CN101988611B

CN101988611B - 超高分子量聚乙烯管道的连接方法

Info

Publication number: CN101988611B
Application number: CN 200910183662
Authority: CN
Inventors: 刘阜东; 刘海鹰; 牟其善
Original assignee: TAIZHOU SHENSHI NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TAIZHOU SHENSHI NEW MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-08-01
Filing date: 2009-08-01
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2029-08-01
Also published as: CN101988611A

Abstract

本发明涉及一种超高分子量聚乙烯管道的连接方法，对管子的端口做U型翻转，两U型翻边对接处加一密封橡胶圈，U型翻边的里面衬一圈钢环，外套一个内侧有一定锥度的钢套，通过从两边挤压两根管子的钢环，将两个U型接头从外钢套两边压入钢套，利用斜面原理，强力挤压，然后用高强度厌氧胶密封，接头部位钢件都镀锌，连接完成后再用辐射交联聚乙烯热收缩带包裹密封。本发明利用超高分子量聚乙烯管材独有的超强弹性和柔韧性，通过橡胶圈密封、锥面密封、高强度厌氧胶密封三道密封，再加高压锁紧结构、接头部位钢件镀锌、辐射交联聚乙烯热收缩带包裹密封，可耐受30MPa的压力而不泄漏，而且大幅度降低了接头材料消耗，大幅度提高了施工速度。

Description

超高分子量聚乙烯管道的连接方法

(一)技术领域：

本发明涉及管道的连接方法，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯管道的连接方法。

(二)背景技术：

超高分子量聚乙烯材料是饱和化学键大分子结构，极性很弱，普通聚乙烯管材的热熔焊和电热熔焊的连接方式完全无效。超高分子量聚乙烯管道的连接是国际性老大难问题。现有技术中，超高分子量聚乙烯管材焊接方式是在两外模之间布上加热丝，然后将结合两端口密闭在特制的内模和外模之间，高强度压紧，加热40-50分钟。这种工艺和设备是成熟的，并已在国内广泛应用。但该方法缺点是手工操作比较复杂，人为因素较多，管理难度大，经常发生问题。另外焊接时间长，一个接头全部完成要1个半小时左右，施工进度缓慢。采有普通法兰盘连接工艺业已成熟，但材料费很高，特别是承受高压时，费用更大。

此外，中国专利95214818公开了一种名为“交联聚乙烯管道接口”的专利申请用于交联聚乙烯管道的连接。该接口由橡胶密封圈，带有凹槽的螺纹母套、外螺纹套和垫片组成，螺纹母套的两端有内斜锥面，橡胶密封圈也带有外斜锥面，安装连接时，依次将垫片、外螺纹套沿管的外壁套在交联聚乙烯管道上，然后，将需要连接的管的一端插入螺纹母套的凹槽中，将另一连接管的一端插入螺纹母套另一端凹槽中，外螺纹套经垫片、密封圈后与螺纹母套采用螺纹连接。当外螺纹套与螺纹母套拧紧时，通过垫片推动密封圈，使其外斜锥面与螺纹母套的内斜锥面紧密吻合，利用橡胶密封圈的弹性使密封圈的内面和管的外壁完全密封。同时，还能利用沿着管道外壁和螺纹母套内面间渗出的压力流体加固密封圈与管道外壁的密封。该接口结构简单，连接牢固，且密封性好。但上述结构完全依赖于外螺纹套与螺纹母套的压紧橡胶密封圈实现密封，不利于在承受高压时管道的连接处的密封，有待改进。

(三)发明内容：

本发明旨在提供一种密封性能更好、耐高压的超高分子量聚乙烯管道的连接方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种内径为2R₁、壁厚为L₁、外径为Φ₁＝2(R₁+L₁)的超高分子量聚乙烯管道的连接方法，包括以下步骤：

1、制备如下结构的异形钢环及钢套备用：

钢环：为内径相同、壁厚不同的两部分所组成的一体结构，其内径略大于超高分子量聚乙烯管道外径(2mm)，壁厚较小处为钢环内环，其外径Φ₂为2(R1+L1+L2+2mm)，钢环内环的宽度为A₂，它为超高分子量聚乙烯管道壁厚L₁的2.5～3倍，壁厚较大处为钢环外环，其外径Φ₃为2(R1+2L1+L2+2mm)，钢环外环的宽度为A₁，上述A₁≥A₂；

