1.一種復(fù)合材料增強(qiáng)鋼管,其特征在于,包括從內(nèi)至外依次設(shè)置的基體鋼管(1)、過渡層(2)、增強(qiáng)層(3)和外保護(hù)層(4);其中,過渡層(2)的原料按重量百分比計(jì),包括55~65%的中分子量的雙酚A型環(huán)氧樹脂,8~14%的酚醛樹脂,0.1~0.4%的2-甲基咪唑,0.5~1.0%的流平劑,0.1~0.3%的消泡劑,1.5~3%的無機(jī)顏料以及20~30%的無機(jī)填料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料增強(qiáng)鋼管,其特征在于,所述中分子量的雙酚A型環(huán)氧樹脂環(huán)氧當(dāng)量為700~750,軟化點(diǎn)為90~100℃,ICI黏度為3000~5000cps/150℃;所述酚醛樹脂為對叔丁基酚醛樹脂或?qū)κ逍粱尤渲?;所述無機(jī)填料為石英粉、硅灰石、硫酸鋇中的一種或兩種以上的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料增強(qiáng)鋼管,其特征在于,所述基體鋼管(1)為4~40mm厚度的碳鋼、不銹鋼、鎳基合金或鈦合金管材;所述過渡層(2)的厚度為100~500μm;所述增強(qiáng)層(3)由玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維中一種或兩種以上纖維浸漬混合樹脂后以交叉方式纏繞在過渡層(2)外側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種復(fù)合材料增強(qiáng)鋼管,其特征在于,所述混合樹脂由以下甲、乙兩組分構(gòu)成,甲、乙組分重量比為2:1,甲、乙兩組分按重量份數(shù)計(jì)組成如下:
甲組分:
乙組分:
芳香胺固化劑DEDPM 35~45份
2-乙基-4-甲基咪唑 5~10份
硅烷偶聯(lián)劑 2~5份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料增強(qiáng)鋼管,其特征在于,所述外保護(hù)層(4)的厚度為2~5mm;按重量百分?jǐn)?shù)計(jì),外保護(hù)層(4)包括0.02%~0.05%的抗紫外線劑,0.01%~0.03%的耐低溫劑,0.05%~0.1%的增塑劑,0.02%~0.05%的阻燃劑,0.02~0.05%的抗氧劑,余量為線型低密度聚乙烯。
6.一種復(fù)合材料增強(qiáng)鋼管的制造工藝,其特征在于,包括以下步驟:
(1)基體鋼管表面處理:
將基體鋼管外表面進(jìn)行拋丸處理;
(2)過渡層的制備:
第一步:按重量百分比計(jì),過渡層(2)的原料包括55~65%的中分子量的雙酚A型環(huán)氧樹脂,8~14%的酚醛樹脂,0.1~0.4%的2-甲基咪唑,0.5~1.0%的流平劑,0.1~0.3%的消泡劑,1.5~3%的無機(jī)顏料以及20~30%的無機(jī)填料,采用熔融混合擠出法制備環(huán)氧粉末涂料;
第二步:采用中頻感應(yīng)電加熱方式,將基體鋼管(1)溫度控制為180~200℃,高壓靜電噴涂環(huán)氧粉末涂料,使涂層厚度為100~500μm;
第三步:加熱固化;
第四步:采用自來水冷卻,形成過渡層(2);
(3)增強(qiáng)層的制備:
將玻璃纖維、芳綸纖維或碳纖維中一種或兩種以上混合纖維,在排布機(jī)上排成纖維無緯布或混雜纖維無緯布,平行排布后進(jìn)入裝有混合樹脂的膠料槽中,加熱膠料槽使混合樹脂溫度保持在55~65℃之間,在纖維無緯布或混雜纖維無緯布浸漬混合樹脂之后纏繞在過渡層(2)外側(cè)2~10層,然后進(jìn)行固化,形成增強(qiáng)層(3);
(4)外保護(hù)層的制備:
在增強(qiáng)層(3)的外側(cè)包覆一層厚度為2~5mm的外保護(hù)層(4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復(fù)合材料增強(qiáng)鋼管的制造工藝,其特征在于,所述混合樹脂由以下甲、乙兩組分構(gòu)成,甲、乙組分重量比為2:1,甲、乙兩組分按重量份數(shù)計(jì)組成如下:
甲組分:
乙組分:
芳香胺固化劑DEDPM 35~45份
2-乙基-4-甲基咪唑 5~10份
硅烷偶聯(lián)劑 2~5份。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復(fù)合材料增強(qiáng)鋼管的制造工藝,其特征在于,外保護(hù)層(4)的厚度為2~5mm;按重量百分?jǐn)?shù)計(jì),外保護(hù)層(4)包括0.02%~0.05%的抗紫外線劑,0.01%~0.03%的耐低溫劑,0.05%~0.1%的增塑劑,0.02%~0.05%的阻燃劑,0.02~0.05%的抗氧劑,余量為線型低密度聚乙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復(fù)合材料增強(qiáng)鋼管的制造工藝,其特征在于,所述纖維無緯布或混雜纖維無緯布與基體鋼管的軸向呈45~90°夾角纏繞;步驟(2)中固化的溫度為160~180℃,固化的時(shí)間為15~20分鐘;步驟(3)中固化溫度從145℃到190℃,采用每隔1h升溫15℃的梯度升溫方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種復(fù)合材料增強(qiáng)鋼管的制造工藝,其特征在于,所述纖維無緯布或混雜纖維無緯布與基體鋼管的軸向呈60~75°夾角纏繞;
芳綸纖維浸漬混合樹脂前于40℃、質(zhì)量濃度20%的磷酸中浸泡24h進(jìn)行表面預(yù)處理;
碳纖維浸漬混合樹脂前用質(zhì)量濃度68%的沸騰硝酸浸泡120h進(jìn)行表面預(yù)處理;
玻璃纖維浸漬混合樹脂前經(jīng)以下過程進(jìn)行表面預(yù)處理:首先將玻璃纖維在800℃下高溫灼燒,去除纖維表面原有的浸潤劑,再用硅烷偶聯(lián)劑KH-560浸泡10~15分鐘,然后在室溫下放置1~2小時(shí),再于120℃下加熱3~5小時(shí),冷卻備用。