Bagaimana fraktur mengatasi denyut selang dan getaran bertekanan tinggi?

Dalam operasi retak, Selang retak Harus menahan denyut nadi bertekanan tinggi (fluktuasi tekanan) dan getaran mekanis, mengajukan tuntutan ekstrem pada desain struktural dan sifat material mereka. Di bawah ini adalah mekanisme inti di mana selang patah mengatasi tantangan ini:

1. Desain Lapisan Penguatan: menyerap fluktuasi tekanan dan energi getaran
   Lapisan kepang kawat baja berkekuatan tinggi
   Lapisan kepang kawat baja berfungsi sebagai struktur bantalan tekanan utama dari selang, memanfaatkan jalinan silang multi-lapisan (mis., 4 atau 6 lapisan) untuk membentuk "kerangka jala" yang secara merata mendistribusikan tekanan tinggi di dinding selang, meminimalkan konsentrasi tegangan lokal.
   Analogi: Mirip dengan batang tulangan dalam beton bertulang, Braid kawat baja bertindak sebagai rebar, sedangkan lapisan karet berfungsi sebagai tekanan beton, secara kolektif menahan tekanan.
   Lapisan Penguatan Serat Aramid (Opsional)
   Serat aramid (mis., Kevlar) menawarkan modulus elastis yang berkekuatan tinggi dan rendah, mampu menyerap energi getaran frekuensi tinggi dan mengurangi kerusakan kelelahan selang.
   Keuntungan: lebih ringan dari kawat baja, cocok untuk aplikasi yang peka terhadap berat.

2. Desain kopling: mengurangi konsentrasi stres dan risiko kebocoran
Kopling integral
Kopling dibentuk ke dalam tubuh selang melalui vulkanisasi, menghilangkan masalah pelonggaran baut yang terkait dengan koneksi flensa tradisional.
Prinsip: Struktur integral secara langsung mentransfer tekanan ke lapisan kepang kawat baja, meminimalkan konsentrasi tegangan pada kopling.
Kopling damp getaran
Menggabungkan bantalan buffer elastis (mis., Karet atau poliuretan) di dalam kopling untuk menyerap energi getaran dan mencegah kelelahan logam.
Aplikasi: Umumnya digunakan dalam koneksi ke peralatan pemompaan intensif getaran.

3. Pemilihan Bahan Karet: Fleksibilitas Menyeimbangkan dan Ketahanan Keausan
Liner dalam
Memanfaatkan karet nitril hidrogenasi (HNBR) atau poliuretan termoplastik (TPU), menawarkan modulus elastis tinggi dan ketahanan aus untuk menahan abrasi dari cairan pemecah yang sarat pasir.
Studi kasus: Liner dalam TPU mengurangi tingkat keausan sebesar 50% dibandingkan dengan karet NBR tradisional di bawah gesekan partikel pasir.
Penutup luar
Menggunakan karet kloroprene (CR) atau karet nitril (NBR), memberikan ketahanan cuaca dan sifat anti-penuaan untuk mencegah retak dari paparan UV dan ozon.

4. Pengujian dan Validasi Dinamis: Memastikan Panjang Selang
Pengujian pulsa tekanan
Mensimulasikan fluktuasi tekanan dunia nyata (mis., Siklus 0–15.000 psi) untuk menilai kehidupan kelelahan selang.
Standar: Spesifikasi API 7K membutuhkan selang untuk melewati setidaknya 100.000 tes siklus tekanan.
Pengujian getaran
Memasang selang pada tabel getaran, menerapkan getaran vertikal/horizontal untuk mengevaluasi kinerja penyegelan kopling dan tubuh selang.
Metrik: Rentang frekuensi getaran biasanya 5-50 Hz, akselerasi tidak melebihi 10g.

5. Contoh Dunia Nyata: Penerapan Selang Retak dalam Sumur Pegar Gas
Kondisi operasi: Laju aliran cairan rekah 200 bbl/menit, tekanan 10.000 psi, dan kandungan pasir 10%.
Larutan:
Mengadopsi lapisan penguatan komposit serat baja 6-lapis.
Memanfaatkan liner bagian dalam TPU dan penutup luar CR.
Coupling fitur desain integral dengan bantalan buffer karet.
Hasil: Selang yang dioperasikan terus menerus selama 100 jam tanpa bocor, dengan perpindahan kopling di bawah pengujian getaran berukuran kurang dari 0,5 mm.