高压钻探胶管总成扣压检测及控制分析

摘要：文章通过分析高压钻探胶管总成的组成，并对其总成性能结构进行了分析，特别是各部件对总成的影响。继而对总成的检验与控制进行了详细探讨，结合出现的故障问题提出了解决问题的方法。

关键词：高压钻探胶管总成；扣压检测；液压软管；接头外套

中图分类号：TH137

文献标识码：A

文章编号：1009-2374（2012）15-0062-03

1　高压钻探液压软管接头总成的构成和分类

高压钻探胶管主要是液压软管，按工作压力范围和胶管与接头的连接形式来分类。按工作压力范围分类：（1）低压；（2）中压；（3）高压；（4）超高压四类。其中高压的工作压力在大于35Mpa之间，主要是钢丝编织钢丝缠绕管，主要用于高压系统。随着高压大功率液压机械的发展，对高压接头总成的需求愈来愈大。按胶管与接头的连接方式分类有：有可拆式和扣压式。（1）扣压式胶管接头总成是胶管与接预配后，在外力作用下使接头外套向内收缩从而使胶管与接头连接可靠；（2）采用可拆式的时候，通过有外锥的芯子压缩胶管的内胶层，使其紧贴接头套的内锥。也就是说二者之间之间成倒锥形间隙，通过压迫胶管使得内外胶层连接。由于可拆式双方之间连接质量稳定相差，因此专业厂家一般采用扣压式。

2　高压钻探液压胶管总成性能与结构之间的联系

2.1　胶管

一般来说，高压钻探液压胶管由三部分组成，分别是外胶层、增强层和内胶层。由于这三部分对总成的影响各不相同。

第一，高压钻探液压胶管的外胶层由于影响整个胶管的使用寿命和对增强层的保护作用，因此在制作材料选择上一般采用氯丁橡胶，防止其老化

龟裂。

第二，高压钻探液压胶管主要依靠增强层来承压。由于增强层的材料不同对总成效果影响也不相同。如果是靠内外胶层与胶浆粘牢的编织胶管，由于承压时会各自伸缩不一而造成磨擦而影响其耐久性。而如果采用缠绕管则是在在两层之间有中间胶，由缠绕管缠绕方向不同的两层形成一个工作层，而同一工作层的两层钢丝之间没有交叉点。由于交叉点少因此在承压时同于钢丝间的交叉弯曲而不会摩擦磨损。故能这类缠绕管承受高压，耐久性好。

第三，内胶层在长期工作状态下受流体腐蚀，防漏，主要是内胶层直接与油液接触。在增强层制作上一般采用丁腈橡胶作为材料，可以提高承受压力。内胶层对总成质量的主要影响性能为永久变形量、硬度、厚度。特别是永久变形量和硬度对密封性影响大。对于总成在压缩永久变形50%时为宜，硬度选择范围应该在70～85邵氏硬度。制作选用的时候内胶层厚度最好在1.5～2.5mm之间，厚度大了会在扣压时增加其流动量，造成多余的胶在接头芯套与胶管的接触端面内堆积；厚度小了会在扣压时被压裂。除了厚度之外，对于内胶层的壁厚均匀性也要引起重视，厚度不均匀，在进行总成压缩后会造成堆胶或者裂断。除了内胶层变形量控制、硬度以及厚度外，对于内胶层表面麻坑现象也要避免。

２.2　接头

扣压式胶管接头由外套、螺母和接头芯子

组成。

第一，材质：一般采用20#，35#，45#碳素结构钢作为接头芯子材料，芯子壁厚应注意选取，一般为1.5～3.5mm，可防止扣压时芯子内孔变形而增加液阻。通径大取大值，使装腔配困难，会损伤内胶，芯子外圆与胶管内孔不允许过大的过盈量。芯子内孔过小会增加液阻造成压降损失。为了达到接头总成性能最小通过量的要求，而芯子外圆直径受到限制，胶管本身的尺寸变化又大，必须通过优化扣压量来解决。

第二，芯杆部结构形状有多种，其中主要有锯齿形槽和Ｒ槽都可增大摩擦面，为橡胶流动提供容胶槽。在使用过程中缠绕管对于压力更高则用锯齿形槽，而钢丝编织管都用Ｒ槽，。

第三，接头芯子影响总成性能的主要因素为芯子结构形状、芯杆长度、芯子材质以及壁厚。芯杆长度从密封和防止拔脱的角度要求越长越好，但会浪费材料和增加成本。一般设计要求其长度比外套略长即可，防止扣压时芯子端部造成堆胶。

2.3　接头外套

由于胶管总成其内孔尺寸应适当大于增强层尺寸，间隙范围为1～1.5mm，超出这个范围就会无法装入，甚至会造成增强层彻底散头。除了尺寸范围之外对于内部的槽形也会影响接头质量。为了减少这方面的影响在槽形设计上目前有锯齿槽式、直孔无槽式以及环形和锯齿槽组合式等几种形式，可以根据实际情况进行选择。

