CN102818091A - 用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管件接头装置，旨在提供一种用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件及焊接方法。该电熔管件包括内部预埋了电阻丝的塑料的电熔套筒，其两端为用于插入待连接复合管的承插式结构；所述电熔套筒的外表面环设波纹结构；在电熔套筒的外部有一个包围式的卡箍，卡箍的内壁具有与电熔套筒外表面上波纹结构相配合的形状以使得两者能够紧密贴合。本发明的卡箍增强了接头的环向强度的同时，完整地限制了电熔管件在焊接过程中的径向变形，易于在焊接工程中产生熔融区压力；避免了卡齿式机械连接结构对管材表面的机械损伤以及套接式连接结构可能由于应力松弛造成的松动；降低了接头生产成本，制造容易，生产效率高，安装方便快捷。

Description

用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件及焊接方法

技术领域

本发明涉及一种管件接头装置，用来连接一种内层为塑料，中间层为增强件，外层为塑料的复合管（如钢丝缠绕增强塑料复合管、玻璃纤维或芳纶缠绕增强塑料复合管、冲孔钢板增强塑料复合管等）。

背景技术

钢丝缠绕增强塑料复合管、玻璃纤维或芳纶缠绕增强塑料复合管、冲孔钢板增强塑料复合管目前主要以机械连接方法为主。机械连接件通常为金属材料，具有高强度的同时，往往难以避免地会带来腐蚀问题。对于在强腐蚀环境下替换金属管道使用的塑料增强复合管，其金属连接接头往往难以满足耐腐蚀性要求。此外，机械连接通常需要施加较大的预紧力以满足密封要求，但随时间增加，由于塑料的蠕变和松弛特性，将使密封面的密封压力下降，造成密封失效。因而，机械密封无法满足塑料增强复合管长时安全性的要求。

电熔焊接是在塑料管道中被广泛应用的连接技术，目前已被引入用于连接低压条件下使用的各类复合管。由于使用压力较低，因而所采用的电熔管件为纯塑料管件。当复合管压力上升到一定压力等级至中高压时，纯塑料管件可能无法承担由内压引起的轴向或环向应力。为使管件承压能力与管材相匹配，复合管所用电熔管件必须采用增强型管件，以满足接头强度的要求。

目前已公布的增强管件包括编织钢丝网骨架增强管件、冲孔钢板增强管件等，这类增强管件是将钢丝网骨架、冲孔钢板等形式的增强件包覆在管件中。这类增强管件一般先在模具内注塑生产出管件内层主体，之后将增强件装配于内层管件主体外壁面，再将装配完毕的管件内层主体安置于另一滚塑机中以使管件外壁成型。整套成型工艺的工艺参数繁多，工艺流程复杂，生产难度大，生产成本高，生产效率低。

此外，由于研究对电熔焊接过程强度形成机理尚不清晰，因而现有的电熔管件结构均未考虑焊接中对管件变形进行限制。实际上若电熔焊接过程焊接界面压力不足，即使超过了熔融温度，管材外表面和套筒内表面也无法实现连接。现有的电熔增强管件内嵌于管件内部，无法根据焊接需要提供预应力，因而其焊接过程管件会逐渐向外膨胀，导致焊接界面压力不足，极易产生焊接界面的虚焊，降低了电熔焊接可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服和避免上述现有技术中存在的问题和不足，进而提供一种安全可靠、生产效率高、现场安装方便的用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件及焊接方法。

本发明解决技术问题的方案是：

提供一种用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件，包括内部预埋了电阻丝的塑料的电熔套筒，其两端为用于插入待连接复合管的承插式结构；所述电熔套筒的外表面环设波纹结构；在电熔套筒的外部有一个包围式的卡箍，卡箍的内壁具有与电熔套筒外表面上波纹结构相配合的形状以使得两者能够紧密贴合。

本发明中，所述卡箍的横截面呈Ω状，通过螺栓或铰链实现固定连接。

本发明中，所述卡箍具有两个对称的部件，每个部件的横截面均呈Ω状，可通过冲压成型，两个卡箍通过螺栓或铰链实现固定连接。

本发明中，所述卡箍的最小壁厚δ_min按如下公式确定：

式中：p_i为待连接复合管的设计压力，[σ]为卡箍材料的许用应力，按照GB150-2011选取，R为待连接复合管的外半径。

本发明中，所述电熔套筒外表面的波纹结构中，构成波纹结构的单体的截面呈半椭圆形、半圆形、矩形或梯形，相应的卡箍做出与其配套的结构形式。

本发明进一步提供了用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件的焊接方法，包括以下步骤：

（1）将待连接复合管的端部进行表面清理和刮削氧化皮的预处理，然后插入至电熔套筒的两端；

（2）将作为增强件的卡箍装配于电熔套筒外部，并通过螺栓或铰链固定，使卡箍紧紧包裹于电熔套筒外侧，使电熔套筒外壁产生预压缩；

（3）将电熔套筒中预先埋设的电阻丝接通电源，按照常规的焊接工艺实施焊接，使电阻丝加热熔融待连接复合管外壁与电熔套筒内壁，直至焊接结束；

所述电熔套筒的两端为用于插入待连接复合管的承插式结构；电熔套筒的外表面环设波纹结构；包围式的卡箍作为增强件，其内壁具有与电熔套筒外表面上波纹结构相配合的形状以使得两者能够紧密贴合。