钢套：为外径相同、壁厚不同的两部分组成的一体对称结构，外侧部壁厚不变、内径为管道外径与两倍钢环外环厚度之和，内侧部壁厚渐大、内径逐渐变小呈锥度，该锥度范围为1∶7～1∶9，外侧部内径不变处宽度与钢环壁厚较大处钢环外环的宽度A₁基本相当，呈锥度处宽度略大于钢环壁厚较小处钢环内环的宽度为A₂与壁厚为L₁之和；

2、将套有钢环的需要连接的两根内径为2R₁、壁厚L₁的超高分子量聚乙烯管道的连接端加热后连接翻转两次，形成U型翻边，翻边后，U型翻边内部间隙为L₂，翻边处的深度(内部宽度)为钢环壁厚较小处钢环内环的宽度为A₂，翻边外侧边缘的外径Φ₃＝2R₂＝2(R1+2L1+L2+2mm)；

3、将套在两根管子上的钢环的壁厚较小处(钢环内环)插入U型翻边内，通过压紧装置从两边挤压两根管子的钢环，将两个U型接头从钢套两边压入钢套并压紧锁住。

本发明利用通过压紧装置从两边挤压两根管子的钢环，将两个U型接头从钢套两边压入带有锥度的钢套，在一个非常严密的空间内，大幅度提高了密封压力和承压能力。以外钢套内圆单边的锥度是1∶8为例，轴向1个单位的纵向压力就将在径向超高管翻边与外钢套内壁之间产生约8个单位的压力。同时，它还起着一个倒锥度的锁紧作用，彻底解决了一般法兰连接管材翻边从接头部位逐渐抽出去的隐患。

进一步的技术方案为：

所述步骤3为：将套在两根管子上的钢环的壁厚较小处插入U型翻边内，在两根管子之间放置一个内径与超高分子量聚乙烯管道内径相当、外径略小于钢套最小内径的橡胶圈，通过压紧装置从两边挤压两根管子的钢环，将两个U型接头从钢套两边压入钢套并压紧锁住。

该技术方案进一步提高了密封性能。

进一步的技术方案为：

所述上述两技术方案的步骤3中，将两个U型接头从钢套两边压入钢套并压紧时，挤压力为8～15Mpa，使得锁紧力大于等于500Kg/cm。

再进一步的技术方案为：

所述步骤3后，使用高强度厌氧结构胶密封钢环与钢套之间的微小间隙。

进一步的技术方案为：

所述步骤3后，通过点焊钢环与外钢套外侧连接处使钢环与外钢套连接为一体。

又再进一步的技术方案为：

所有步骤完成后，接头部位钢件镀锌，再用辐射交联聚乙烯热缩胶带包裹密封。

本发明利用超高分子量聚乙烯管材独有的超强弹性和柔韧性，利用斜面原理，强力挤压，通过橡胶圈密封、锥面密封、高强度厌氧胶密封三道密封，再加高压锁紧结构、接头部位钢件镀锌、辐射交联聚乙烯热收缩带包裹密封，可耐受30Mpa的压力而不泄漏。

本发明不但可承受几十兆的高压，而且大幅度降低了接头材料消耗，材料费比标准钢法兰接头下降了50％还多。同时，大幅度提高了施工速度，成倍提高了现场安装速度，也降低了接头的高度，便于最后的防腐处理，是一项非常巧妙、非常可靠的超高分子量聚乙烯管材独有的连接方式。

