CN101526158A - 热缩热熔性套管及其制造方法、施工方法 - Google Patents

Abstract

热缩热熔性套管及其制造方法、施工方法，涉及一种管接头技术。本发明为解决现有辐射交联热收缩套的内壁不具有热熔性，电热熔套管不具有热收缩性，熔接后的热熔套管带有纵缝的问题，提供了一种热缩热熔性套管及其制造方法、施工方法。本发明的热缩热熔性套管是一种塑料管材，管壁外层的平均凝胶率为50％－70％，管壁内层的凝胶率小于0.6％。其制造方法是电子束非穿透性照射塑料管材，使塑料管材的管壁外层为高度交联、内层为低度交联，然后对管材加热、扩张、定形。其使用方法是将电热丝网螺旋绕在聚乙烯管的外部；然后将热缩热熔套加热收缩在电热丝网外，最后通过对电热丝网加热，使热缩热熔性套管内壁和电热丝网下的聚乙烯管熔接在一起。

Description

热缩热熔性套管及其制造方法、施工方法

技术领域

本发明涉及一种热力保温管管道和石油输送管道接头所使用的管接头技术，具体涉及到一种热缩热熔性套管及其制造方法、施工方法。

背景技术

1980年以来国内石油输送管网和地下热水管网使用越来越多的整体式预制直埋防腐保温管系统，它是由工作钢管、聚氨酯保温层和聚乙烯外壳管组成的保温管件。保温管件在现场实现连接时的保温接头一般使用辐射交联热收缩套或使用电热熔套进行密封，由于辐射交联材料与未交联的塑料材料较难直接熔合，故辐射交联热收缩套的内壁多涂以热熔胶。例如，中国专利CN2644853提出的《沥青基胶热缩套》，其热收缩套的内壁涂有热熔胶。又由于一般的电热熔套不具有热收缩性，为了与聚乙烯外壳管熔接，在现有的施工方法中采用的热熔套一般制成开口或为带形，熔接后的热熔套均带有纵缝。例如，中国专利CN87200836U提出的《防腐保温热熔接套》，利用塑料焊条、塑料焊枪焊补轴向直线口。中国专利CN2727532Y提出的《保温管电热熔接头套》，用固定嵌入电热熔接头套内壁周边的金属丝熔焊轴向和径向焊缝。如果能取消轴向焊缝，制成整体具有良好热收缩性而内壁又具有良好热熔性的管状热缩热熔性套管，则其与聚乙烯外壳管上的电热丝网配套可以实现无轴向纵缝的熔接，就能够大大提高熔接密封的可靠性。

发明内容

本发明为解决现有技术中的辐射交联热收缩套的内壁不具有热熔性，电热熔套管不具有热收缩性而且熔接后的热熔套管带有纵缝的问题，提供了一种热缩热熔性套管及其制造方法、施工方法。

热缩热熔性套管是一种塑料管材，所述塑料管材的管壁厚为5mm-12mm，管材外径为Φ110mm-Φ1380mm，所述塑料管材的管壁外层1mm-3mm的平均凝胶率为50％-70％，管壁内层1.5mm-2.2mm内凝胶率小于0.6％。

本发明所述的热缩热熔性套管的制造方法，具体步骤为：

第一步：用加速器电子束非穿透性照射塑料管材，使所述塑料管材的整体管壁的外层是高度交联部分，内层是低度交联部分；

第二步：将第一步获得的塑料管材加热至110℃-130℃，然后径向扩张、冷却定形，制成热缩热熔性套管。

本发明的热缩热熔性套管的一种施工方法为：

步骤一：将宽为25mm-30mm的电热丝网螺旋绕在待熔接的两根管材的聚乙烯管外壳连接处；

步骤二：将热缩热熔套管套在所述的电热丝网外部，用火焰喷枪对热缩热熔性套管加热，使热缩热熔性套管两端收缩在电热丝网上；

步骤三：用夹紧器夹紧热缩热熔性套管的两端，然后给所述电热丝网施加6A-12A的电流；

步骤四：当所述电热丝网的温度达到130℃-160℃，加热时间为2分钟一10分钟时，停止给电热丝网通电，热缩热熔性套管的内壁和电热丝网下的聚乙烯管的外壁熔接在一起。

