CN101839375B - 法兰式衬塑复合钢管生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种衬塑复合钢管生产方法，更具体的是涉及一种法兰式衬塑复合钢管生产方法。本发明所要解决的技术问题是提供一种使塑料管与钢管内壁通过热熔胶复合为一体，不会发生钢塑间的分离脱层现象，产品质量稳定可靠的法兰式衬塑复合钢管生产方法，采用牵引装置牵引塑料管穿入钢管，通过压缩空气使得塑料管紧贴钢管，再通过电磁感应加热装置使得塑料管外壁上的热熔胶熔化并与钢管粘接。采用压缩空气对塑料管内部加压，使得塑料管膨胀而使得塑料管与钢管处于过盈配合状态，此时再采用感应加热圈对钢管进行加热，使塑料管与钢管复合为一体，使管内钢塑两种材料间的贴合更紧密，从而不会发生钢塑间的分离脱层现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种衬塑复合钢管生产方法，更具体的是涉及一种法兰式衬塑复合钢管生产方法。
背景技术
现有技术中，采用法兰连接的法兰式衬塑复合钢管生产技术主要有“涂塑法”和“滚塑法”。“涂塑法”技术的基本方法是将钢管两端焊接法兰后加热至一定温度，再把塑料粉末送到已加热的该钢管内并装满塑粉，使塑粉被加热的钢管热熔成一层塑料膜而涂覆在钢管内壁；“滚塑法”技术的基本方法是将塑料粉末装入两端焊接法兰的钢管内，然后加热钢管同时使钢管围绕管轴线旋转，使塑粉被加热的钢管热熔成一层塑料膜而涂覆在钢管内壁。由于“涂塑法”和“滚塑法”生产衬塑复合钢管的内覆塑膜层较薄，覆层均匀较难控制，覆层易出现针孔缺陷；且该覆塑层与钢管内壁的联结，不具有极性联结因子的热熔胶，而是由热熔的塑粉固化后机械地“镶嵌”在钢管内表面的孔隙中，形成许多微小的机械联结，因此在温差变化较大的环境使用时，该覆塑层会因钢与塑料之间的线胀系数差别较大而发生脱落。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种使塑料管与钢管内壁通过热熔胶复合为一体，不会发生钢塑间的分离脱层现象，产品质量稳定可靠的法兰式衬塑复合钢管生产方法。
本发明解决其技术问题所采用的法兰式衬塑复合钢管生产方法，包括以下步骤：
A、在钢管两端分别焊接上首端法兰和末端法兰；
B、将外壁设置有一层热熔胶的塑料管穿入钢管；
C、将塑料管两端密封，向塑料管内通入压缩空气，使得塑料管外壁与钢管内壁贴紧；
D、采用感应加热圈对钢管进行加热，直至塑料管上的热熔胶融化并粘接在钢管内壁；
E、钢管与塑料管充分冷却后排出压缩空气，完成生产。
进一步的是，在步骤D中，采用分段式加热，所述分段式加热包括：
采用感应加热圈对钢管上首端法兰和末端法兰的外圆部位静置感应加热，重复加热直至首端法兰和末端法法兰范围内的塑料管外壁上的热熔胶融化并粘接在钢管上；
采用感应加热圈对钢管感应加热，并使钢管与感应加热圈相对匀速运动，直至塑料管上的热熔胶融化并粘接在钢管内壁。
进一步的是，在步骤D中，在对首端法兰和末端法兰加热时，采用一个感应加热圈对首端法兰和末端法兰外圆周部位静置加热10～90秒，停止加热1～3分钟，直至首端法兰和末端法兰内壁焊接处的温度达到热熔胶熔化温度的40％-60％，然后再加热至热熔胶熔化并将塑料管粘接在钢管内壁；
