[发明专利]天然气管道内壁涂层形貌的滚压成型方法及其滚压成型装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微形貌的成型工艺，更特别地说，是指一种适用于天然气管道内壁涂层形貌滚压成型的工业化生产方法，以及加工微形貌的滚压成型装置。采用本发明处理后的天然气管道能够提高天然气的输气量。

背景技术

在流体流动的过程中，顺流向的微沟槽表面能够有效地抑制湍流的发生，起到减阻的作用，从而实现节能减排的功效。目前，我国天然气产量将达到750亿立方米，进口量将超过250亿立方米，需要再建设的天然气管道将超过10000千米。在天然气的输送过程中，压气站的动力几乎全部用于克服管道内表面的摩擦阻力，尤其是对于长输管道，由于其朝着大管径、高压力和大输量方向发展，消耗的能源相当可观，每年用于压气站的经营费用更是巨大，因此天然气管道内壁减阻技术是目前亟待解决的问题之一。

参考文献一：2001年10月第34卷第10期在《材料保护》中发表了“西气东输干线管道减阻内涂技术”，在该文章中介绍了在天然气管道内壁涂覆有双组分液体环氧树脂。

参考文献二：2009年2月在《石油工程建设》中发表了“AW-01减阻耐磨涂料在大港-沧州输气管道应用效果的检测评价”，在该文章中说明了涂覆有AW-01减阻耐磨涂料的天然气管道，在实际输送压力下，摩阻系数减少26％～31％，输气量增加16％～20％。

参考文献三：2001年12月42卷第4期《中国造船》中公开了“沟槽面湍流边界层减阻特性研究”，在引言中讲到许多研究机构都发现了适当的沟槽设计可以减小表面摩擦阻力。如空中客车公司将A320试验机面积的70％贴上沟槽薄膜，达到了节油1～2％的效果。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种滚压成型装置，该装置包括有压印组件(1)、推进组件(2)、滑动组件(3)和夹紧组件构成，夹紧组件用于对天然气管道(5)进行夹紧，以方便压印组件(1)制作出仿生减阻沟槽，压印组件(1)安装在推进组件(2)的支撑杆(2b)的端部，推进组件(2)安装在滑动组件(3)的推进箱(32)中，滑动组件(3)中的两个导轨(3A、3B)与天然气管道(5)保持在同一条轴线上；在滚压成型过程中，首先通过滑动组件(3)带动推进组件(2)和压印组件(1)向天然气管道(5)靠近，然后通过喷涂设备(6)向天然气管道(5)的管内喷出涂料，最后通过压印组件(1)中的多个滚轮在滚压过程中制作出仿生减阻沟槽。

本发明的目的之二是提出一种适用于天然气管道内壁涂层形貌滚压成型的工业化生产方法，该方法在喷涂设备(6)喷出涂料后，由滑动组件(3)带动推进组件(2)和压印组件(1)在天然气管道(5)的管内实现直线运动，从而一次成型制作出仿生减阻沟槽。经本发明方法处理后，形成的带有仿生减阻沟槽的天然气管道实现了减小输送阻力，提高输气量的功能。

应用本发明的滚压成型装置和滚压成型方法的优点在于：

①压印组件采用弹簧组、浮动板和限位挡板配合的弹性设计，有利于涂层表面仿生减阻沟槽的成形。将压印滚轮设计成具有仿生物表皮形貌的沟槽结构，当将该沟槽转移到涂层表面时，则形成仿生减阻沟槽。这种压印滚轮与涂层表面的滚压成型，保证了流体工程表面的连续性。

②滑动组件带动推进组件和压印组件在天然气管道内运动的同时与喷涂设备喷出的涂料接触形成仿生减阻沟槽，实现了形貌减阻技术应用于实际生产中的天然气管道，并且能够实现工业化生产。

③通过滑动组件带动压印组件在管道内进行仿生减阻沟槽的成形，提高了仿生减阻沟槽成形的直线度和挠度变形。

④采用在天然气管道内壁直接涂层-滚压的连续方法，能够实现大面积的无接缝仿生减阻沟槽的制作，节约了涂层材料，且制作出的管道更符合我国天然气管道内壁涂层的技术要求，而且对涂层的使用寿命、附着力等没有影响。

附图说明

图1是本发明天然气管道内壁涂层形貌滚压成型方法的流程图。

图1A是对天然气管道内壁进行仿生减阻沟槽加工的操作示意图。

图2是本发明天然气管道内壁滚压成型装置的结构图。

图3是本发明压印组件的结构图。

图3A是本发明压印组件中三角形件的结构图。

图3B是本发明第一弹性滚轮的分解图。

图4是本发明滑动组件的分解示图。

图4A是本发明滑动组件中驱动部分的结构图。

图5是本发明推进组件的结构图。