CN102673026B - 衬塑复合钢管的生产方法及其生产工装 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种避免使内衬塑料管表面出现皱纹质量缺陷的衬塑复合钢管的生产方法及其生产工装。该方法主要是利用感应加热圈对钢管进行加热的同时向塑料管内喷入水雾，利用水雾可以降低塑料管内气体的温度，从而对塑料管内壁表面进行冷却，使塑料管外壁热熔胶被充分加热熔化时，有效控制塑料管被加热软化的程度，从而降低了内衬塑料管的流动性，避免了其在压缩空气的压力作用下发生因塑料流动而形成皱纹的质量缺陷；同时可适度提高钢管被感应加热的温度，从而使热熔胶充分熔化，确保钢管与塑料管之间通过热熔胶复合粘接的质量。适合在复合钢管生产领域推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及复合钢管生产领域，尤其是一种衬塑复合钢管的生产方法及其生产工装。
背景技术
现有技术中，采用电磁感应加热技术生产衬塑复合钢管的方法如下所述：首先，将外壁共挤涂覆有一层热熔胶的聚乙烯塑料管穿入钢管内，然后用密封夹具密封塑料管的两端，并利用两端密封夹具同时向塑料管内通入压缩空气，将塑料管压紧贴合在钢管内壁，接着采用电磁感应加热钢管，使钢管与感应加热圈相对匀速运行移动，控制其运行移动的速度，钢管内壁被加热至热熔胶熔化的温度，从而使与钢管内壁紧贴的塑料管外壁热熔胶熔化并与钢管内壁充分浸润、粘合，从而通过热熔胶层将塑料管与钢管内壁粘接并复合在一起。
由于热熔胶的熔点约为120℃；高密度聚乙烯熔点约为131℃，软化点约为125℃；线性低密度聚乙烯熔点为120℃～125℃，从上述数据可以得知，热熔胶与聚乙烯塑料的熔点及软化点很接近，采用现有技术所述的电磁感应加热技术生产衬塑复合钢管的过程中，当钢管内壁被加热至热熔胶熔化温度，涂覆在塑料管外壁的热熔胶被熔化的同时，内衬聚乙烯塑料管也会被加热软化，另外，内衬塑料管的管壁厚度不均匀且塑料管前后的温度存在偏差，在压缩空气的压力作用下，被加热软化的塑料管易发生从管壁较厚部位向较薄部位或从温度较高部位向较低部位流动，从而使内衬塑料管表面出现皱纹质量缺陷，特别是生产DN100～DN500较大规格的衬塑复合钢管及法兰连接的衬塑复合钢管时，由于大规格的内衬塑料管在相同压缩空气的内压条件下，其管壁内的环应力较小规格的内衬塑料管的环应力大，被加热软化的内衬塑料管壁更易发生流动，使内衬塑料管表面出现皱纹质量缺陷，再者，法兰连接的衬塑复合钢管由于感应加热圈内径与钢管外径的间距较大，将钢管加热至所需温度需控制感应加热圈以较慢的速度穿过钢管，因此完成对整支钢管加热需要的时间比普通非法兰连接衬塑复合钢管需要加热的时间长，从而导致被加热的钢管表面高温向内壁热传导的时间增长，内衬塑料管更易过热软化，且由于在加热钢管的过程中塑料管内的压缩空气受热膨胀，导致内压迅速增大，从而使内衬塑料管壁内的环应力迅速增大；因此，出现该皱纹质量缺陷的现象尤为明显，从而导致产品合格率低，生产成本升高，造成资源浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种避免使内衬塑料管表面出现皱纹质量缺陷的衬塑复合钢管的生产方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该衬塑复合钢管的生产方法，包括以下步骤：
A、将外壁设置有一层热熔胶的塑料管穿入钢管；
B、将塑料管两端密封，并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；
C、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上，在对钢管进行加热的同时向塑料管内喷入水雾；
