Page 26 - 理化检验-物理分册2024年第十二期

刘雨林，等：核电站用橡胶软管老化评估方法

赖于动力传输和物料输送，工业软管在其中起着关 以适应不同工作条件下的压力变化，确保软管在各
键的作用。软管通常可以根据用途、材料和结构进 种复杂环境中均能稳定运行。
行分类。根据用途和输送介质的不同，软管可以分 外覆层负责保护橡胶软管免受外界环境的腐蚀
为液压软管、气体软管、食品级软管、汽车软管等； 和损害，通常采用耐磨性好的橡胶材料制成外覆层，
根据材料不同，软管可以分为金属软管和非金属软 如聚氨酯橡胶、氯丁橡胶（CR）等。这些材料具有出
管，其中非金属软管包括橡胶软管和塑料软管等；根 色的耐磨和耐候性能，能够有效抵御外界环境的腐
据结构不同，软管又可以分为单层软管和多层软管。 蚀，延长软管的使用寿命。同时，外覆层结构还须具
在工业软管中，橡胶软管占有重要地位。橡胶 备一定的耐热性和耐寒性，以应对不同温度环境下
软管的内、外覆层通常由高弹性、耐磨损的橡胶材料 的工作条件，确保软管在极端气候下仍能正常运行。
制成，具有良好的耐压性和柔韧性，适用于多种介质 但工程上需注意，外覆层老化龟裂影响软管服役寿
的输送。在实际应用中，橡胶软管的选择需要综合 命的问题时常发生。
考虑输送介质的性质、工作压力以及使用环境等因 1.2 橡胶软管的分类
素，以确保其性能和使用寿命。 橡胶软管的合理分类有利于按服役环境和实际
1.1 橡胶软管的构造 需求选择合适的橡胶软管产品，避免因不恰当的选
橡胶软管的应用范围广泛，遍布汽车、核电站、热 材导致安全隐患。
交换器、化学工业和压力容器等多个领域，其构造简单 压力决定着橡胶软管的使用种类，关系着生产
明了，通常分为内衬层、增强层和外覆层3个部分。 生活的安全。橡胶软管常分为低压型、中压型和高
内衬层在橡胶软管中扮演着至关重要的角色， 压型。低压型适用于0~10 MPa的低压工况，中压
因其直接与油液接触，故需要具备耐腐蚀和防渗漏 型适用于10~50 MPa的中压工况，高压型则适用于
的特性。为满足这一要求，通常选择优良的材料，如 50 MPa以上的高压工况。错误地选择与实际工况不
丁腈橡胶（NBR），以抵御各种介质的腐蚀。然而， 符的橡胶软管会使橡胶软管承受额外的压力，导致
除了选择材料外，内衬层的硬度、厚度和永久变形量 软管的使用寿命缩短甚至发生破裂。
也很关键，它们直接影响着软管的密封性能。适当 压力还会对橡胶软管的结构产生影响。橡胶软
的硬度和厚度能够提高密封效果，一般邵氏A硬度 管结构上的差异主要是增强层材料的选择和工艺不
为70~85 HA、压缩永久变形量为50%时效果最佳。 同导致的。增强层作为橡胶软管的补强骨架，材料
同时，内衬层厚度的均匀性和表面的光滑度也对性 种类多样，如钢丝、棉线、纤维、聚酯布等；同时增
能具有重要影响。因此，内衬层的设计需要兼顾这 强形式的种类丰富，如夹布、缠绕、编织等。不同材
些因素，以保证软管在长期工作状态下能够稳定、可 料和增强形式的组合决定着橡胶软管的最大承压能
靠地运行，同时内衬层需要具备足够的柔韧性，以适 力，影响着实际工况中橡胶软管的选择。常见的橡
应各种工作环境需求，从而确保管道设备的安全运 胶软管分类如表1所示。以核电站中常用的钢丝缠
行和使用寿命。 绕液压橡胶软管为例，为适应核电站高压工况下的
增强层通常由纤维材料编织或缠绕而成，如钢 介质输送，增强层多选择具备出色抗拉强度和耐压
丝、玻璃纤维、棉线等，或直接使用高分子布料，如 性能的钢丝缠绕层，层数为单层或双层。
聚酯布、聚酰胺布等，其作用是增强软管的力学性 表1 常见的橡胶软管分类
能。这些材料具有较高的强度和韧性，能够有效地
软管类型 按照增强形式区分 用途 压力类型
增强软管的抗拉和抗压性能，保障管道和设备的安
农业灌溉、低
全运行。一般来讲，采用编织方式时，位于相同编织 帆布卷取夹布管 低压型
夹布管 压水输送
层内的纤维会因伸缩程度的不同产生相互摩擦，引 帘布缠卷夹布管 石油钻探 中压型
起应力集中而造成材料磨损，所以常选择缠绕的方 纤维编织管 汽车燃油管 中/高压型
式制作增强层材料，因为该材料由两组缠绕方向不 纤维
增强管 纤维缠绕管 液压系统、汽 中/高压型
同的纤维层形成一个工作层，纤维层中的纤维之间 车制动系统
存在相互摩擦作用，以及纤维层之间用于黏接的胶 钢丝编织管 液压系统 中/高压型
钢丝
层均会提高管道的耐久性，从而材料在使用时能承 核电、发动机
增强管 钢丝缠绕管 高压型
受更高的压力。增强层结构还需要具备一定的弹性， 冷却系统
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