CN108194742B - 一种rtp管用高压接头的连接结构及其连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种RTP管用高压接头连接结构及其连接方法，包括管径相同的两组RTP管，所述RTP管对接端的管壁的剖面呈阶梯状，RTP管中剥离出的抗拉纤维分别与两组卡接于两RTP管的对接端的穿线卡箍相连接，二者外部套接有呈半圆式金属壳体的接头外套，并通过紧固件固定为一个整体，所述接头外套内部与RTP管之间具有间隙，形成外套内腔；抗拉纤维穿过穿线孔后通过置于穿线卡箍背向热熔对接部的一侧的锚夹具固定。本发明的连接形式抗拉伸能力强；接头连接部分强度高；接头密封效果好；管道连接部分内径无变化，不影响管内介质输送；接头连接不损伤管壁；径向承载压力高；流体介质不与金属直接接触，抗腐蚀能力强；接头连接体积小，方便管道铺设。

Description

一种RTP管用高压接头的连接结构及其连接方法

技术领域

本发明涉及一种RTP管的连接结构及方法，尤其是一种带轴向抗拉纤维的RTP管用高压接头的连接结构及连接方法，属于复合管材技术领域。

背景技术

目前，RTP管复合管道使用的连接形式主要为扣压接头以及熔融接头，在高压领域以扣压接头为主，如专利号为200410065058.8，纤维增强热塑性塑料复合管高压连接接头，但这种扣压接头在实际使用中会造成管道内壁通径的减小，且由于扣压接头使用的是金属齿形咬紧结构，在装配时会对RTP管体会造成永久性损伤。同时，对于抗拉RTP管体，由于其抗拉纤维并未连接在一起，在使用扣压接头时，仅靠接头对外壁的咬合并不能完全的传递轴向的拉伸力。扣压接头在连接时必须要使用法兰密封圈连接，现场施工较为笨重。

而申请号为201710504806.8，一种RTP管接头结构及其连接方式，虽然采用电熔焊接和复合材料增强的方式使RTP管通过电熔焊合在一起，但是其承受接头处管道内外压力及拉伸荷载的能力并不突出，且对于承受管道的轴向荷载问题也未提出解决方案。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种结构合理、使用方便、抗拉伸能力强、密封效果好、承载力高的RTP管用高压接头的连接结构及连接方法。

为了达到以上目的，本发明提供的一种RTP管用高压接头的连接结构，包括管径相同的两组RTP管，所述RTP管的对接端面热熔焊接后形成热熔对接部，所述RTP管对接端的管壁的剖面呈阶梯状，所述两组RTP管的抗拉层中剥离出的抗拉纤维分别与两组穿线卡箍相连接，所述穿线卡箍为中心开孔的圆盘式结构，沿圆盘外壁的周向均布有至少一圈用于连接抗拉纤维的穿线孔；所述穿线卡箍分别卡接于两RTP管的对接端，所述穿线卡箍与RTP管的外部套接有接头外套，所述接头外套为半圆式金属壳体，通过紧固件固定为一个整体，所述接头外套内部与RTP管之间具有间隙，形成外套内腔；所述抗拉纤维穿过穿线孔后通过置于穿线卡箍背向热熔对接部的一侧的锚夹具固定。该连接方式采用分层分别连接，仅在RTP内管之间使用热熔连接而非整体热熔连接，抗拉纤维剥离后通过接头固定，将力传递至金属接头外套，承受管道的轴向载荷，实现依靠接头与抗拉纤维直接作用来承受轴向力。外部的金属接头外套及接头内腔注胶共同作用，起到RTP管体接头处密封，以及承受管道内部压力的效果。同时，对所述RTP管对接端的管壁进行处理，使用铣刀将RTP管的外管、抗拉层及增强层铣出一段距离，让RTP管的内管露出，使内管的长度大于其余管壁。以便进行管道热熔对接。同时，这种结构可以使管壁形成阶梯状，方便穿线卡箍的卡接，增加密封性。

进一步的，前述的RTP管用高压接头的连接结构，穿线卡箍包括卡箍盘体、穿线孔及锚固端，所述卡箍盘体的中心具有穿孔，孔径与RTP管内管直径相匹配；沿卡箍盘体外壁的周向均布有内外两圈穿线孔，所述抗拉纤维依次穿过内圈穿线孔、外圈穿线孔；所述卡箍盘体的一侧还设有为锥面构造的锚固端，所述锚固端固定于外圈穿线孔上，与锚夹具相配合。这样可以起到传递轴向拉伸载荷的作用。穿线孔为圆周均布的通孔，分布在卡箍盘体的内圈及外圈，孔径根据所选管道的抗拉纤维直径决定，圆周分布的通孔数量由纤维数量决定，起到对纤维的固定作用。锚固端则用于夹紧抗拉纤维，起到锚固作用。

