液氮冷凍技術的應用介紹 54

摘要  我廠生產的二層鋼絲編織膠管和四層鋼絲纏繞膠管在出內徑后進行編織或纏繞時，由于炎熱的夏季氣溫高，對化學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鋼絲勒入膠層內現象，內膠層受損，嚴重影響產品質量。本文闡述了膠管在天氣炎熱時內膠冷凍技術的應用過程。 液氮罐

關鍵詞 氣溫 內徑  液氮  冷凍  冷凍技術 

1  概述 每年5月**9月末，正是遼寧省一年內

氣溫高的時段。我廠生產膠管時先出膠管內

徑，隨后在進行編織或纏繞。由于膠管出內

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

會出現搟膠、破損內膠層的現象，避免出現

嚴重的質量問題。然而，隨著天氣溫度的增高，內膠層在高溫環境下強度降低，甚**在

編織纏繞時鋼絲勒透內膠層，直接損壞內膠層，產生不合格品。因此，為了解決在氣溫高的環境下影響正常生產的問題，我廠集中技術人員解決如何在氣溫高的狀態下提高內膠強度的問題。經過研究確定，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。 

2  冷凍技術的選擇 

目前化工行業常用冷凍技術包括液氨冷凍、干冰冷凍、液氮冷凍及新興的真空冷凍等技術。其中，根據我廠產品特點，膠管出內徑后先需要冷凍方可進行編織或纏繞，此時，關鍵的是冷凍段，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發生反應或因此產生性能改變，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，再次就是在冷凍時冷凍段無法封閉，不能對環境和職工健康造成影響，且要考慮成本。因此，在選用冷凍技術時就需要實際考慮。根據以上四種冷凍技術的特點進行分析

（表一）： 

 表一

單一根據表一的基本數據顯示，適合我廠做冷凍技術的有干冰冷凍和液氮冷凍。其中，干冰為固態，因為我廠編織管每根可達到100米左右，在冷凍膠管時要求在冷凍段內一直存有干冰，否則將無法達到長期冷凍效果，這就限制了干冰的應用，同時干冰沸點比液氮沸點高，吸熱少，冷凍溫度低，在膠管編織或纏繞運行中無法保證在短時間內將膠管冷凍，經過研究顯示，干冰冷凍技術不適宜我廠進行膠管內徑冷凍。 

液氮冷凍技術，液氮沸點為-195.8℃，汽化后吸熱量大，使用時不需要封閉冷凍段空間，造價較低，且液氮價格與干冰價格相差不大，液化罐運輸，較方便，冷凍時液氮汽化轉變為氮氣，其中液氮中幾乎不存在有毒物質，因此在汽化后不會對環境和職工的健康造成影響，具有較高的安全性。 

確定冷凍技術的類型后，進行冷凍段的設計和實用檢驗，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，我廠開始設計冷凍段。以編織膠管為例，每根膠管可長達100米左右，為了提高冷凍效果，我們采用長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，進行冷凍試驗，并進行檢驗，選用**佳方案。試驗結果如表二： 

表二 

通過5組實驗數據結果顯示： 

⑴、在天氣炎熱的情況下，未通液氮冷凍時膠管內膠層硬度低于標準硬度，為不合格狀態，易出現質量問題。 

⑵、通入液氮冷凍時，冷凍段鋼管長度為1.5米時，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，同樣對質量造成了一定的影響。 

⑶、通入液氮冷凍時，冷凍段鋼管長度為1.5米時，通入1.0MPa液氮，硬度符合標準，無勒管、搟膠現象。 

⑷、通入液氮冷凍時，冷凍段鋼管長度為2.0米時，通入0.5MPa液氮，硬度符合標準，無勒管、搟膠現象。 

⑸、通入液氮冷凍時，冷凍段鋼管長度為2.0米時，通入1.0MPa液氮，硬度符合標準，無勒管、搟膠現象。 

根據以上實驗數據顯示，⑶、⑷、⑸組試驗可以滿足正常生產需要。但是考慮實際應用，在正常生產下盡量節約生產成本，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 

經過對生產1萬米膠管進行檢驗，結果顯示該方案*可以滿足生產需要，不會出現質量問題。同時，采用液氮冷凍技術后，未發現對環境和職工的身體健康產生不利影響，在安全生產方面，由于液氮直接通入鋼管內進行冷凍，兩端管口都進行了海綿封閉，在兩端管口溢出的氣體溫度已經不會對人身造成凍傷的傷害。 

5  結束語 

液氮冷凍技術適合于天氣炎熱狀態時工作，在氣溫下降到能夠滿足正常生產后，可停止液氮冷凍，并且冷凍段設施拆卸方便，適合我廠生產長期使用。   液氮罐