进一步的是，分段式加热采用以下顺序进行：首先用一个感应加热圈对首端法兰加热；然后采用两个感应加热圈对钢管加热，钢管与感应加热圈相对匀速运动，使两个感应加热圈从首端法兰运动至末端法兰，控制运动速度使感应加热圈能够加热熔化所经过钢管段的热熔胶；当后一个感应加热圈运动至末端法兰时，使用此感应加热圈加热末端法兰。
进一步的是，在步骤B中，在将塑料管穿入钢管后，还需在首端法兰与末端法兰的外侧分别留出长度与工艺套相适配的塑料管伸出端，然后在首端法兰与末端法兰上分别连接工艺套，工艺套内径与塑料管外径相适配；在步骤C中，塑料管通过在两端的塑料管伸出端中设置与塑料管内径相适配的密封充气夹具进行密封。
进一步的是，在步骤B中，所采用的塑料管外径大于等于钢管内径，塑料管首先通过模具使其外径减少至小于等于钢管的内径，同时将外径减小后的塑料管穿入钢管。
本发明还提供了一种法兰式衬塑复合钢管的生产设备，包括将塑料管穿入钢管的牵引装置，钢管外设置有感应加热圈，感应加热圈内径与首端法兰外径相匹配，塑料管两端分别安装有密封充气夹具进行密封，至少有一个密封充气夹具通过充气管与气源连通。
进一步的是，钢管上的首端法兰和末端法兰分别连接有可拆卸的工艺套，工艺套的内径与塑料管的外径相匹配，密封充气夹具穿入工艺套内的塑料管伸出端进行密封。
进一步的是，牵引装置包括夹具、牵引绳和模具，夹具夹持在塑料管的穿入端，牵引绳连接在夹具上，模具内壁呈锥形，大端大于塑料管外径，小端与钢管内径相适配。
进一步的是，加热装置由两个感应加热圈组成。
本发明的有益效果是：采用压缩空气对塑料管内部加压，使得塑料管膨胀而使得塑料管与钢管贴合更紧密，此时再采用感应加热圈对钢管进行加热，通过钢管的传热使得塑料管上的热熔胶融化，使塑料管与钢管复合为一体，塑料管可以设置为外径大于钢管的内径，使管内钢塑两种材料间处于过盈配合状态，结合强度更高，从而更加有效的避免了钢塑间的分离脱层现象，电磁感应加热可以高效的利用电能，快速的进行加热，避免产生其他有害物质，绿色环保。
附图说明
图1是本发明方法制造的产品结构示意图；
图2是本发明塑料管穿管示意图；
图3是本发明实施示意图；
图中零部件、部位及编号：钢管1、首端法兰2、末端法兰3、焊缝4、穿管支架5、支撑端板6、热熔胶7、塑料管8、模座9、模具10、夹具11、牵引绳12、塑料管伸出端13、工艺套14、螺栓15、密封充气夹具16、密封部位17、充气管18、感应加热圈19。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图2、图3所示，本发明的法兰式衬塑复合钢管生产方法包括以下步骤，
A、在钢管1两端分别焊接上首端法兰2和末端法兰3，并修整焊缝4使之平整，首端法兰2与末端法兰3为相同的法兰，其区别在于安装位置不同；
B、将外壁设置有一层热熔胶7的塑料管8穿入钢管1，塑料管8的外径应该与钢管1的内径相适配，不能过大也不能过小；
C、将塑料管8两端密封，向塑料管8内通入压缩空气，使得塑料管8外壁与钢管1内壁贴紧，密封可以依据情况使用不同的密封方式，例如密封圈密封、承插联接密封、密封胶密封之类的方式，在通入压缩空气时可以在两端同时通入，也可以从一端通入，只需将塑料管8外壁与钢管1内壁贴紧即可；
D、采用感应加热圈19对钢管1和钢管1上的首端法兰2和末端法兰3进行加热，直至塑料管8上的热熔胶7融化并粘接在钢管1内壁，感应加热电能利用率高，并且能使受热面受热均匀，特别是在一些大口径的钢管1加热过程中，能使受热面均匀受热，从而使塑料管8上的热熔胶7能均匀的粘接在钢管1上，而且感应加热不会产生有害物质污染环境，感应加热圈19的具体加热温度依据热熔胶7融化温度而定；