(四)附图说明：

以下将结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明：

附图1为运用本发明连接方法的连接结构示意图。

附图1中各序号分别为：

1、超高分子量聚乙烯管；2、钢环；3、外钢套；4、橡胶圈；5、高强度厌氧结构胶；6、超高分子量聚乙烯管翻边段；7、钢环外环；8、钢环内环；9、；点焊处；

(五)具体实施方式：

参见附图，

本发明第一个实施例所示的内径为2R₁、壁厚为L₁、外径为Φ₁＝2(R₁+L₁)的超高分子量聚乙烯管道的连接方法，包括以下步骤：

1、制备如下结构的异形钢环及钢套备用：

钢环：为内径相同、壁厚不同的两部分所组成的一体结构，其内径大于超高分子量聚乙烯管道外径2mm，壁厚较小处为钢环内环，其外径Φ₂为2(R1+L1+L2+2mm)，钢环内环的宽度为A₂，它为超高分子量聚乙烯管道壁厚L₁的2.5倍，壁厚较大处为钢环外环，其外径Φ₃为2(R1+2L1+L2+2mm)，钢环外环的宽度为A₁，上述A₁＝A₂；

钢套：为外径相同、壁厚不同的两部分组成的一体对称结构，外侧部壁厚不变、内径为管道外径与两倍钢环外环厚度之和，内侧部壁厚渐大、内径逐渐变小呈锥度，该锥度为1∶7，外侧部内径不变处宽度与钢环壁厚较大处钢环外环的宽度A₁相等，呈锥度处宽度略大于钢环壁厚较小处钢环内环的宽度为A₂与壁厚为L₁之和；

本发明第二个实施例所示的内径为2R₁、壁厚为L₁、外径为Φ₁＝2(R₁+L₁)的超高分子量聚乙烯管道的连接方法，包括以下步骤：

1、制备如下结构的异形钢环及钢套备用：

钢环：为内径相同、壁厚不同的两部分所组成的一体结构，其内径大于超高分子量聚乙烯管道外径2mm，壁厚较小处为钢环内环，其外径Φ₂为2(R1+L1+L2+2mm)，钢环内环的宽度为A₂，它为超高分子量聚乙烯管道壁厚L₁的3倍，壁厚较大处为钢环外环，其外径Φ₃为2(R1+2L1+L2+2mm)，钢环外环的宽度为A₁，上述A₁比A₂大10mm；

钢套：为外径相同、壁厚不同的两部分组成的一体对称结构，外侧部壁厚不变、内径为管道外径与两倍钢环外环厚度之和，内侧部壁厚渐大、内径逐渐变小呈1∶9的锥度，外侧部内径不变处宽度与钢环壁厚较大处钢环外环的宽度A₁基本相当，呈锥度处宽度略大于钢环壁厚较小处钢环内环的宽度为A₂与壁厚为L₁之和；

3、将套在两根管子上的钢环的壁厚较小处插入U型翻边内，在两根管子之间放置一个内径与超高分子量聚乙烯管道内径相当、外径略小于钢套最小内径的橡胶圈，通过压紧装置从两边挤压两根管子的钢环将两个U型接头从钢套两边压入钢套并压紧，挤压力为8Mpa，使得锁紧力大于500Kg/cm，锁住。

本发明第三个实施例所示的内径为2R₁、壁厚为L₁、外径为Φ₁＝2(R₁+L₁)的超高分子量聚乙烯管道的连接方法，包括以下步骤：

1、制备如下结构的异形钢环及钢套备用：

钢环：为内径相同、壁厚不同的两部分所组成的一体结构，其内径大于超高分子量聚乙烯管道外径2mm，壁厚较小处为钢环内环，其外径Φ₂为2(R₁+L₁+L₂+2mm)，钢环内环的宽度为A₂，它为超高分子量聚乙烯管道壁厚L₁的2.8倍，壁厚较大处为钢环外环，其外径Φ₃为2(R₁+2L₁+L₂+2mm)，钢环外环的宽度为A₁，上述A₁比A₂大10mm；

钢套：为外径相同、壁厚不同的两部分组成的一体对称结构，外侧部壁厚不变、内径为管道外径与两倍钢环外环厚度之和，内侧部壁厚渐大、内径逐渐变小呈1∶8的锥度，外侧部内径不变处宽度小于钢环壁厚较大处钢环外环的宽度5mm，呈锥度处宽度略大于钢环壁厚较小处钢环内环的宽度为A₂与壁厚为L₁之和；

2、将套有钢环的需要连接的两根内径为2R₁、壁厚L₁的超高分子量聚乙烯管道的连接端加热后连接翻转两次，形成U型翻边，翻边后，U型翻边内部间隙为L₂，翻边处的深度(内部宽度)为钢环壁厚较小处钢环内环的宽度为A₂，翻边外侧边缘的外径Φ₃＝2R₂＝2(R₁+2L₁+L₂+2mm)；

