[发明专利]用于高压高温加强橡胶软管的端部连接件

说明书

发明领域

本发明总体上涉及加强橡胶软管工业，并且确切地说，涉及用于将能源、航海、石化以及类似工业中所使用的大直径高压柔性加强橡胶软管进行端接的锻压式软管联接器，并且该锻压式软管联接器被专门设计用于在橡胶受热软化并且开始蠕变的高温中使用。

发明背景

高压橡胶软管用于工业上的许多例子中，但尤其用于采矿、建筑、能源、航海以及石化工业中。柔性橡胶软管用于在两点之间传送不同压力和温度下的流体；两点中的一点或两点可相对于彼此或相对于空间内的另一个固定点移动。这些橡胶软管的目前用途正开始使用越来越高的液体传送温度，这些温度剧烈影响该加强橡胶软管。基本上，橡胶开始在高温下软化并且蠕变，从而使得整个软管系统出问题。

两点处的管路通常是金属（或固定管道的一些其他形式），并且柔性软管必须在两端附接到该管路上。这要求在软管的每端上有一个联接器。

在钻探工业中，一个柔性橡胶软管穿行于钻塔上的泵管路系统与联接至旋转钻柱上的方钻杆之间。泵系统迫使钻井液从钻管的中心向下并且通过井筒返回，以便将钻屑从井筒中冲走（附带提供了井筒稳定性等）。在这种情况中，柔性软管承受高压。需要高压不仅是用于将钻井液传送到井筒中，而且用于克服静态回流水头压力—井筒越深，压力越高。

旋转式钻探软管承受进一步的应力，这是因为它悬挂在由软管上的金属联接器支撑于任一端的起重吊杆内，并且在钻探操作过程中方钻杆差不多上下移动数千次。这意味着软管在金属联接器处承受应力（除了贯穿其长度承受应力之外）。因此，为保护人员和设备并且为保持压力，需要软管与联接器之间高度可靠的结合。如果软管从联接器挣脱，那么它可能容易掉落并且对钻塔的钻台造成严重损坏。以类似的方式，如果软管破裂，则可能丧失循环，造成井喷。

为了获得高压柔性橡胶软管（术语橡胶是广义上使用的，而不特别指代天然存在的橡胶），软管制造商加入加强材料。因此，软管将由一个内部密封膜（不漏流体的元件）或一个内管、一个加强元件、一个外部橡胶元件、以及最后的某种抗磨损覆盖物组成。该内管可以是橡胶、尼龙、塑料、波纹金属或类似类型材料。该加强元件可以是聚酯或类似有机材料、碳纤维或类似高科技材料、或通常处于丝线或缆索形式的金属（钢）。该加强物通常以被称为“叠层（ply）”的多个层来使用并且通常由高拉力钢制成。

软管制造商采用不同类型的加强，这些加强被设定成偶数层（即，2层、4层、6层等），并且使用分级系统来规定软管的爆裂压力。例如，在旋转式钻探工业中，C级软管具有10,000psi的最小爆裂压力、D级软管具有12,500psi的最小爆裂压力，并且E级软管具有18,750psi的最小（保证）爆裂压力。C级和D级软管是2叠层软管，但存在一些4叠层D软管。大多数E级软管是4叠层。目前可获得的是用于两叠层软管的锻压端部连接件，因此现有技术涵盖了C和D软管的爆裂压力范围，只是在高温下，橡胶蠕变的作用导致连接件失效。（本发明的目的。）

通常软管制造商根据购买者的特定订单来制造柔性软管，该购买者指定长度、直径、压力、使用等级以及所需要的端部连接。这些柔性软管通常被称为“具有端部连接件的软管组件”或“装配软管（built-up hose）组件”。本术语在工业中通用。

在具有端部连接的装配软管组件中，制造商在制造过程期间使橡胶软管终止在购买者所指定的金属配件（端部连接件）内。因此，制造商将会制造内橡胶膜（第一皮层（Carcass））和其结合的内密封层（内管），并且将这个组件终止在端部连接件内。然后制造商将根据需要来添加丝线加强物，使每根加强丝线（或缆索）终止在端部连接件内。软管制造商通常采用两种技术来使加强丝线终止在端部连接件内或端部连接件自身上，但这些技术超出了本讨论的范围。最后将围绕加强丝线或缆索形成外橡胶层（第二皮层）和外覆盖物（覆盖物），并且使整体产品硬化以获取一种粘结产品。应指出，在装配软管中将发生高温橡胶蠕变，导致在高温下失效。