E、待钢管1与塑料管8充分冷却后排出压缩空气，完成生产。
在上述技术措施的基础上，在步骤D中，采用分段式加热，所述分段式加热包括：采用感应加热圈19对钢管1上首端法兰2和末端法兰3的外圆部位静置感应加热，重复加热直至首端法兰2和末端法兰3范围内的热熔胶7融化并粘接在钢管1上；采用感应加热圈19对钢管1感应加热，并使钢管1与感应加热圈19相对匀速运动，直至塑料管8上的热熔胶7融化并粘接在钢管1内壁。由于首端法兰2与末端法兰3的直径与厚度要大于钢管1，所以采用了感应加热圈19对它们进行静置、多次加热，以利于充分传热到热熔胶上。而在加热钢管1时采用感应加热圈19匀速加热，从而使得钢管1各处受热均匀。
由于电磁感应加热在加热金属加热从距金属表面约三分之一壁厚的部位开始，首端法兰2与末端法兰3的外径与内径相差较大，然后通过热传导使热量传递到金属的各个部位，其传热时间较长，而感应加热圈19主要作用其外环表层，从而使得外环表层的温度远远大于内环表层，为了使得外径表层与内径表层温差较为平衡，在以上技术措施的基础上，在步骤D中，在对首端法兰2和末端法兰3加热时，采用一个感应加热圈19对首端法兰2和末端法兰3外周部位静置加热10～90秒，停止加热1-3分钟，至首端法兰2和末端法兰3内壁焊接处的温度达到热熔胶7熔化温度的40％-60％，然后再加热至热熔胶7熔化并将塑料管8粘接在钢管1内壁。所述热熔胶7的熔化温度以相应材料的材料参数为准。此时，在首次对法兰的加热中，依照法兰内外环直径差确定时间，即在10～90秒内，若法兰内外径相差较小，则加热较短的时间，若内外径相差较大，则选择较长的时间，然后停止加热，法兰外环表层的热量将逐渐传递到法兰内环处，在经过1-3分钟，在法兰内壁焊接处的温度达到至热熔胶7熔化温度的40％-60％时，再加热至热熔胶7熔化并将塑料管8粘接在钢管1内壁，此次加热一般为10～90秒。在停止加热过程中，法兰内外环直径相差越大，则停止加热时间也越长。
要使带法兰的钢管1穿过感应加热圈19并被加热，感应加热圈19的内径要比首端法兰2和末端法兰3的外径大一些，因此比钢管1外径大得多，从而造成对钢管1感应加热效率较小。为了提高加热效率，从而提高生产效率，如图3所示，分段式加热采用以下顺序进行：首先用一个感应加热圈19对首端法兰2加热；然后采用两个感应加热圈19对钢管1加热，钢管1与感应加热圈19相对匀速运动，使两个感应加热圈19从首端法兰2运动至末端法兰3，控制运动速度使感应加热圈19能够加热熔化所经过钢管1段的热熔胶7，上述速度与热熔胶7熔化温度，钢管1壁厚，感应加热圈19的功率有关，需按照具体情况而定，以达到后一个感应加热圈19经过后钢管1上的热熔胶能熔化并粘接在钢管1内壁上；当后一个感应加热圈19运动至末端法兰3时，使用此感应加热圈19加热末端法兰3。由此在整个加热过程中，感应加热圈19的运动方向均为同一方向，即可以一次连续完成加热，利于生产控制。
