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1、液氮冷冻技术的应用液氮冷冻技术的应用化工公司 崔 军摘要摘要 我厂生产的二层钢丝编织胶管和四层钢丝缠绕胶管在出内径后进行编织或缠绕 时，由于炎热的夏季气温高，对化学原料的使用及某些半成品的性能造成一定影响，出现 内径胶层强度不够，造成胶管编织和缠绕时钢丝勒入胶层内现象，内胶层受损，严重影响 产品质量。本文阐述了胶管在天气炎热时内胶冷冻技术的应用过程。 关键词关键词 气温 内径 液氮 冷冻 冷冻技术 1 概述每年 5 月至 9 月末，正是辽宁省一年 内气温高的时段。我厂生产胶管时先出胶 管内径，随后在进行编织或缠绕。由于胶 管出内径后，胶料存在一定的硬度和强度， 在编织和缠绕时不会出现钢丝勒管的
2、现象， 也就不会出现擀胶、破损内胶层的现象， 避免出现严重的质量问题。然而，随着天 气温度的增高，内胶层在高温环境下强度 降低，甚至在编织缠绕时钢丝勒透内胶层， 直接损坏内胶层，产生不合格品。因此， 为了解决在气温高的环境下影响正常生产 的问题，我厂集中技术人员解决如何在气 温高的状态下提高内胶强度的问题。经过 研究确定，冷冻胶管可提高胶管内径胶层 强度和硬度，这就需要选择有效、适用的 冷冻技术。2 冷冻技术的选择目前化工行业常用冷冻技术包括液氨 冷冻、干冰冷冻、液氮冷冻及新兴的真空 冷冻等技术。其中，根据我厂产品特点， 胶管出内径后先需要冷冻方可进行编织或 缠绕，此时，关键的是冷冻段，它存在
3、较 高的要求。首先，由于胶管内胶层为混炼 胶，因此不能与冷冻技术发生反应或因此 产生性能改变，其次，胶管在冷冻后表面 不能存有大量水分，影响中胶层与内胶层 的粘合强度，再次就是在冷冻时冷冻段无法封闭，不能对环境和职工健康造成影响， 且要考虑成本。 因此，在选用冷冻技术时就需要实际 考虑。根据以上四种冷冻技术的特点进行 分析（表一）：表一物 质基本性能冷冻是否 需要封闭环境 情况液 氨熔点-77.7， 液态，有腐蚀 性是无污 染干 冰沸点-78.5， 固态否无污 染液 氮沸点-195.8， 液态否无污 染真 空是单一根据表一的基本数据显示，适合 我厂做冷冻技术的有干冰冷冻和液氮冷冻。 其中，干冰
4、为固态，因为我厂编织管每根 可达到 100 米左右，在冷冻胶管时要求在 冷冻段内一直存有干冰，否则将无法达到 长期冷冻效果，这就限制了干冰的应用， 同时干冰沸点比液氮沸点高，吸热少，冷 冻温度低，在胶管编织或缠绕运行中无法 保证在短时间内将胶管冷冻，经过研究显 示，干冰冷冻技术不适宜我厂进行胶管内 径冷冻。 液氮冷冻技术，液氮沸点为-195.8， 汽化后吸热量大，使用时不需要封闭冷冻 段空间，造价较低，且液氮价格与干冰价 格相差不大，液化罐运输，较方便，冷冻时液氮汽化转变为氮气，其中液氮中几乎 不存在有毒物质，因此在汽化后不会对环 境和职工的健康造成影响，具有较高的安 全性。 确定冷冻技术的类
5、型后，进行冷冻段 的设计和实用检验，选择最佳冷冻方法。3 冷冻方案的选择确定了采用液氮冷冻技术，我厂开始 设计冷冻段。以编织胶管为例，每根胶管 可长达 100 米左右，为了提高冷冻效果， 我们采用长的钢铁管道作为液氮流入、输 出胶管渠道，两端管口使用海绵封堵，减 少液氮的流失。确定冷却段后，进行冷冻 试验，并进行检验，选用最佳方案。试验 结果如表二： 表二冷冻 情况钢管 长度液氮输 送压力胶管内胶 硬度 （邵氏）实际 编织 情况未通 液氮 冷冻38 （标准45）经常 勒管 擀胶液氮 冷冻1.5 米0.5MPa47少量 勒管 擀胶液氮 冷冻1.5 米1.0MPa54正常液氮 冷冻2.0 米0.5
6、MPa52正常液氮 冷冻2.0 米1.0MPa58正常通过 5 组实验数据结果显示： 、在天气炎热的情况下，未通液氮冷 冻时胶管内胶层硬度低于标准硬度，为不 合格状态，易出现质量问题。 、通入液氮冷冻时，冷冻段钢管长度 为 1.5 米时，通入 0.5MPa 液氮，硬度符合 标准，但是也出现少量的勒管、擀胶现象， 同样对质量造成了一定的影响。 、通入液氮冷冻时，冷冻段钢管长度为 1.5 米时，通入 1.0MPa 液氮，硬度符合 标准，无勒管、擀胶现象。 、通入液氮冷冻时，冷冻段钢管长度 为 2.0 米时，通入 0.5MPa 液氮，硬度符合 标准，无勒管、擀胶现象。 、通入液氮冷冻时，冷冻段钢管长
7、度 为 2.0 米时，通入 1.0MPa 液氮，硬度符合 标准，无勒管、擀胶现象。 根据以上实验数据显示，、 组试验可以满足正常生产需要。但是考虑 实际应用，在正常生产下尽量节约生产成 本，因此需减少液氮通入量节约成本，则 需选择第四组方案。4 应用情况经过对生产 1 万米胶管进行检验，结 果显示该方案完全可以满足生产需要，不 会出现质量问题。同时，采用液氮冷冻技 术后，未发现对环境和职工的身体健康产 生不利影响，在安全生产方面，由于液氮 直接通入钢管内进行冷冻，两端管口都进 行了海绵封闭，在两端管口溢出的气体温 度已经不会对人身造成冻伤的伤害。5 结束语液氮冷冻技术适合于天气炎热状态时 工作，在气温下降到能够满足正常生产后， 可停止液氮冷冻，并且冷冻段设施拆卸方 便，适合我厂生产长期使用。作者简介：崔军，男，汉族，山东省菏泽人，助理工程师，大学本科，毕业于黑龙江科技学院，应用化学专业，2007 年 7 月正式参加工作，现任化工公司高压胶管厂技术员，联系电话：13464085109