D、完成对整个钢管加热后，使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B中，利用充气密封夹具和带有安全阀的排气密封夹具将塑料管两端密封，通过充气密封夹具向塑料管内通入压缩空气，并设置安全阀的自动开启压力值，使塑料管内的气体压力保持在0.05～0.15MPa。
进一步的是，在步骤D中，完成对整个钢管加热后，停止向塑料管内喷入水雾，继续对塑料管内通入压缩空气并维持塑料管内的压力10～30秒，然后喷水冷却钢管。
本发明还提供了一种用于生产衬塑复合钢管的生产工装，包括用于将塑料管两端分别密封的充气密封夹具和排气密封夹具，所述充气密封夹具上设置有用于向塑料管内喷入水雾的喷雾结构。
进一步的是，还包括连接在钢管两端的工艺套，工艺套的内径与塑料管的外径相匹配，充气密封夹具和排气密封夹具分别对工艺套内的塑料管伸出端进行密封。
进一步的是，所述充气密封夹具包括右支撑筒，右支撑筒上套装有右橡胶密封圈，在右支撑筒的一端设置有右外端盖，另一端设置有右内端盖，所述右外端盖、右内端盖将右橡胶密封圈的两端与右支撑筒固定在一起，在右支撑筒与右橡胶密封圈中部相对应的位置开有右通气孔，在右外端盖上固定有充气连接件，充气连接件一端设置有右连接杆，右连接杆依次穿过右外端盖、右支撑筒、右内端盖，所述右连接杆的外表面、右支撑筒的内表面以及右外端盖的内表面、右内端盖的内表面围成封闭的右密封空腔，所述充气连接件上设置有右密封充气接口和充气接口，还包括用于连通右密封充气接口与右密封空腔的右密封气体通道，以及连通充气接口与塑料管内腔的充气通道。
进一步的是，所述喷雾结构包括设置在充气连接件上的进水接口，以及连通进水接口与充气通道的进水通道。
进一步的是，所述进水通道与充气通道的连接处的形状为间距小于1mm的环形。
进一步的是，所述排气密封夹具包括左支撑筒，左支撑筒上套装有左橡胶密封圈，在左支撑筒的一端设置有左外端盖，另一端设置有左内端盖，所述左外端盖、左内端盖将左橡胶密封圈的两端与左支撑筒固定在一起，在左支撑筒与左橡胶密封圈中部相对应的位置开有左通气孔，在左外端盖上固定有排气连接件，排气连接件一端设置有左连接杆，左连接杆依次穿过左外端盖、左支撑筒、左内端盖，所述左连接杆的外表面、左支撑筒的内表面以及左外端盖的内表面、左内端盖的内表面围成封闭的左密封空腔，所述排气连接件上设置有左密封充气接口和安全阀，还包括用于连通左密封充气接口与左密封空腔的左密封气体通道，以及连通安全阀与塑料管内腔的排气通道，所述安全阀上设置有排气口。
进一步的是，所述排气通道上设置有压力表接口。
本发明的有益效果是：在利用感应加热圈对钢管进行加热的同时向塑料管内喷入水雾，利用水雾吸热可以降低塑料管内气体的温度，从而对塑料管内壁表面进行冷却，使塑料管外壁热熔胶被充分加热熔化时，有效控制塑料管被加热软化的程度，从而降低了内衬塑料管的流动性，避免了其在压缩空气的压力作用下发生因塑料流动而形成皱纹的质量缺陷；同时可适度提高钢管被感应加热的温度，从而使热熔胶充分熔化，确保钢管与塑料管之间通过热熔胶复合粘接的质量，更加有效地避免了钢管与塑料管出现分离脱层的现象，提高了衬塑复合钢管的产品质量及合格率，从而节约资源，降低生产成本。
附图说明
图1是本发明用于生产衬塑复合钢管的生产工装的结构示意图；
图2是本发明A局部结构示意图；
图中标记为：钢管1、感应加热圈2、塑料管3、右支撑筒401、右橡胶密封圈402、右外端盖403、右内端盖404、右通气孔405、充气连接件406、右连接杆407、右密封空腔408、右密封充气接口409、充气接口410、右密封气体通道411、充气通道412、进水接口413、进水通道414、左支撑筒501、左橡胶密封圈502、左外端盖503、左内端盖504、左通气孔505、排气连接件506、左连接杆507、左密封空腔508、左密封充气接口509、排气口510、左密封气体通道511、排气通道512、安全阀513、压力表接口514、工艺套6。
具体实施方式
