液氮冷凍技術(shù)的應用介紹 54

摘要  我廠(chǎng)生產(chǎn)的二層鋼絲編織膠管和四層鋼絲纏繞膠管在出內徑后進(jìn)行編織或纏繞時(shí)，由于炎熱的夏季氣溫高，對化學(xué)原料的使用及某些半成品的性能造成一定影響，出現內徑膠層強度不夠，造成膠管編織和纏繞時(shí)鋼絲勒入膠層內現象，內膠層受損，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。本文闡述了膠管在天氣炎熱時(shí)內膠冷凍技術(shù)的應用過(guò)程。 液氮罐

關(guān)鍵詞 氣溫 內徑  液氮  冷凍  冷凍技術(shù) 

1  概述 每年5月**9月末，正是遼寧省一年內

氣溫高的時(shí)段。我廠(chǎng)生產(chǎn)膠管時(shí)先出膠管內

徑，隨后在進(jìn)行編織或纏繞。由于膠管出內

徑后，膠料存在一定的硬度和強度，在編織和纏繞時(shí)不會(huì )出現鋼絲勒管的現象，也就不

會(huì )出現搟膠、破損內膠層的現象，避免出現

嚴重的質(zhì)量問(wèn)題。然而，隨著(zhù)天氣溫度的增高，內膠層在高溫環(huán)境下強度降低，甚**在

編織纏繞時(shí)鋼絲勒透內膠層，直接損壞內膠層，產(chǎn)生不合格品。因此，為了解決在氣溫高的環(huán)境下影響正常生產(chǎn)的問(wèn)題，我廠(chǎng)集中技術(shù)人員解決如何在氣溫高的狀態(tài)下提高內膠強度的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)研究確定，冷凍膠管可提高膠管內徑膠層強度和硬度，這就需要選擇有效、適用的冷凍技術(shù)。 

2  冷凍技術(shù)的選擇 

目前化工行業(yè)常用冷凍技術(shù)包括液氨冷凍、干冰冷凍、液氮冷凍及新興的真空冷凍等技術(shù)。其中，根據我廠(chǎng)產(chǎn)品特點(diǎn)，膠管出內徑后先需要冷凍方可進(jìn)行編織或纏繞，此時(shí)，關(guān)鍵的是冷凍段，它存在較高的要求。首先，由于膠管內膠層為混煉膠，因此不能與冷凍技術(shù)發(fā)生反應或因此產(chǎn)生性能改變，其次，膠管在冷凍后表面不能存有大量水分，影響中膠層與內膠層的粘合強度，再次就是在冷凍時(shí)冷凍段無(wú)法封閉，不能對環(huán)境和職工健康造成影響，且要考慮成本。因此，在選用冷凍技術(shù)時(shí)就需要實(shí)際考慮。根據以上四種冷凍技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析

（表一）： 

 表一

單一根據表一的基本數據顯示，適合我廠(chǎng)做冷凍技術(shù)的有干冰冷凍和液氮冷凍。其中，干冰為固態(tài)，因為我廠(chǎng)編織管每根可達到100米左右，在冷凍膠管時(shí)要求在冷凍段內一直存有干冰，否則將無(wú)法達到長(cháng)期冷凍效果，這就限制了干冰的應用，同時(shí)干冰沸點(diǎn)比液氮沸點(diǎn)高，吸熱少，冷凍溫度低，在膠管編織或纏繞運行中無(wú)法保證在短時(shí)間內將膠管冷凍，經(jīng)過(guò)研究顯示，干冰冷凍技術(shù)不適宜我廠(chǎng)進(jìn)行膠管內徑冷凍。 

液氮冷凍技術(shù)，液氮沸點(diǎn)為-195.8℃，汽化后吸熱量大，使用時(shí)不需要封閉冷凍段空間，造價(jià)較低，且液氮價(jià)格與干冰價(jià)格相差不大，液化罐運輸，較方便，冷凍時(shí)液氮汽化轉變?yōu)榈獨?，其中液氮中幾乎不存在有毒物質(zhì)，因此在汽化后不會(huì )對環(huán)境和職工的健康造成影響，具有較高的安全性。 

確定冷凍技術(shù)的類(lèi)型后，進(jìn)行冷凍段的設計和實(shí)用檢驗，選擇**佳冷凍方法。 

3  冷凍方案的選擇 

確定了采用液氮冷凍技術(shù)，我廠(chǎng)開(kāi)始設計冷凍段。以編織膠管為例，每根膠管可長(cháng)達100米左右，為了提高冷凍效果，我們采用長(cháng)的鋼鐵管道作為液氮流入、輸出膠管渠道，兩端管口使用海綿封堵，減少液氮的流失。確定冷卻段后，進(jìn)行冷凍試驗，并進(jìn)行檢驗，選用**佳方案。試驗結果如表二： 

表二 

通過(guò)5組實(shí)驗數據結果顯示： 

⑴、在天氣炎熱的情況下，未通液氮冷凍時(shí)膠管內膠層硬度低于標準硬度，為不合格狀態(tài)，易出現質(zhì)量問(wèn)題。 

⑵、通入液氮冷凍時(shí)，冷凍段鋼管長(cháng)度為1.5米時(shí)，通入0.5MPa液氮，硬度符合標準，但是也出現少量的勒管、搟膠現象，同樣對質(zhì)量造成了一定的影響。 

⑶、通入液氮冷凍時(shí)，冷凍段鋼管長(cháng)度為1.5米時(shí)，通入1.0MPa液氮，硬度符合標準，無(wú)勒管、搟膠現象。 

⑷、通入液氮冷凍時(shí)，冷凍段鋼管長(cháng)度為2.0米時(shí)，通入0.5MPa液氮，硬度符合標準，無(wú)勒管、搟膠現象。 

⑸、通入液氮冷凍時(shí)，冷凍段鋼管長(cháng)度為2.0米時(shí)，通入1.0MPa液氮，硬度符合標準，無(wú)勒管、搟膠現象。 

根據以上實(shí)驗數據顯示，⑶、⑷、⑸組試驗可以滿(mǎn)足正常生產(chǎn)需要。但是考慮實(shí)際應用，在正常生產(chǎn)下盡量節約生產(chǎn)成本，因此需減少液氮通入量節約成本，則需選擇第四組方案。 

4  應用情況 

經(jīng)過(guò)對生產(chǎn)1萬(wàn)米膠管進(jìn)行檢驗，結果顯示該方案*可以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要，不會(huì )出現質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)，采用液氮冷凍技術(shù)后，未發(fā)現對環(huán)境和職工的身體健康產(chǎn)生不利影響，在安全生產(chǎn)方面，由于液氮直接通入鋼管內進(jìn)行冷凍，兩端管口都進(jìn)行了海綿封閉，在兩端管口溢出的氣體溫度已經(jīng)不會(huì )對人身造成凍傷的傷害。 

5  結束語(yǔ) 

液氮冷凍技術(shù)適合于天氣炎熱狀態(tài)時(shí)工作，在氣溫下降到能夠滿(mǎn)足正常生產(chǎn)后，可停止液氮冷凍，并且冷凍段設施拆卸方便，適合我廠(chǎng)生產(chǎn)長(cháng)期使用。   液氮罐