如图3所示，在步骤B中，在将塑料管8穿入钢管1后，还需在首端法兰2与末端法兰3的外侧分别留出长度与工艺套14相适配的塑料管伸出端13，然后在首端法兰2与末端法兰3上分别连接工艺套14，工艺套14内径与塑料管8外径相适配，工艺套14可以采用夹具或者螺栓直接连接在首端法兰2与末端法兰3上，只需便于装卸即可；在步骤C中，塑料管8通过在两端的塑料管伸出端13中设置与工艺套14相适配的密封充气夹具16进行密封。工艺套14为一管状结构，其作用为增强塑料管8的强度以利于密封充气夹具16密封。塑料管伸出端13用于置于工艺套14内的密封充气夹具16对塑料管8密封，在密封过程中，即使密封充气夹具16对塑料管8有所破坏，也仅仅限于塑料管伸出端13，塑料管伸出端13在生产完成后可以方便的去除，从而保证整个产品的质量。
为了使塑料管8能更加紧密的贴合在钢管1内壁上，如图2所示，在步骤B中，所采用的塑料管8外径大于等于钢管1内径，塑料管8首先通过模具10使其外径减少至小于等于钢管1的内径，同时将外径减小后的塑料管8穿入钢管1。塑料的弹性变形量较大，塑料管8的外径稍大于或者等于钢管1的内径可以通过外力的作用使得塑料管8的外径暂时变小，即采用模具10，通过外力使塑料管8外径暂时减少到小于等于钢管1的内径，从而同时穿入钢管1，在穿入钢管1后，塑料管8弹性回弹，使得塑料管8能更加紧密的贴合在钢管1内壁上。
如图2、图3所示，本发明的法兰式衬塑复合钢管的生产设备包括将塑料管8穿入钢管1的牵引装置，在钢管1外设置有感应加热圈19，感应加热圈19内径与首端法兰2外径相匹配，塑料管8两端分别安装有密封充气夹具16进行密封，至少有一个密封充气夹具16通过充气管18与气源连通。在生产过程中，首先利用牵引装置将将外壁设置有一层热熔胶7的塑料管8穿入钢管1，牵引装置可以通过卷扬机、叉车之类的设备作为动力源，以此牵引塑料管8，一些简单的牵引也可通过人力实现；此时再将塑料管8密封，密封可以采用各种方式，例如：密封圈密封、承插联接密封、密封胶密封之类的方式。在密封完毕后通过充气管18通入压缩空气使得塑料管8外壁贴合在钢管内壁；最后通过感应加热圈19加热钢管1和首端法兰2及末端法兰3使得塑料管8上的热熔胶7融化并粘合在钢管1内壁上，冷却，完成生产，由于带法兰的钢管1的特殊性，即法兰外径大于钢管1的外径，为了保证感应加热圈19能顺利通过整个钢管1，则需将感应加热圈19的内径与首端法兰2和末端法兰3相匹配，首端法兰2与末端法兰3为相同的法兰，其区别在于安装位置不同。
如图3所示，钢管1上的首端法兰2和末端法兰3分别连接有可拆卸的工艺套14，工艺套14的内径与塑料管8的外径相匹配，密封充气夹具16穿入工艺套14内的塑料管伸出端13进行密封。在密封过程中，先在首端法兰2和末端法兰3上安装工艺套14，然后将密封充气夹具16装入塑料管8，通过在制造过程中设置密封充气夹具16与工艺套14的配合关系，使密封充气夹具16上的密封部位17位于工艺套14范围内的塑料管伸出端13内，从而使得塑料管8被密封，工艺套14为一管状结构，其作用为增强塑料管8的强度以利于密封充气夹具16密封。在生产过程中，由于密封装置均是设置在塑料管伸出端13，从而在加热的过程中，即使密封装置会由于塑料管8力学性能下降而损伤塑料管8，也仅仅局限于塑料管伸出端13，对钢管1内的塑料管8没有任何影响，在生产结束后，切除塑料管伸出端13即可。
在图2中，牵引装置包括夹具11、牵引绳12和模具10，夹具11夹持在塑料管8的穿入端，牵引绳12连接在夹具11上，模具10内壁呈锥形，大端大于塑料管8外径，小端与钢管1内径相适配，模具10安装在模座9上。在塑料管8外径稍大于钢管1内径的时候，首先将塑料管8穿过模具10以使得塑料管8的外径暂时变小，同时将塑料管8牵引进钢管1内，选用不同模孔尺寸的模具10，从而使得牵引过程更加容易，并且塑料管8的形变更易控制。