有益效果：本发明的热缩热熔性套管具有两大特点：一、整体具有良好的热缩性，二、内壁具有良好的热熔性。本发明的热缩热熔性套管的制造方法，所述热缩热熔性套管制造过程中不需要对管内壁涂以热熔胶，且不存在难以熔合的问题，具有良好的热熔性。本发明的热缩热熔性套管可应用于热力保温管管道或石油输送管道的连接接头处，与管道外壳管上的电热丝网配套实现高质量无纵缝的熔接，从而大大提高熔接密封的可靠性、整体性，具有很好的产业化前景。

附图说明

图1是具体实施方式六所述的制造方法中，电子束与被加工的塑料管材之间的位置关系示意图，图2是具体实施方式十七所述的热缩热熔性套管的施工方法中，热缩热熔性套管和待连接的两根管材以及电热丝网之间的位置关系示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、本实施方式所述的热缩热熔性套管是一种塑料管材，所述塑料管材的管壁厚为5mm-12mm，管材外径为Φ110mm-Φ1380mm，所述塑料管材的管壁外层1mm-3mm的平均凝胶率为50％-70％，管壁内层1.5mm-2.2mm内凝胶率小于0.6％。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的热缩热熔性套管的区别在于：所述塑料管材主要由LLDPE、LDPE和EVA的共混物制成的塑料管材，其中LLDPE、LDPE和EVA之间的重量比为100∶20∶10，其余为抗氧剂及色母粒。

具体实施方式三：本具体实施方式与具体实施方式一所述的热缩热熔性套管的区别在于：所述塑料管材由可辐射交联的PE或PE和EVA聚合物材料制成。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式一所述的热缩热熔性套管的区别在于：塑料管材外径为240mm或359mm。

具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的热缩热熔性套管区别在于：管壁外层1mm或3mm的平均凝胶率为50％-70％。

具体实施方式六、本实施方式所述的热缩热熔性套管的制造方法，结合图1说明本具体实施方式，具体步骤为：

第一步：用加速器电子束1非穿透性照射待加工的塑料管材2，使所述塑料管材2的整体管壁外层是高度交联部分，内层是低度交联部分；

第二步：将第一步获得的塑料管材2加热达至110℃-130℃，然后径向扩张、冷却定形，制成热缩热熔性套管。

具体实施方式七、本实施方式与具体实施方式六所述的热缩热熔性套管的制造方法的区别在于，第一步所述的非穿透性照射是指电子束1穿透深度小于塑料管材2的壁厚1.2mm-4.0mm。

具体实施方式八、本实施方式与具体实施方式六所述的热缩热熔性套管的制造方法的区别在于，第一步所述的非穿透性照射是指电子束1穿透深度小于塑料管材2的壁厚1.5mm-4.0mm。

具体实施方式九、本实施方式与具体实施方式六所述的热缩热熔性套管的制造方法的区别在于，第一步所述的非穿透性照射是指电子束1穿透深度小于塑料管材2的壁厚2.0mm。

具体实施方式十、本具体实施方式与具体实施方式六所述的热缩热熔性套管的制造方法的区别在于，第一步所述的照射方法为：用细钢管制成的鼠笼架3把待加工的塑料管材2从内部撑起并轴向旋转和移动，所述待加工的塑料管材2的中轴线与电子束射出的方向垂直。