在衬塑复合钢管的生产过程中，为了解决内衬塑料管表面出现皱纹质量缺陷的问题，本发明采用了如下所述的衬塑复合钢管的生产方法，具体包括以下步骤：
A、将外壁设置有一层热熔胶的塑料管3穿入钢管1，塑料管3的外径应该与钢管1的内径相适配，不能过大也不能过小；
B、将塑料管3两端密封，使得塑料管3外壁与钢管1内壁贴紧；
C、采用感应加热圈2对钢管1进行加热，直至塑料管3上的热熔胶融化并粘接在钢管1内壁上，在对钢管1进行加热的同时向塑料管3内喷入水雾，利用水雾吸热可以降低塑料管3内气体的温度，从而对塑料管3内壁表面进行冷却，使塑料管3外壁热熔胶被充分加热熔化时，有效控制塑料管3被加热软化的程度，从而降低了内衬塑料管3的流动性，避免了其在压缩空气的压力作用下发生因塑料流动而形成皱纹的质量缺陷；同时可适度提高钢管1被感应加热的温度，从而使热熔胶充分熔化，确保钢管1与塑料管3之间通过热熔胶复合粘接的质量，更加有效地避免了钢管1与塑料管3出现分离脱层的现象，提高了衬塑复合钢管的产品质量及合格率，从而节约资源，降低生产成本，另外，向塑料管3内喷水雾的水量较小时可以采用连续喷入的方式，也可以采用较大的水量每隔30～60秒间断喷入水雾的方式，每次间断喷水雾的时间持续1～10秒，一般情况下，为方便操作采用连续喷入的方式；
D、完成对整个钢管1加热后，使钢管1与塑料管3充分冷却后排出压缩空气，完成生产。
在上述实施方式过程中，在步骤B中，将塑料管3两端密封可以采用密封圈密封、承插联接密封、密封胶密封之类的方式实现，作为优选的方式是：利用充气密封夹具和带有安全阀513的排气密封夹具将塑料管3两端密封，通过充气密封夹具向塑料管3内通入压缩空气，并设置安全阀513的自动开启压力值，使塑料管3内的气体压力保持在0.05～0.15MPa，通过安全阀513能够有效避免塑料管3内的气体压力过高，从而防止内衬塑料管壁内的环应力迅速增大，避免出现皱纹质量缺陷，另外，使塑料管3内的压来保持在0.05～0.15MPa，在此压力下，生产出来的衬塑复合钢管，产品质量及合格率都有较大提高。
进一步的，在步骤D中，完成对整个钢管1加热后，停止向塑料管3内喷入水雾，继续对塑料管3内通入压缩空气并维持塑料管3内的压力10～30秒，然后喷水冷却钢管1使热熔胶固化，从而通过热熔胶将塑料管3与钢管1复合为一体，避免了钢管1与塑料管3出现分离脱层的现象，提高了衬塑复合钢管的产品质量及合格率。
本发明还提供了一种采用上述生产方法生产衬塑复合钢管的生产工装，具体包括用于将塑料管3两端分别密封的充气密封夹具和排气密封夹具，所述充气密封夹具上设置有用于向塑料管3内喷入水雾的喷雾结构。通过在充气密封夹具上设置有用于向塑料管3内喷入水雾的喷雾结构，在利用感应加热圈2对钢管1进行加热时，利用喷雾结构向塑料管3内喷入水雾，水雾吸热可以降低塑料管3内气体的温度，从而对塑料管3内壁表面进行冷却，使塑料管3外壁热熔胶被充分加热熔化时，有效控制塑料管3被加热软化的程度，从而降低了内衬塑料管3的流动性，避免了其在压缩空气的压力作用下发生因塑料流动而形成皱纹的质量缺陷；同时可适度提高钢管1被感应加热的温度，从而使热熔胶充分熔化，确保钢管1与塑料管3之间通过热熔胶复合粘接的质量，更加有效地避免了钢管1与塑料管3出现分离脱层的现象，提高了衬塑复合钢管的产品质量及合格率，从而节约资源，降低生产成本
进一步的是，还包括连接在钢管1两端的工艺套，工艺套的内径与塑料管3的外径相匹配，充气密封夹具和排气密封夹具分别对工艺套内的塑料管3伸出端进行密封，在密封过程中，先在钢管1两端安装工艺套，然后将充气密封夹具和排气密封夹具分别装入塑料管3，通过在生产过程中设置充气密封夹具、排气密封夹具与工艺套的配合关系，使充气密封夹具、排气密封夹具的密封部位位于工艺套内的塑料管3伸出端内，从而使得塑料管3被密封，工艺套为一管状结构，其作用为增强塑料管3的强度以便于密封。在生产过程中，由于充气密封夹具、排气密封夹具均是设置在塑料管3伸出端，在加热的过程中，即使充气密封夹具、排气密封夹具会由于塑料管3力学性能下降而损伤塑料管3，也仅仅局限于塑料管3伸出端，对钢管1内的塑料管3没有任何影响，在生产结束后，切除塑料管3伸出端即可。