如图3所示，感应加热圈19越多，则加热效率越高，但成本也相应增加，处于折中考虑，加热装置由两个感应加热圈19组成。
以下通过实施例对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术方案均属于本发明的范围。
实施例一：
A、在钢管1的两端分别焊接上首端法兰2和末端法兰3；
B、将外壁设置有一层热熔胶7的塑料管8一端切口，塑料管8的外径等于或略小于钢管1内径，通过切口与夹具11连接，利用牵引设备上的牵引绳12拉动夹具11使得塑料管8穿入钢管1，并使首端法兰2与末端法兰3的外侧分别伸出长度与工艺套14相适配的塑料管伸出端13，分别将两个工艺套14与首端法兰2和末端法兰3进行连接，使塑料管伸出端13置于工艺套14中，工艺套14通过法兰和螺栓15与首端法兰2和末端法兰3相连；
C、用密封充气夹具16将两端工艺套14中的塑料管伸出端13进行密封，同时通过密封充气夹具16中的充气管18向塑料管8内通入压缩空气，使得塑料管8膨胀贴合钢管1；
D、采用一个感应加热圈19首先对首端法兰2的外圆部位静置间隔感应加热，依据热熔胶7融化温度设定持续时间进行2次加热，第一次加热10秒，然后停止加热2分钟，至首端法兰2与钢管1焊接处温度达到热熔胶融化温度的40％，然后再进行第二次加热10秒，使得热熔胶7融化并粘接首端法兰2部分的塑料管8与钢管1；加热完首端法兰2后，将此感应加热圈19匀速向末端法兰3运动，速度依据热熔胶7融化温度设定，以使感应加热圈19经过处的热熔胶7融化并粘接塑料管8与钢管1；当感应加热圈19运动至末端法兰3处时，静置不动，采用加热首端法兰2的方法加热末端法兰3。
E、冷却充分使塑料管8与钢管1内壁通过热熔胶7复合为一体后排出压缩空气，拆除密封充气夹具16与工艺套14，切除塑料管伸出端13，完成生产。
在本实施例中，塑料管8的外径等于或略小于钢管1内径，从而使得步骤B能较快的完成，塑料管8主要通过压缩空气与钢管1内壁贴合，在卸压后，塑料管8依靠热熔胶7与钢管1粘接在一起形成复合管。本实施例的加热速度较快，能快速的完成生产，对于法兰内外径相差较小的法兰式衬塑复合钢管尤为适用。
实施例二
A、在钢管1的两端分别焊接上首端法兰2和末端法兰3；
B、将外壁设置有一层热熔胶7的塑料管8一端切口，塑料管8的外径等于或略大于钢管1内径，通过切口与夹具11连接，利用牵引设备上的牵引绳12拉动夹具11使得塑料管8通过模具10进行减径，同时穿入钢管1，并使首端法兰2与末端法兰3的外侧分别伸出长度与工艺套14相适配的塑料管伸出端13，分别将两个工艺套14与首端法兰2和末端法兰3进行连接，使塑料管伸出端13置于工艺套14中，工艺套14通过法兰和螺栓15与首端法兰2和末端法兰3相连；
C、用密封充气夹具16将两端工艺套14中的塑料管伸出端13进行密封，同时通过密封充气夹具16中的充气管18向塑料管8内通入压缩空气，使得塑料管8膨胀贴合钢管1；
D、采用一个感应加热圈19首先对首端法兰2的外圆部位静置间隔感应加热，依据热熔胶7融化温度设定持续时间进行2次加热，第一次加热90秒，然后停止加热3分钟，至首端法兰2与钢管1焊接处温度达到热熔胶融化温度的80％，然后再进行第二次加热90秒，以使得热熔胶7融化并粘接首端法兰2部分的塑料管8与钢管1；加热完首端法兰2后，同时将两个感应加热圈19向末端法兰3匀速运动，速度依据热熔胶7融化温度设定，以使感应加热圈19经过处的热熔胶7融化并粘接塑料管8与钢管1；当运动方向后面的一个感应加热圈19运动至末端法兰3处时，静置不动，采用加热首端法兰2的方法加热末端法兰3；