具体实施方式十一、本具体实施方式与具体实施方式六所述的热缩热熔性套管的制造方法的区别在于，第二步中采用红外加热烘箱对塑料管材2进行加热。

具体实施方式十二、本具体实施方式与具体实施方式六所述的热缩热熔性套管的制造方法的区别在于，第二步的加热的时间为20分钟-40分钟。

具体实施方式十三、本具体实施方式与具体实施方式六所述的热缩热熔性套管的制造方法的区别在于，第二步中采用液压拉伸器对加热后的塑料管材2进行径向扩张。

具体实施方式十四、本具体实施方式与具体实施方式六所述的热缩热熔性套管的制造方法的区别在于，第二步中所述的扩张的倍率为1.1-1.5。

具体实施方式十五、本具体实施方式与具体实施方式六所述的热缩热熔性套管的制造方法的区别在于扩张的倍率为1.1-1.3。

具体实施方式十六、本具体实施方式是本发明的热缩热熔性套管的制造方法具体实例。具体制造过程为：

选择LLDPE、LDPE和EVA共混物制造热缩热熔性套管，所述LLDPE、LDPE和EVA共混物主要成分为LLDPE、LDPE、EVA及抗氧剂和色母粒，它们之间的重量比为100∶20∶10∶0.8∶0.5。其中，

LLDPE选用大庆石油化工厂生产的，规格牌号为LLDPE-FB-18D022(DFDA-7042)，MI：2.0，ρ：0.921；LDPE选用大庆石油化工厂生产的，规格牌号：18D，MI：1.72，ρ：0.9207，EVA选用北京东方石油化工有限公司有机工厂生产，规格牌号：14/2，MI：2，抗氧剂选用天津力生化工厂生产，规格牌号：1010，色母粒选用香港卡博特化工有限公司生产，规格牌号：PE2272。

将上述共混物原料用国产90挤出机挤出Φ164mm管，管材的壁厚7.0mm，长度700mm。按照图1所示的辐照方法，利用国产DD1.2型高频高压加速器产生的扫描电子束辐照，电子能量为1.17MeV，用WT-60薄膜剂量计测量剂量，管壁表面的剂量为112kGy。管壁外层1mm深度内的凝胶率平均为65.7％，内壁约2.0mm深度内凝胶率小于0.4％。

将照射的管材在红外加热烘箱中110±5℃条件下加热30分钟取出，用液压扩张机拉伸扩张、定型及修边后，制成内径为Φ243.5mm，壁厚5.5mm，长度为500mm的热缩热熔性套管。

本实施方式中所述的材料还可使用其它可辐射交联的PE或PE和EVA聚合物材料。

具体实施方式十七、本实施方式所述的热缩热熔性套管的施工方法为：结合图2说明本具体实施方式，

步骤一：将宽为25mm-30mm的电热丝网5螺旋绕在待熔接的两根管材的聚乙烯管外壳6连接处；

步骤二：将热缩热熔套管4套在所述的电热丝网外部，用火焰喷枪对热缩热熔性套管4加热，使热缩热熔性套管4两端收缩在电热丝网5上；

步骤三：用夹紧器夹紧缩热熔性套管4的两端，然后给所述电热丝网5施加6A-12A的电流；

步骤四：当所述电热丝网5的温度达到130℃-160℃，加热时间为2分钟-10分钟时，停止给电热丝网5通电，热缩热熔性套管4的内壁和电热丝网5下的聚乙烯管的外壁熔接在一起。

本实施方式中，在完成两根聚乙烯管熔接在一起后，还可以进行接头处的发泡处理。

具体实施方式十八、本实施方式是具体实施方式十七所述的热缩热熔性套管的施工方法的具体实例。

本实施例中待连接的管材为内钢管直径是Φ159mm的保温管，所述保温管的外壳是外径为Φ240mm的聚乙烯管。

本实施例中热缩热熔性套管是由外径Φ164mm管制成，其内径为Φ243.5mm，壁厚5.5mm，长度为500mm。

两个待连接的管材的连接过程为：

将热缩热熔性套管预先套在一根管材的聚乙烯外壳管上；将两根带连接的保温管的钢管焊接好，在两根保温管钢管焊接处，距聚乙烯外壳管端头50mm处，将25mm宽，每米电阻为3.2Ω的电热丝网以2米/分钟的速度螺旋绕合在两根待连接的保温管的聚乙烯外壳管上，然后在电热丝网两端分别压接引线，并对电热丝网进行通电、滚压，使所述电热丝网紧贴在待熔接的聚乙烯外壳管上，并且使每根聚乙烯外壳管上所缠绕的电热丝网的圈数相同；用火焰喷枪对热缩热熔性套管加热，使所述热缩热熔性套管两端收缩在电热网上，用夹紧器夹紧热熔热缩性套管；对电热丝网接通6A的电流，当所述电热丝网的温度达到150℃时，恒温2分钟，使热缩热熔性套管内壁和电热网下的聚乙烯外壳管熔接在一起，待冷却至室温后取下夹紧器，连接完成。