本发明的电熔管件与传统的电熔管件的结构相似：采用两端承插式的结构，在管件内部预埋有电阻丝。所不同的是，在管件外壁上有若干凸起的波纹（或凹槽）；连接件为一对称的两个Ω状卡箍，通过螺栓其他紧固装置连接在一起，卡箍的内壁上设有与电熔管件外壁上相对应的凹槽（或凸起的波纹）。卡箍套接并固定在电熔套筒的外壁上，包裹了电熔套筒接线柱之间部分的主体区域。将管材装配于电熔套筒内部，在开始进行焊接之前，将卡箍拧紧包裹于电熔套筒外壁，使得电熔套筒外壁与卡箍内壁贴紧或产生一定的预压缩。从而在电熔焊接过程，卡箍可以限制电熔套筒向外膨胀，从而使焊接界面产生足够的焊接压力。焊接结束以后，卡箍与电熔套筒的凹凸配合可以使其承担电熔套筒的轴向载荷而不会产生应力集中。

与传统的纯塑料或增强的电熔管件相比，本发明的有益效果是：

（1）卡箍增强了接头的环向强度的同时，完整地限制了电熔管件在焊接过程中的径向变形，易于在焊接工程中产生熔融区压力；

（2）通过卡箍内壁凹槽（或凸起的波纹）与塑料管件或凸起的波纹（或凹槽）相互配合增强了接头轴向强度，避免了卡齿式机械连接结构对管材表面的机械损伤以及套接式连接结构可能由于应力松弛造成的松动；

（3）这种增强卡环外置安装的方式降低了接头生产成本，制造容易，生产效率高，且安装过程只是在一般电熔管件外壁安装机械连接件，安装方便快捷。

附图说明

图1为本发明的外形图，图中卡环的卡槽截面为半圆形。

图2为本发明的轴向截面图，图中卡环的卡槽截面为半圆形。

具体实施方式

本实施例中，用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件，包括内部预埋了电阻丝的塑料的电熔套筒，其两端为用于插入待连接复合管的承插式结构；所述电熔套筒的外表面环设波纹结构；在电熔套筒的外部有一个包围式的卡箍，卡箍的内壁具有与电熔套筒外表面上波纹结构相配合的形状以使得两者能够紧密贴合。

如图1和图2所示。卡箍由两个对称的半圆柱形结构组成，两个对称的半圆柱形结构可以采用多种方式进行连接，如一端采用铰链连接，另一端采用螺栓螺母，其优点是安装较方便；或两端均采用螺栓螺母连接，其优点是两端结构完全相同，制造方便。当然，卡箍的可以是一体的结构，其横截面呈Ω状，通过螺栓或铰链实现固定连接。

电熔套筒外表面的波纹结构中，构成波纹结构的单体的截面可以为半椭圆形、半圆形、矩形、梯形等，卡箍内壁的形状相应地与管件进行配套。

本发明通过塑料的电熔套筒承担密封的功能，通过外置的卡箍承担机械加强以及提供焊接压力的功能。由于电熔套筒套接在复合管外面，只承担了很小一部分环向载荷，因此，只需保证卡箍轴向强度不小于管材即可。卡箍最小壁厚按如下公式确定：

式中：p_i为复合管的设计压力，[σ]为卡箍材料的许用应力（按GB150-2011选取），R为复合管外半径。

为限制电熔焊接过程的管件变形，实现对电熔焊接过程焊接界面压力的控制，本发明具体焊接实施过程需按如下步骤实施：

（1）将待连接复合管的端部进行表面清理和刮削氧化皮的预处理，然后插入至电熔套筒的两端；

（2）将作为增强件的卡箍装配于电熔套筒外部，并通过螺栓或铰链固定，使卡箍紧紧包裹于电熔套筒外侧，使电熔套筒外壁产生预压缩；

（3）将电熔套筒中预先埋设的电阻丝接通电源，按照常规的焊接工艺实施焊接，使电阻丝加热熔融待连接复合管外壁与电熔套筒内壁，直至焊接结束。

Claims (6)

1.一种用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件，包括内部预埋了电阻丝的塑料的电熔套筒，其两端为用于插入待连接复合管的承插式结构；其特征在于，所述电熔套筒的外表面环设波纹结构；在电熔套筒的外部有一个包围式的卡箍，卡箍的内壁具有与电熔套筒外表面上波纹结构相配合的形状以使得两者能够紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的电熔管件，其特征在于，所述卡箍的横截面呈Ω状，通过螺栓或铰链实现固定连接。

3.根据权利要求1所述的电熔管件，其特征在于，所述卡箍具有两个对称的部件，每个部件的横截面均呈Ω状，并通过螺栓或铰链实现固定连接。

4.根据权利要求1至3任意一项中所述的电熔管件，其特征在于，所述卡箍的最小壁厚δ_min按如下公式确定：

式中：p_i为待连接复合管的设计压力，[σ]为卡箍材料的许用应力，R为待连接复合管的外半径。

5.根据权利要求1至3任意一项中所述的电熔管件，其特征在于，所述电熔套筒外表面的波纹结构中，构成波纹结构的单体的截面呈半椭圆形、半圆形、矩形或梯形。

6.一种用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将待连接复合管的端部进行表面清理和刮削氧化皮的预处理，然后插入至电熔套筒的两端；

（2）将作为增强件的卡箍装配于电熔套筒外部，并通过螺栓或铰链固定，使卡箍紧紧包裹于电熔套筒外侧，使电熔套筒外壁产生预压缩；

（3）将电熔套筒中预先埋设的电阻丝接通电源，按照常规的焊接工艺实施焊接，使电阻丝加热熔融待连接复合管外壁与电熔套筒内壁，直至焊接结束；

所述电熔套筒的两端为用于插入待连接复合管的承插式结构；电熔套筒的外表面环设波纹结构；包围式的卡箍作为增强件，其内壁具有与电熔套筒外表面上波纹结构相配合的形状以使得两者能够紧密贴合。

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