3、将套在两根管子上的钢环的壁厚较小处插入U型翻边内，在两根管子之间放置一个内径与超高分子量聚乙烯管道内径相当、外径略小于钢套最小内径的橡胶圈，通过压紧装置从两边挤压两根管子的钢环将两个U型接头从钢套两边压入钢套并压紧，挤压力为15Mpa，使得锁紧力大于500Kg/cm，锁住。

4、使用剪切强度25Mpa的高强度厌氧结构胶密封钢环与钢套之间的微小间隙。

5、通过点焊钢环与外钢套外侧连接处使钢环与外钢套连接为一体。

6、接头部位钢件镀锌，再用辐射交联聚乙烯热缩胶带包裹密封。

上述附图及实施例仅用于说明本发明，对本发明的保护范围不构成任何限制。

当然，在本发明的发明构思下，本发明有多种实施形式，钢套的宽度和壁厚的具体规格数据也要根据管道的管径和工作压力而定，以上这些，本领域技术人员阅读本说明书后毋需付出创造性劳动即可再现出，在此就不详述了。采用上述等同替代方案当然落入了本发明的保护范围。

Claims

1.一种内径为2R₁、壁厚为L₁、外径为Φ₁＝2(R₁+L₁)的超高分子量聚乙烯管道的连接方法，包括以下步骤：

(1)、制备如下结构的异形钢环及钢套备用：

钢环：为内径相同、壁厚不同的两部分所组成的一体结构，其内径大于超高分子量聚乙烯管道外径2mm，壁厚较小处为钢环内环，其外径Φ₂为2(R₁+L₁+L₂+2mm)，其中，L₂为U型翻边内部间隙，钢环内环的宽度为A₂，它为超高分子量聚乙烯管道壁厚L₁的2.5～3倍，壁厚较大处为钢环外环，其外径Φ₃为2(R₁+2L₁+L₂+2mm)，钢环外环的宽度为A₁，上述A₁≥A₂；

(2)、将套有钢环的需要连接的两根内径为2R₁、壁厚L₁的超高分子量聚乙烯管道的连接端加热后连接翻转两次，形成U型翻边，翻边后，U型翻边内部间隙为L₂，翻边处的深度为钢环壁厚较小处钢环内环的宽度为A₂，翻边外侧边缘的外径Φ₃＝2(R₁+2L₁+L₂+2mm)；

(3)、将套在两根管子上的钢环的壁厚较小处即钢环内环插入U型翻边内，通过压紧装置从两边挤压两根管子的钢环，将两个U型接头从钢套两边压入钢套并压紧锁住。

2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯管道的连接方法，其特征在于：所述步骤(3)为：将套在两根管子上的钢环的壁厚较小处插入U型翻边内，在两根管子之间放置一个内径与R₁相当、外径略小于钢套最小内径的橡胶圈，通过压紧装置从两边挤压两根管子的钢环，将两个U型接头从钢套两边压入钢套并压紧锁住。

3.根据权利要求1～2任一所述的超高分子量聚乙烯管道的连接方法，其特征在于：所述步骤(3)后，使用高强度厌氧结构胶密封钢环与钢套之间的微小间隙。

4.根据权利要求1～2任一所述的超高分子量聚乙烯管道的连接方法，其特征在于：所述步骤(3)后，通过点焊钢环与外钢套外侧连接处使钢环与外钢套连接为一体。

5.根据权利要求1～2任一所述的超高分子量聚乙烯管道的连接方法，其特征在于：所有步骤完成后，接头部位钢件镀锌，再用辐射交联聚乙烯热缩胶带包裹密封。

6.根据权利要求1～2任一所述的超高分子量聚乙烯管道的连接方法，其特征在于：所述步骤(3)后，使用高强度厌氧结构胶密封钢环与钢套之间的微小间隙，再通过点焊钢环与外钢套外侧连接处使钢环与外钢套连接为一体，最后在接头部位钢件镀锌，再用辐射交联聚乙烯热缩胶带包裹密封。