CN106195481A - 非金属管道接头 - Google Patents

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王森
时晨
咸大鹏
王晓欣
慈胜宗
孙晓林
黄少君
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Weihai Na Chuan Tubing Co Ltd
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L21/00—Joints with sleeve or socket
    • F16L21/08—Joints with sleeve or socket with additional locking means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供一种非金属管道接头，其解决了现有海洋管道存在易腐蚀、易磨损和气密性较差的技术问题，其设有法兰和套筒，法兰与需要连接的管道对接且它们之间设有密封圈；法兰端部设有凸台，套筒套设于凸台的外周；法兰上还套设有锁环，套筒与锁环通过螺纹相连接；法兰、套筒和锁环均采用碳纤增强热塑性材料或碳纤增强热固性材料，碳纤增强热塑性材料由碳纤维、PPS或PEEK组成，碳纤增强热固性材料由碳纤维、环氧树脂或酚醛树脂或不饱和聚酯组成，本发明可广泛用于油气管道的连接。

Description

非金属管道接头
技术领域
本发明涉及一种管道接头，尤其是涉及一种非金属管道接头。
背景技术
随着人类对能源的需求，浅水海域的油气资源已经难以满足人类的需要，深海水域有着丰富的油气资源，因此，深海水域将是未来世界海洋油气开采的主要区域。受深水油气资源开发的推进，海底管线的需求日趋增多，管线与管线之间的接头是海洋管线系统的重要组成部分。
现有海洋管线的接头部分主要为钢制材料，由于海洋管道所处环境和所输送介质的影响，管线接头处容易产生腐蚀，会进一步影响管道输送时的输送质量和使用寿命，造成资源、财产损失。管道接头在保证与管道有良好的承接与密封作用的同时还必须具备耐高压、抗腐蚀、气密性好等特点。
发明内容
本发明就是针对现有海洋管道存在易腐蚀、易磨损和气密性较差的技术问题，提供一种耐腐蚀、耐磨损和气密性较好的非金属管道接头。
为此，本发明提供一种非金属管道接头，其设有法兰和套筒，法兰与需要连接的管道对接且它们之间设有密封圈；法兰端部设有凸台，套筒套设于凸台的外周；法兰上还套设有锁环，套筒与锁环通过螺纹相连接；法兰、套筒和锁环均采用碳纤增强热塑性材料或碳纤增强热固性材料，碳纤增强热塑性材料由碳纤维、PPS或PEEK组成，碳纤增强热固性材料由碳纤维、环氧树脂或酚醛树脂或不饱和聚酯组成。
优选地，法兰插管和/或锁环通过模塑成型，模塑温度为350～380℃，定型温度为0～10℃,压力为10～30MPa。
优选地，法兰插管和/或锁环4通过模压成型为预制体，模压后经固化成型，固化温度为80～200℃，压力为10～30MPa，然后冷却定型。
优选地，套筒在呈套筒形状的模具上，由碳纤带经缠绕机来回缠绕，并在缠绕过程中加热，使之成为一个实壁整体结构，然后冷却定型；缠绕层数为20～160层，缠绕角度为±(30～87)°交替缠绕，碳纤带的宽度为30～160mm，厚度为0.15～0.35mm。
优选地，密封圈由聚四氟乙烯模塑成型，模塑温度为327℃,压力为20～35MPa。
聚苯硫醚(PPS)全称为聚苯基硫醚，是分子主链中带有苯硫基的热塑性树脂，聚苯硫醚是一种结晶性的聚合物，具有机械强度高、耐高温、耐化学药品性、难燃、热稳定性好、电性能优良等优点；聚醚醚酮(PEEK)是分子主链中含有链节的线性芳香族高分子化合物，其也具备耐高温、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃、耐剥离性和耐磨等优点。
本发明通过引入碳纤增强的热塑性或热固性材料，提高了油气输送的耐腐蚀，耐高温，耐压等性能，保证较高的机械强度和较好力学性能的同时也具有一定的柔性，使管道接口间能够允许具有一定的弯曲度和位移，延长了其使用寿命；此外，本发明还具有重量轻，易于安装，密封性良好等特点，符合海上油气的输送需求。
附图说明
图1为本发明与管道连接的剖视图。
图中符号说明：
1.法兰；2.管道；3.密封圈；4.锁环；5.套筒；6.凸台。
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明用于连接管道2，其设有法兰1，法兰1与管道2对接且它们之间设有空心的密封圈3，密封圈3能到起到很好的密封作用，防止运输的油气泄漏。法兰1上套设有锁环4，锁环4的外周设有外螺纹；法兰1的端部还设有凸台6，凸台6和管道2的外周还共同套设有套筒5，套筒5的端部设有内螺纹，套筒5的内螺纹与锁环4的外螺纹相配合。
法兰1在套上锁环4后，法兰1的尾端再加工出凸台6，凸台6的尺寸与连接的管道2的尺寸相同，锁环4能够在法兰1的管部滑动，已备进行最后的螺旋连接。套筒5的端部内螺纹和锁环4的外螺纹加工时均根据API执行螺纹标准。
本发明在使用时先将套筒5套在管道2上，在管道2的尾端加工成厚壁管端形式，用于套筒5与法兰1连接时提供高圧密封。管道2与法兰1的管口之间放入密封圈3，然后进行套筒5和锁环4之间的螺旋连接，最终实现接头部件的组装。
实施例1
法兰1、锁环4和套筒5均采用碳纤增强热塑性材料，由PPS和碳纤维组成。
法兰1和锁环4通过模塑成型，模塑温度370℃，定型温度0℃,压力10MPa。
套筒5在呈套筒形状的模具上，由碳纤带经缠绕机来回缠绕，并在缠绕过程中加热，使之成为一个实壁整体结构，冷却定型，缠绕层数为20层，缠绕角度为±30°交替缠绕，碳纤带的宽度为30mm，厚度为0.15mm。
密封圈3由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃,压力20MPa。
实施例2
法兰1、锁环4和套筒5均采用碳纤增强热塑性材料，由PEEK和碳纤维组成。
法兰1和锁环4通过模塑成型，模塑温度350℃，定型温度5℃,压力20MPa。
套筒5在呈套筒形状的模具上，由碳纤带经缠绕机来回缠绕，并在缠绕过程中加热，使之成为一个实壁整体结构，冷却定型，缠绕层数为80层，缠绕角度为±55°交替缠绕，碳纤带的宽度为90mm，厚度为0.25mm。
密封圈3由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃,压力28MPa。
实施例3
法兰1、锁环4和套筒5均采用碳纤增强热塑性材料，由PPS和碳纤维组成。
法兰1和锁环4通过模塑成型，模塑温度380℃，定型温度10℃,压力30MPa。
套筒5在呈套筒形状的模具上，由碳纤带经缠绕机来回缠绕，并在缠绕过程中加热，使之成为一个实壁整体结构，冷却定型，缠绕层数为160层，缠绕角度为±87°交替缠绕，碳纤带的宽度为160mm，厚度为0.35mm。
密封圈3由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃,压力35MPa。
碳纤增强热塑性非金属管道接头具有优异的耐腐蚀性，耐压能力强，使用寿命长，耐疲劳性好，密封性好等特点，适用于高温高压、耐渗透环境油气输送。
实施例4
法兰1、锁环4和套筒5均采用碳纤增强热固性材料，由不饱和聚酯和碳纤维组成。
法兰1和锁环4通过模压成型为预制体，模压后经固化成型，固化温度80℃，压力10MPa，冷却定型。
套筒5在呈套筒形状的模具上，碳纤带经缠绕机来回缠绕，并在缠绕过程中加热成为预制体，然后经过固化定型，缠绕层数为20层，缠绕角度为±30°交替缠绕，碳纤带的宽度为30mm，厚度为0.15mm。
密封圈3由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃，压力20MPa。
实施例5
法兰1、锁环4和套筒5均采用碳纤增强热固性材料，由环氧树脂和碳纤维组成。
法兰1和锁环4通过模压成型为预制体，模压后经固化成型，固化温度120℃，压力20MPa，冷却定型。
套筒5在呈套筒形状的模具上，碳纤带经缠绕机来回缠绕，并在缠绕过程中加热成为预制体，然后经过固化定型，缠绕层数为80层，缠绕角度为±55°交替缠绕，碳纤带的宽度90mm，厚度为0.15mm。
密封圈3由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃，压力25MPa。
实施例6
法兰1、锁环4和套筒5均采用碳纤增强热固性材料，由酚醛树脂和碳纤维组成。
法兰1和锁环4通过模压成型为预制体，模压后经固化成型，固化温度200℃，压力30MPa，冷却定型。
套筒5在呈套筒形状的模具上，碳纤带经缠绕机来回缠绕，并在缠绕过程中加热成为预制体，然后经过固化定型，缠绕层数为160层，缠绕角度为±87°交替缠绕，碳纤带的宽度160mm，厚度为0.35mm。
密封圈3由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃，压力30MPa。
碳纤增强热固性非金属接头结构合理，机械强度高，力学性能好，承压能力强，耐腐蚀，与管材连接良好，可用于海洋深水油气输送。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (5)