棉线（纤维）编织胶管因拔脱力小，使用压力低，都采用无槽式结构。钢丝编织胶管在扣压时其增强层易产生弯曲，多采用锯齿形。钢丝缠绕管一般层数较多，增强层的单边厚度最大可达3.6mm，扣压时要使增强层形成波浪形变形而嵌入槽内就必须采用环形和锯齿形槽相组合，这种槽形比锯齿槽宽2／3，其抗拔脱力更强。

3　高压胶管总成的控制和检验

对于高压胶管总成来讲影响质量的因素是多方面的，在高压钻探液压胶管总成的生产工艺过程中必须在生产的全过程严格控制。

3.1　高压钻探液压胶管质量的控制和检验

高压钻探液压胶管总成生产所使用的胶管，必须按相应的技术标准进行检验，确认是否符合胶管总成的各项性能指标和使用要求。在检验中着重注意以下几个方面：（1）胶管的外观质量。胶管外观质量不容忽视，影响胶管总成性能的外观缺陷应予剔除，对胶管的外观质量应注意检查；（2）胶管壁厚的偏差，对胶管壁厚的偏差应严格控制，一般对于壁厚偏差>0.5mm的胶管应该慎重选用；（3）胶管的规格尺寸及实际偏差，应严格检查骨架层外径、内径是否符合要求，对胶管总成生产所选用的胶管对外径偏差，要求可以适当放宽；（4）胶管各层间的附着力。各胶层之间粘接成为一个整体，才能使高质量的胶管应具有良好的整体性。这样才能保证胶管总成的性能要求，才能适应接头装配、扣压过程中的各项工艺要求。

3.2　接头金属件的质量控制

外套、接头芯管以及连接密封部分的质量，在接头装配前必须严格检验，消除隐患。

3.3　严格控制工艺过程中的操作质量

由于手工操作较多，为确保胶管总成质量，高压钻探液压胶管总成的制造工艺过程中，必须严格控制操作质量，把人为因素的影响降到最低限度。（1）加强接头装配质量的检查和控制，在装配芯管时使胶管从外套中退出，造成密封段减小，或者外套装不到位而使芯管插入深度不够，影响接头的密封性能。因此，外套的装配位置必须注意；（2）胶管长度的切割和测量。在胶管总成长度要求的范围内应宁长勿短；胶管长度的测量应力求准确，充分注意胶管本身的弯曲现象；（3）严格控制胶管壁厚测量的精度，尽量减少计算误差和测量误差；（4）控制磨胶质量，磨胶长度过大，接头装配扣压后会使骨架层外露，容易因锈蚀而损坏。

3.4　扣压过程中的质量控制和检查

此项检验控制对于保证胶管总成质量是非常重要的。必须做到严格控制扣压外观质量。控制接头扣压定位尺寸；根据实测的胶管壁厚，按选定的压缩率计算出外套扣压后的直径进行扣压，然后进行接头拔脱试验、液压试验，检验胶管的密封性能以及接头的抗拔脱强度；正确选择扣压模具，减小扣压后模具间隙。

3.5　高压钻探液压胶管总成的质量检验

全面检验胶管的长度、规格型号、弯形接头的角度与方向、接头的连接密封形式、胶管内表面的清洁程度和扣压的外观质量等。依据标准抽检爆破压力、试验压力、脉冲寿命、抗拔脱强度等项

试验。

4　导致高压钻探液压胶管总成故障原因及方案分析

主要原因为：（1）由于外套反弹，扣压力度减小，使得总成渗油、漏油和拔脱；（2）由于扣压力度过大，造成内胶层埙伤，使得漏油；（3）使用方法不正确，造成使用寿命降低；（4）如果扣压力度不够，也容易造成渗油，漏油和拔脱；（5）接头加工精度不达标，造成接口处漏油，

渗油。

优化方案:（1）选用优良性能的扣管机，扣压力度尺寸控制在0.1mm以内；（2）严格的尺寸控制，对接头内芯和外套加工标准要控制在0.05mm以内；（3）接头连接部位应使用具有良好稳定性和加工精度的车削中心进行加工；（4）为主机厂提供正确的使用设计方案。

分析表明，高压钻探液压胶管问题的原因是多方面的，高压钻探液压胶管失效主要是由于系统因素和人为因素。人为因素具有明显人为特征，可以进行控制和改进。系统因素是由系统构成决定，其影响短期内难以改进。遵照正确的安装方法，装配角度，确保胶管发挥正常寿命，并控制介质（乳化液）质量，避免对高压钻探液压胶管造成意外腐蚀和损伤。