高壓鉆探膠管總成扣壓檢測及控制分析

熊毅

摘要：文章通過分析高壓鉆探膠管總成的組成，并對其總成性能結構進行了分析，特別是各部件對總成的影響。繼而對總成的檢驗與控制進行了詳細探討，結合出現的故障問題提出了解決問題的方法。

關鍵詞：高壓鉆探膠管總成；扣壓檢測；液壓軟管；接頭外套

中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）15-0062-03

1高壓鉆探液壓軟管接頭總成的構成和分類

高壓鉆探膠管主要是液壓軟管，按工作壓力范圍和膠管與接頭的連接形式來分類。按工作壓力范圍分類：（1）低壓；（2）中壓；（3）高壓；（4）超高壓四類。其中高壓的工作壓力在大于35Mpa之間，主要是鋼絲編織鋼絲纏繞管，主要用于高壓系統。隨著高壓大功率液壓機械的發展，對高壓接頭總成的需求愈來愈大。按膠管與接頭的連接方式分類有：有可拆式和扣壓式。（1）扣壓式膠管接頭總成是膠管與接預配后，在外力作用下使接頭外套向內收縮從而使膠管與接頭連接可靠；（2）采用可拆式的時候，通過有外錐的芯子壓縮膠管的內膠層，使其緊貼接頭套的內錐。也就是說二者之間之間成倒錐形間隙，通過壓迫膠管使得內外膠層連接。由于可拆式雙方之間連接質量穩定相差，因此專業廠家一般采用扣壓式。

2高壓鉆探液壓膠管總成性能與結構之間的聯系

2.1膠管

一般來說，高壓鉆探液壓膠管由三部分組成，分別是外膠層、增強層和內膠層。由于這三部分對總成的影響各不相同。

第一，高壓鉆探液壓膠管的外膠層由于影響整個膠管的使用壽命和對增強層的保護作用，因此在制作材料選擇上一般采用氯丁橡膠，防止其老化

龜裂。

第二，高壓鉆探液壓膠管主要依靠增強層來承壓。由于增強層的材料不同對總成效果影響也不相同。如果是靠內外膠層與膠漿粘牢的編織膠管，由于承壓時會各自伸縮不一而造成磨擦而影響其耐久性。而如果采用纏繞管則是在在兩層之間有中間膠，由纏繞管纏繞方向不同的兩層形成一個工作層，而同一工作層的兩層鋼絲之間沒有交叉點。由于交叉點少因此在承壓時同于鋼絲間的交叉彎曲而不會摩擦磨損。故能這類纏繞管承受高壓，耐久性好。

第三，內膠層在長期工作狀態下受流體腐蝕，防漏，主要是內膠層直接與油液接觸。在增強層制作上一般采用丁腈橡膠作為材料，可以提高承受壓力。內膠層對總成質量的主要影響性能為永久變形量、硬度、厚度。特別是永久變形量和硬度對密封性影響大。對于總成在壓縮永久變形50%時為宜，硬度選擇范圍應該在70～85邵氏硬度。制作選用的時候內膠層厚度最好在1.5～2.5mm之間，厚度大了會在扣壓時增加其流動量，造成多余的膠在接頭芯套與膠管的接觸端面內堆積；厚度小了會在扣壓時被壓裂。除了厚度之外，對于內膠層的壁厚均勻性也要引起重視，厚度不均勻，在進行總成壓縮后會造成堆膠或者裂斷。除了內膠層變形量控制、硬度以及厚度外，對于內膠層表面麻坑現象也要避免。

２.2接頭

扣壓式膠管接頭由外套、螺母和接頭芯子

組成。

第一，材質：一般采用20#，35#，45#碳素結構鋼作為接頭芯子材料，芯子壁厚應注意選取，一般為1.5～3.5mm，可防止扣壓時芯子內孔變形而增加液阻。通徑大取大值，使裝腔配困難，會損傷內膠，芯子外圓與膠管內孔不允許過大的過盈量。芯子內孔過小會增加液阻造成壓降損失。為了達到接頭總成性能最小通過量的要求，而芯子外圓直徑受到限制，膠管本身的尺寸變化又大，必須通過優化扣壓量來解決。

第二，芯桿部結構形狀有多種，其中主要有鋸齒形槽和Ｒ槽都可增大摩擦面，為橡膠流動提供容膠槽。在使用過程中纏繞管對于壓力更高則用鋸齒形槽，而鋼絲編織管都用Ｒ槽，。

第三，接頭芯子影響總成性能的主要因素為芯子結構形狀、芯桿長度、芯子材質以及壁厚。芯桿長度從密封和防止拔脫的角度要求越長越好，但會浪費材料和增加成本。一般設計要求其長度比外套略長即可，防止扣壓時芯子端部造成堆膠。

2.3接頭外套

由于膠管總成其內孔尺寸應適當大于增強層尺寸，間隙范圍為1～1.5mm，超出這個范圍就會無法裝入，甚至會造成增強層徹底散頭。除了尺寸范圍之外對于內部的槽形也會影響接頭質量。為了減少這方面的影響在槽形設計上目前有鋸齒槽式、直孔無槽式以及環形和鋸齒槽組合式等幾種形式，可以根據實際情況進行選擇。