在上述实施方式中，所述充气密封夹具可以采用密封圈密封、承插联接密封、密封胶密封之类的方式实现，作为优选的方式是：所述充气密封夹具包括右支撑筒401，右支撑筒401上套装有右橡胶密封圈402，在右支撑筒401的一端设置有右外端盖403，另一端设置有右内端盖404，所述右外端盖403、右内端盖404将右橡胶密封圈402的两端与右支撑筒401固定在一起，在右支撑筒401与右橡胶密封圈402中部相对应的位置开有右通气孔405，在右外端盖403上固定有充气连接件406，充气连接件406一端设置有右连接杆407，右连接杆407依次穿过右外端盖403、右支撑筒401、右内端盖404，所述右连接杆407的外表面、右支撑筒401的内表面以及右外端盖403的内表面、右内端盖404的内表面围成封闭的右密封空腔408，所述充气连接件406上设置有右密封充气接口409和充气接口410，还包括用于连通右密封充气接口409与右密封空腔408的右密封气体通道411，以及连通充气接口410与塑料管3内腔的充气通道412。这种充气密封夹具的工作原理如下：首先，在右密封充气接口409和充气接口410上分别连接压缩空气管，接着压缩空气沿着右密封气体通道411进入到右密封空腔408内，以及压缩空气沿着充气通道412进入到塑料管3内腔，随着右密封腔内的压缩空气逐渐增多，使橡胶密封圈中部膨胀与塑料管3内壁紧紧贴合，起到密封的作用，这种充气密封结构密封效果好，不容易漏气。
所述喷雾结构也可以采用多种实施方式实现，譬如，在连接件上安装一根喷管，喷管一端伸入塑料管3内，喷管上设置水雾化装置，作为优选的方式是：所述喷雾结构包括设置在充气连接件406上的进水接口413，以及连通进水接口413与充气通道412的进水通道414，该结构利用压缩空气可以直接将水雾化，只需设置一个与充气通道412连通的进水通道414即可，结构非常简单，能够大大降低成本。为了提高水雾化的效果，将进水通道414与充气通道412的连接处的形状设置为间距小于1mm的环形，水流经过此处后变成细小的水滴，在经过压缩空气的雾化后，可以大大提高水雾化效果。
另外，所述排气密封夹具也可以采用密封圈密封、承插联接密封、密封胶密封之类的方式实现，作为优选的方式是：所述排气密封夹具包括左支撑筒501，左支撑筒501上套装有左橡胶密封圈502，在左支撑筒501的一端设置有左外端盖503，另一端设置有左内端盖504，所述左外端盖503、左内端盖504将左橡胶密封圈502的两端与左支撑筒501固定在一起，在左支撑筒501与左橡胶密封圈502中部相对应的位置开有左通气孔505，在左外端盖503上固定有排气连接件506，排气连接件506一端设置有左连接杆507，左连接杆507依次穿过左外端盖503、左支撑筒501、左内端盖504，所述左连接杆507的外表面、左支撑筒501的内表面以及左外端盖503的内表面、左内端盖504的内表面围成封闭的左密封空腔508，所述排气连接件506上设置有左密封充气接口509和安全阀513，还包括用于连通左密封充气接口509与左密封空腔508的左密封气体通道511，以及连通安全阀513与塑料管3内腔的排气通道512，安全阀513上设置有排气口510，这种排气密封夹具的工作原理如下：首先，在左密封充气接口509连接压缩空气管，接着压缩空气沿着左密封气体通道511进入到左密封腔508内，随着右密封腔内的压缩空气逐渐增多，使橡胶密封圈中部膨胀与塑料管3内壁紧紧贴合，起到密封的作用，这种充气密封结构密封效果好，不容易漏气，当塑料管3内的压力超过安全阀设定限制塑料管内气体压力的数值时，安全阀513自动开启并从排气口510进行排气泄压，有效避免塑料管3内的气体压力过高，从而防止内衬塑料管壁内的环应力迅速增大，避免出现皱纹质量缺陷，当整个衬塑复合钢管1加工完成后，通过左密封充气接口509和右密封充气接口409所连接的压缩空气管路，将左密封腔508和右密封腔408内的压缩空气卸压，解除橡胶密封圈对塑料管3两端的密封。为了方便设定安全阀自动开启压力的数值和及时准确的了解塑料管3内的气压变化，在排气通道512上设置有压力表接口514，通过在压力表接口514上连接压力表，工作人员可以根据压力表的读数很方便设定安全阀自动开启压力的数值和及时准确的了解塑料管3内的气压变化。
