用于高溫，化學穩(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，所述復合型管材的外層管、粘合層、內層管，由外向內的每層膨脹系數(shù)呈梯度變化。
[0016]本實用新型在膨脹系數(shù)不同的外層管和內層管之間設粘合層，粘合層的膨脹系數(shù)介于金屬和內層管管材的膨脹系數(shù)之間；或者設置多層具有膨脹系數(shù)呈梯度變化的粘合層，使粘合層兩側的材質在溫度變化及管內壓強變化的情況下不致破損或脫落。較現(xiàn)有技術相比，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、外層管因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應力，可有效解決復合金屬管材的內、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構可以更好的與粘合層結合，起到密封的效果，具有結構簡單，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域的普通技術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)材料的復合型管材
[0020]如圖1所示，復合型管材，由外層鐵管I和內層玻璃管2構成，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]本實施例復合型管材，在鐵管內部粘合玻璃管，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、高硬度和高化學穩(wěn)定性的特殊玻璃材料，因其優(yōu)異的性能，被廣泛應用于鋼鐵、冶金、石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高壓機械設備。
[0022]實施例2不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材
[0023]如圖1所示，復合型管材，由外層碳鋼管I和內層玻璃管2構成，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]本實施例復合型管材，在碳鋼管內部粘合玻璃管，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、高硬度和高化學穩(wěn)定性的特殊玻璃材料，因其優(yōu)異的性能，被廣泛應用于鋼鐵、冶金、石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高壓機械設備。
[0025]實施例3不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材
[0026]復合金屬管材，由內層陶瓷管2和外層鐵管I構成，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]本實施例復合型管材，在鐵管內部粘合陶瓷管，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，有效提高了復合型管材的抗?jié)B性。內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；陶瓷的導熱性低于金屬材料，陶瓷還是良好的隔熱材料，可應用于石油化工、醫(yī)藥、電廠、鍋爐廠、壓力容器等高溫、高壓管道。
【主權項】
1.不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材，由外層管(I)和內層管(2)構成，外層管(I)與內層管(2)材質的膨脹系數(shù)不同，其特征在于: 所述外層管(I)與所述內層管(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)和內層管(2)的膨脹系數(shù)之間。2.根據(jù)權利要求1所述的不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材，其特征在于:所述復合型管材的直徑為0.03m-l.6m，長度為lm_20m。3.根據(jù)權利要求2所述的不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材，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，內層管⑵的壁厚0.0lmm?10mnin4.根據(jù)權利要求1所述的不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材，其特征在于: 所述外層管(1)、內層管(2)為金屬管、玻璃管、樹脂管、碳纖維管或陶瓷管。5.根據(jù)權利要求4所述的不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材，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)權利要求1所述的不同膨脹系數(shù)材料的復合型管材，其特征在于:所述粘合層(3)為兩層以上，所述復合型管材的外層管(1)、粘合層(3)、內層管(2)，由外向內的每層膨脹系數(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)材料的復合型管材，由外層管和內層管構成，外層管與內層管材質的膨脹系數(shù)不同，外層管與內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層管的膨脹系數(shù)之間。較現(xiàn)有技術相比，本實用新型通過粘合層將膨脹系數(shù)不同外層管和內層管粘結復合，實現(xiàn)管層之間膨脹系數(shù)呈梯度化變化，抵抗內、外層管因熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應力，可有效解決復合金屬管材的內、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，具有結構簡單，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