E、冷却充分使塑料管8与钢管1内壁通过热熔胶7复合为一体后排出压缩空气，拆除密封充气夹具16与工艺套14，切除塑料管伸出端13，完成生产。
在本实施例中，塑料管8的外径等于或略大于钢管1内径，在步骤B的穿管过程中，需要将塑料管8首先穿过模具10，使得其外径暂时变小，从而能穿入钢管1，此方法可以有效的提高本发明的产品质量。在步骤D中，在匀速运动加热钢管1的过程中同时使用了两个感应加热圈19，使得加热效率提高，从而有效的提高的生产效率。本实施例的加热时间较长，尤其适用于法兰内外径相差较大的法兰式衬塑复合钢管。
Claims (4)
1.法兰式衬塑复合钢管生产方法，包括以下步骤：
A、在钢管(1)两端分别焊接上首端法兰(2)和末端法兰(3)；
B、将外壁设置有一层热熔胶(7)的塑料管(8)穿入钢管(1)；
C、将塑料管(8)两端密封，向塑料管(8)内通入压缩空气，使得塑料管(8)外壁与钢管(1)内壁贴紧；
D、采用感应加热圈(19)进行分段式加热，所述分段式加热包括：
采用一个感应加热圈(19)对钢管(1)上首端法兰(2)和末端法兰(3)的外圆部位静置感应加热10～90秒，停止加热1-3分钟，至首端法兰(2)和末端法兰(3)内壁焊接处的温度达到热熔胶(7)熔化温度的40％-60％，然后再加热至热熔胶(7)熔化并将塑料管(8)粘接在钢管(1)内壁；
采用感应加热圈(19)对钢管(1)加热，并使钢管(1)与感应加热圈(19)相对匀速运动，直至塑料管(8)上的热熔胶(7)熔化并粘接在钢管(1)内壁；
E、钢管(1)与塑料管(8)充分冷却后排出压缩空气，完成生产。
2.如权利要求1所述的法兰式衬塑复合钢管生产方法，其特征在于：所述分段式加热采用以下顺序进行：首先用一个感应加热圈(19)对首端法兰(2)加热；然后采用两个感应加热圈(19)对钢管(1)加热，钢管(1)与感应加热圈(19)相对匀速运动，使两个感应加热圈(19)从首端法兰(2)运动至末端法兰(3)，控制运动速度使感应加热圈(19)能够加热熔化所经过钢管(1)段的热熔胶(7)；当后一个感应加热圈(19)运动至末端法兰(3)时，使用此感应加热圈(19)加热末端法兰(3)。
3.如权利要求1所述的法兰式衬塑复合钢管生产方法，其特征在于：在步骤B中，在将塑料管(8)穿入钢管(1)后，还需在首端法兰(2)与末端法兰(3)的外侧分别留出长度与工艺套(14)相适配的塑料管伸出端(13)，然后在首端法兰(2)与末端法兰(3)上分别连接工艺套(14)，工艺套(14)内径与塑料管(8)外径相适配；在步骤C中，塑料管(8)通过在两端的塑料管伸出端(13)中设置与塑料管(8)内径相适配的密封充气夹具(16)进行密封。
4.如权利要求1、2或3所述的法兰式衬塑复合钢管生产方法，其特征在于：在步骤B中，所采用的塑料管(8)外径大于等于钢管(1)内径，塑料管(8)首先通过模具(10)使其外径减少至小于等于钢管(1)的内径，同时将外径减小后的塑料管(8)穿入钢管(1)。
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