Claims (5)
1.用于生产衬塑复合钢管的生产工装，其特征在于：包括用于将塑料管(3)两端分别密封的充气密封夹具和排气密封夹具，所述充气密封夹具上设置有用于向塑料管(3)内喷入水雾的喷雾结构；还包括连接在钢管(1)两端的工艺套(6)，工艺套(6)的内径与塑料管(3)的外径相匹配，充气密封夹具和排气密封夹具分别对工艺套(6)内的塑料管(3)伸出端进行密封；所述充气密封夹具包括右支撑筒(401)，右支撑筒(401)上套装有右橡胶密封圈(402)，在右支撑筒(401)的一端设置有右外端盖(403)，另一端设置有右内端盖(404)，所述右外端盖(403)、右内端盖(404)将右橡胶密封圈(402)的两端与右支撑筒(401)固定在一起，在右支撑筒(401)与右橡胶密封圈(402)中部相对应的位置开有右通气孔(405)，在右外端盖(403)上固定有充气连接件(406)，充气连接件(406)一端设置有右连接杆(407)，右连接杆(407)依次穿过右外端盖(403)、右支撑筒(401)、右内端盖(404)，所述右连接杆(407)的外表面、右支撑筒(401)的内表面以及右外端盖(403)的内表面、右内端盖(404)的内表面围成封闭的右密封空腔(408)，所述充气连接件(406)上设置有右密封充气接口(409)和充气接口(410)，还包括用于连通右密封充气接口(409)与右密封空腔(408)的右密封气体通道(411)，以及连通充气接口(410)与塑料管(3)内腔的充气通道(412)。
2.如权利要求1所述的用于生产衬塑复合钢管的生产工装，其特征在于：所述喷雾结构包括设置在充气连接件(406)上的进水接口(413)，以及连通进水接口(413)与充气通道(412)的进水通道(414)。
3.如权利要求2所述的用于生产衬塑复合钢管的生产工装，其特征在于：所述进水通道(414)与充气通道(412)的连接处的形状为间距小于1mm的环形。
4.如权利要求3所述的用于生产衬塑复合钢管的生产工装，其特征在于：所述排气密封夹具包括左支撑筒(501)，左支撑筒(501)上套装有左橡胶密封圈(502)，在左支撑筒(501)的一端设置有左外端盖(503)，另一端设置有左内端盖(504)，所述左外端盖(503)、左内端盖(504)将左橡胶密封圈(502)的两端与左支撑筒(501)固定在一起，在左支撑筒(501)与左橡胶密封圈(502)中部相对应的位置开有左通气孔(505)，在左外端盖(503)上固定有排气连接件(506)，排气连接件(506)一端设置有左连接杆(507)，左连接杆(507)依次穿过左外端盖(503)、左支撑筒(501)、左内端盖(504)，所述左连接杆(507)的外表面、左支撑筒(501)的内表面以及左外端盖(503)的内表面、左内端盖(504)的内表面围成封闭的左密封空腔(508)，所述排气连接件(506)上设置有左密封充气接口(509)和安全阀(513)，还包括用于连通左密封充气接口(509)与左密封空腔(508)的左密封气体通道(511)，以及连通安全阀(513)与塑料管(3)内腔的排气通道(512)，所述有安全阀(513)上设置有排气口(510)。
5.如权利要求4所述的用于生产衬塑复合钢管的生产工装，其特征在于：所述排气通道(512)上设置有压力表接口(514)。
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