通过热缩热熔性套管上的气咀打压，用肥皂水进行检漏，在50Kpa条件下，熔接处无漏气，说明本实施方式可行。

按照SY/0413-2002国家石油天然气行业标准《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》检测证明，热缩热熔性套管内壁和电热网下的聚乙烯外壳管熔接后的剥离强度大于150N/cm。

Claims (10)

1、热缩热熔性套管，它是一种塑料管材，所述塑料管材的管壁厚为5mm-12mm，管材外径为Ф110mm-Ф1380mm，特征在于所述塑料管材的管壁外层1mm-3mm的平均凝胶率为50％-70％，管壁内层1.5mm-2.2mm内凝胶率小于0.6％。

2、根据权利要求1所述的热缩热熔性套管，其特征在于所述塑料管材主要由LLDPE、LDPE和EVA的共混物制成的，其中LLDPE、LDPE和EVA之间的重量比为100∶20∶10，其余为抗氧剂及色母粒。

3、根据权利要求1所述的热缩热熔性套管，其特征在于所述塑料管材是由可辐射交联的PE或PE和EVA聚合物材料制成的。

4、权利要求1所述的热缩热熔性套管的制造方法，其特征在于它的具体步骤为：

第一步：用加速器电子束(1)非穿透性照射待加工的塑料管材(2)，使所述塑料管材的整体管壁外层是高度交联部分，内层是低度交联部分；

第二步：将第一步获得的塑料管材(2)加热达至110℃-130℃，然后径向扩张、冷却定形，制成热缩热熔性套管。

5、根据权利要求4所述的热缩热熔性套管的制造方法，其特征在于，第一步所述的非穿透性照射是指采用电子束(1)穿透深度小于塑料管材(2)的壁厚1.2mm-4.0mm进行照射。

6、根据权利要求4所述的热缩热熔性套管的制造方法，其特征在于，第一步所述的照射方法为：用细钢管制成的鼠笼架(3)把待加工的塑料管材(2)从内部撑起，然后轴向旋转和移动，所述待加工的塑料管材(2)的中轴线与电子束射出的方向垂直。

7、根据权利要求4所述的热缩热熔性套管的制造方法，其特征在于，第二步中采用红外加热烘箱对塑料管材(2)进行加热，且加热的时间为20分钟-40分钟。

8、根据权利要求4所述的热缩热熔性套管的制造方法，其特征在于，第二步中采用液压拉伸器对加热后的塑料管材(2)进行径向扩张。

9、根据权利要求4所述的热缩热熔性套管的制造方法，其特征在于，第二步中所述的扩张的倍率为1.1-1.5。

10、权利要求1所述的热缩热熔性套管的施工方法，其特征在于它的过程为：

步骤一：将宽为25mm-30mm的电热丝网(5)螺旋绕在待熔接的两根管材的聚乙烯管外壳(6)连接处；

步骤二：将热缩热熔套管(4)套在所述的电热丝网外部，用火焰喷枪对热缩热熔性套管加热，使热缩热熔性套管(4)两端收缩在电热丝网(5)上；

步骤三：用夹紧器夹紧缩热熔性套管(4)的两端，然后给所述电热丝网(5)施加6A-12A的电流；

步骤四：当所述电热丝网(5)的温度达到130℃-160℃，加热时间为2分钟-10分钟时，停止给电热丝网(5)通电，热缩热熔性套管(4)的内壁和电热丝网(5)下的聚乙烯管的外壁熔接在一起。

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