1.一种非金属管道接头，其用于连接管道，其特征是设有法兰和套筒，所述法兰与需要连接的管道对接且它们之间设有密封圈；所述法兰端部设有凸台，所述套筒套设于所述凸台的外周；所述法兰上还套设有锁环，所述套筒与所述锁环通过螺纹相连接；所述法兰、套筒和锁环均采用碳纤增强热塑性材料或碳纤增强热固性材料，所述碳纤增强热塑性材料由碳纤维、聚苯硫醚或聚醚醚酮组成，所述碳纤增强热固性材料由碳纤维、环氧树脂或酚醛树脂或不饱和聚酯组成。
2.根据权利要求1所述的非金属管道接头，其特征在于所述法兰和锁环通过模塑成型，模塑温度为350～380℃，定型温度为0～10℃,压力为10～30MPa。
3.根据权利要求1所述的非金属管道接头，其特征在于所述法兰和锁环通过模压成型为预制体，模压后经固化成型，固化温度为80～200℃，压力为10～30MPa，然后冷却定型。
4.根据权利要求2或3所述的非金属管道接头，其特征在于所述套筒在呈套筒形状的模具上，由碳纤带经缠绕机来回缠绕，并在缠绕过程中加热，使之成为一个实壁整体结构，然后冷却定型；缠绕层数为20～160层，缠绕角度为±(30～87)°交替缠绕，碳纤带的宽度为30～160mm，厚度为0.15～0.35mm。
5.根据权利要求4所述的非金属管道接头，其特征在于所述密封圈由聚四氟乙烯模塑成型，模塑温度为327℃,压力为20～35MPa。
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