棉線（纖維）編織膠管因拔脫力小，使用壓力低，都采用無槽式結構。鋼絲編織膠管在扣壓時其增強層易產生彎曲，多采用鋸齒形。鋼絲纏繞管一般層數較多，增強層的單邊厚度最大可達3.6mm，扣壓時要使增強層形成波浪形變形而嵌入槽內就必須采用環形和鋸齒形槽相組合，這種槽形比鋸齒槽寬2／3，其抗拔脫力更強。

3高壓膠管總成的控制和檢驗

對于高壓膠管總成來講影響質量的因素是多方面的，在高壓鉆探液壓膠管總成的生產工藝過程中必須在生產的全過程嚴格控制。

3.1高壓鉆探液壓膠管質量的控制和檢驗

高壓鉆探液壓膠管總成生產所使用的膠管，必須按相應的技術標準進行檢驗，確認是否符合膠管總成的各項性能指標和使用要求。在檢驗中著重注意以下幾個方面：（1）膠管的外觀質量。膠管外觀質量不容忽視，影響膠管總成性能的外觀缺陷應予剔除，對膠管的外觀質量應注意檢查；（2）膠管壁厚的偏差，對膠管壁厚的偏差應嚴格控制，一般對于壁厚偏差>0.5mm的膠管應該慎重選用；（3）膠管的規格尺寸及實際偏差，應嚴格檢查骨架層外徑、內徑是否符合要求，對膠管總成生產所選用的膠管對外徑偏差，要求可以適當放寬；（4）膠管各層間的附著力。各膠層之間粘接成為一個整體，才能使高質量的膠管應具有良好的整體性。這樣才能保證膠管總成的性能要求，才能適應接頭裝配、扣壓過程中的各項工藝要求。

3.2接頭金屬件的質量控制

外套、接頭芯管以及連接密封部分的質量，在接頭裝配前必須嚴格檢驗，消除隱患。

3.3嚴格控制工藝過程中的操作質量

由于手工操作較多，為確保膠管總成質量，高壓鉆探液壓膠管總成的制造工藝過程中，必須嚴格控制操作質量，把人為因素的影響降到最低限度。（1）加強接頭裝配質量的檢查和控制，在裝配芯管時使膠管從外套中退出，造成密封段減小，或者外套裝不到位而使芯管插入深度不夠，影響接頭的密封性能。因此，外套的裝配位置必須注意；（2）膠管長度的切割和測量。在膠管總成長度要求的范圍內應寧長勿短；膠管長度的測量應力求準確，充分注意膠管本身的彎曲現象；（3）嚴格控制膠管壁厚測量的精度，盡量減少計算誤差和測量誤差；（4）控制磨膠質量，磨膠長度過大，接頭裝配扣壓后會使骨架層外露，容易因銹蝕而損壞。

3.4扣壓過程中的質量控制和檢查

此項檢驗控制對于保證膠管總成質量是非常重要的。必須做到嚴格控制扣壓外觀質量。控制接頭扣壓定位尺寸；根據實測的膠管壁厚，按選定的壓縮率計算出外套扣壓后的直徑進行扣壓，然后進行接頭拔脫試驗、液壓試驗，檢驗膠管的密封性能以及接頭的抗拔脫強度；正確選擇扣壓模具，減小扣壓后模具間隙。

3.5高壓鉆探液壓膠管總成的質量檢驗

全面檢驗膠管的長度、規格型號、彎形接頭的角度與方向、接頭的連接密封形式、膠管內表面的清潔程度和扣壓的外觀質量等。依據標準抽檢爆破壓力、試驗壓力、脈沖壽命、抗拔脫強度等項

試驗。

4導致高壓鉆探液壓膠管總成故障原因及方案分析

主要原因為：（1）由于外套反彈，扣壓力度減小，使得總成滲油、漏油和拔脫；（2）由于扣壓力度過大，造成內膠層塤傷，使得漏油；（3）使用方法不正確，造成使用壽命降低；（4）如果扣壓力度不夠，也容易造成滲油，漏油和拔脫；（5）接頭加工精度不達標，造成接口處漏油，

滲油。

優化方案:（1）選用優良性能的扣管機，扣壓力度尺寸控制在0.1mm以內；（2）嚴格的尺寸控制，對接頭內芯和外套加工標準要控制在0.05mm以內；（3）接頭連接部位應使用具有良好穩定性和加工精度的車削中心進行加工；（4）為主機廠提供正確的使用設計方案。

分析表明，高壓鉆探液壓膠管問題的原因是多方面的，高壓鉆探液壓膠管失效主要是由于系統因素和人為因素。人為因素具有明顯人為特征，可以進行控制和改進。系統因素是由系統構成決定，其影響短期內難以改進。遵照正確的安裝方法，裝配角度，確保膠管發揮正常壽命，并控制介質（乳化液）質量，避免對高壓鉆探液壓膠管造成意外腐蝕和損傷。

（責任編輯：趙秀娟）