CN106369238A - 一种非金属管道接头 - Google Patents

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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，其法兰插管、套筒和楔形组件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

一种非金属管道接头
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，其设有法兰插管和套筒，套筒套设于法兰插管上并与法兰插管通过螺纹固定连接，套筒与法兰插管之间还设有楔形组件，楔形组件设有楔块；法兰插管、套筒和楔形组件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，法兰插管和楔块均可以通过模塑或模压成型；法兰插管的外壁上设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈。
优选地，法兰插管和/或楔块通过模塑成型，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/或楔块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，楔块的外侧壁上设有沟槽。
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结构示意图。
图中符号说明：
1.法兰插管；2.管道；3.套筒；4.楔形组件。
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，其设有法兰插管1，管道2套设在法兰插管1上。法兰插管1上还套设有套筒3，套筒3与法兰插管1通过螺纹固定连接；套筒3与管道2之间还设有楔形组件4，楔形组件4设有多个楔块，多个楔块均匀地设于管道2的外管壁上。
本发明在使用时通过旋紧套筒3使楔形组件4产生变形，从而压紧管道2，实现密封；法兰插管1与管道2之间设有密封圈，楔块的压紧进一步实现了高圧密封；楔形组件4和套筒3之间也设有密封圈，使整个管道接头具有较好的连接。
实施例1
法兰插管1、套筒3和楔形组件4均采用碳纤增强热塑性材料，由PPS和碳纤维组成。
法兰插管1和楔块通过模塑成型，模塑温度370℃，定型温度0℃,压力10MPa。在法兰插管外壁上设有环形凹槽，凹槽用于放置密封圈，凹槽数量2个。
套筒3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。
楔形组件设有4块楔块，楔块的外侧壁上设有2条沟槽，便于在套筒3旋拧时产生变形，实现高圧密封。
密封圈由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃,压力20MPa。
法兰插管1和套筒3的螺纹加工根据API标准。
实施例2
法兰插管1、套筒3和楔形组件4均采用碳纤增强热塑性材料，由PEEK和碳纤维组成。
法兰插管1和楔块通过模塑成型，模塑温度350℃，定型温度5℃,压力20MPa。在法兰插管外壁上设有环形凹槽，凹槽用于放置密封圈，凹槽数量3个。
套筒3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。
楔形组件4设有6块楔块，楔块的外侧壁上设有3条沟槽，便于在套筒3旋拧时产生变形，实现高圧密封。
密封圈由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃,压力28MPa。
法兰插管1和套筒3的螺纹加工根据API标准。
实施例3
法兰插管1、套筒3和楔形组件4均采用碳纤增强热塑性材料，由PPS和碳纤维组成。
法兰插管1和楔块通过模塑成型，模塑温度380℃，定型温度10℃,压力30MPa。在法兰插管外壁上设有环形凹槽，凹槽用于放置密封圈，凹槽数量4个。
套筒3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。
楔形组件4设有8块楔块，楔块的外侧壁上设有4条沟槽，便于在套筒3旋拧时产生变形，实现高圧密封。
密封圈由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃,压力35MPa。
法兰插管1和套筒3的螺纹加工根据API标准。
碳纤增强热塑性非金属管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
法兰插管1、套筒3和楔形组件4均采用碳纤增强热固性材料，由不饱和聚酯和碳纤维组成。
法兰插管1和楔块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，在法兰插管上设有环形凹槽，凹槽用于放置密封圈，凹槽数量2个。
套筒3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。
楔形组件4设有4块楔块，楔块的外侧壁上设有2条沟槽，便于在套筒3旋拧时产生变形，实现高圧密封。
密封圈由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃，压力20MPa。
法兰插管1和套筒3的螺纹加工根据API标准。
实施例5
法兰插管1、套筒3和楔形组件4均采用碳纤增强热固性材料，由环氧树脂和碳纤维组成。
法兰插管1和楔块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，在法兰插管上设有环形凹槽，凹槽用于放置密封圈，凹槽数量3个。
套筒3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。
楔形组件4设有6块楔块，楔块的外侧壁上设有3条沟槽，便于在套筒3旋拧时产生变形，实现高圧密封。
密封圈由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃，压力25MPa。
法兰插管1和套筒3的螺纹加工根据API标准。
实施例6
法兰插管1、套筒3和楔形组件4均采用碳纤增强热固性材料，由酚醛树脂和碳纤维组成。
法兰插管1和楔块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，在法兰插管上设有环形凹槽，凹槽用于放置密封圈，凹槽数量4个。
套筒3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。
楔形组件4设有8块楔块，楔块的外侧壁上设有4条沟槽，便于在套筒3旋拧时产生变形，实现高圧密封。
密封圈由聚四氟乙烯(PTFE)材料模塑成型，模塑温度327℃，压力30MPa。
法兰插管1和套筒3的螺纹加工根据API标准。
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。
非金属复合材料接头的使用可以提高油气输送时耐腐蚀，耐高温，耐压等性能，延长输送装备管道的使用寿命；而且由于聚合物具有一定的柔韧性，使管道接口间能够允许具有一定的弯曲度和位移；此外还具有重量轻，易于安装等特点，使其符合海上油气输送需求。
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 (7)

1.一种非金属管道接头，其用于连接管道，其设有法兰插管和套筒，所述套筒套设于所述法兰插管上并与所述法兰插管通过螺纹固定连接，所述套筒与所述法兰插管之间还设有楔形组件，所述楔形组件设有楔块；其特征是所述法兰插管、套筒和楔形组件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、PPS或PEEK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插管和楔块均可以通过模塑或模压成型；法兰插管的外壁上设有环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈。
3.根据权利要求2所述的非金属管道接头，其特征在于所述法兰插管和/或楔块通过模塑成型，模塑温度为350～380℃，定型温度为0～10℃,压力为10～30MPa。
4.根据权利要求2所述的非金属管道接头，其特征在于所述法兰插管和/或楔块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。
5.根据权利要求2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。
6.根据权利要求5所述的非金属管道接头，其特征在于所述楔块的外侧壁上设有沟槽。
7.根据权利要求2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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