进一步的，前述的RTP管用高压接头的连接结构，抗拉纤维为直排排布，起到抵抗管道轴向拉力的作用，纤维数量及材质根据RTP管抗拉及抗压能力决定。抗拉纤维的一端固定于RTP管的抗拉层，另一端为自由端；抗拉纤维的自由端穿过内圈穿线孔后，再反向穿过外圈穿线孔，通过锚夹具将抗拉纤维的自由端固定于穿线卡箍的锚固端上。这样能够更好的传递轴向的拉伸力，同时增加稳固性。

进一步的，前述的RTP管用高压接头的连接结构，接头外套包括呈半圆形的外套壳体，所述外套壳体的两端设有内部滚制细花的外套卡口，外套卡口凹面的尺寸与管道外径相同，用于接头外套与管道之间的密封。所述外套壳体的两侧对称设有向外突起的卡槽，所述卡槽的尺寸与卡箍盘体的尺寸相匹配，起到固定穿线卡箍位置及传递载荷的作用。所述外套壳体的中部设有注浆孔，通过注浆孔向外套内腔中注入填充物，所述填充物为常温固化不饱和聚酯或环氧树脂胶体。这样可以对接头内腔进行填充密实，起到密封防腐的作用。同时能够保护RTP内管热熔连接面及纤维锚固端，以及增强纤维锚固效果，提高承受内部压力载荷的能力。而在胶体固化后，同样可以牢牢将纤维固定，进一步起到锚固作用。

进一步的，前述的RTP管用高压接头的连接结构，对称分布在接头外套壳体两端，共六个，中心带有螺栓通孔，连接时将焊耳螺栓孔处对齐，并用螺栓连接紧固。

进一步的，前述的RTP管用高压接头的连接结构，锚夹具为中心通孔的锥形金属夹具，锚夹具中心孔径大小由抗拉纤维的型号决定。锚夹具外锥面的锥面斜度与所述锚固端的锥面斜度相同，使用时相互配合，起到夹紧抗拉纤维的作用。所述锚夹具采用柔性材料制成，当锚夹具与锚固端锥面相互作用时，锚夹具处于内孔缩径状态，夹紧纤维。

一种RTP管用高压接头连接方法,包括如下步骤：

1）、分别对两组RTP管的对接端部进行处理，使用铣刀对RTP管外管、抗拉层及RTP增强层进行加工后使RTP管内管露出，使内管的长度大于其余管壁，使管壁的剖面呈阶梯状；以便进行管道热熔对接;

2）、对RTP管道抗拉层内的抗拉纤维进行剥离处理，将穿线卡箍卡入RTP管经前述步骤处理后的卡接面内，将锚固端背向管道热熔对接面；

3）、将RTP管内管进行热熔焊接，并去除热熔焊接面多余熔融料；

4）、将剥离出的抗拉纤维依次穿过穿线卡箍对应的穿线孔：所述抗拉纤维先穿过卡箍内圈穿线孔，再反向穿过外圈穿线孔并使用锚夹具将抗拉纤维自由端固定于穿线卡箍的锚固端处；调整好穿线卡箍的位置，使之与接头外套的卡槽14相匹配，将抗拉纤维锚固牢固；

5）、将两组接头外套相对安装在穿线卡箍及RTP管外部，使卡槽的置与穿线卡箍盘体对应，将两组接头外套扣合牢固后，使用紧固螺栓组对接头外套进行紧固，并完成接头外套的连接；

6）、使用注胶设备通过一端接头外套上的注浆孔向接头外套内腔内注入填充物，所述填充物为常温固化不饱和聚酯或环氧树脂胶体，待胶体均匀填充满外套内腔，并于另一端注浆孔出现均匀胶体，无气泡时停止注浆；

7）、待外套内腔里的胶体凝固，均匀包裹于管道热熔对接区的外部，并达到设计要求后，使用焊接或螺栓连接等方法将两端注浆孔封堵，完成接头装配。

接头在装配完毕进行使用时，RTP管体的轴向拉力由抗拉纤维传递至穿线卡箍上，再由穿线卡箍传递至接头外套上，由钢制的接头外c来承受管道运行过程中出现的拉应力。RTP管内输送介质的内压力，由RTP内管传递至外套内腔里的胶体上，并由胶体传递至接头外套上，最终由钢制接头外套承担管内介质的内压力。

同时，已经凝固的胶体均匀包裹着管道热熔对接区的外部，并将抗拉纤维及锚固端处的锚夹具同样均匀包裹，起到良好的保护及密封作用。管道内介质不接触接头外套，故管道抵抗介质腐蚀能力强，对介质化学成分要求低。

本发明的有益效果是：由于其采用了抗拉纤维与RTP内管分开连接的方式，将轴向力与径向的压力分开连接，弥补了传统高压扣压接头内径改变以及轴向传力不足的缺点，可以提供更好的抗拉能力，应用在有抗拉层的RTP管上效果更加明显；接头壳体采用与传统高压接头相同的碳钢或不锈钢，连接强度高；接头内部采用注入常温固化不饱和聚酯或环氧树脂胶体密封，其流体密封效果好；管道内管之间采用热熔连接，保证管道内径均匀，对流体输送不影响；径向压力由接头钢制外套筒承载，流体介质与钢外套筒不接触，抵抗介质腐蚀能力强；同时管道段接头连接长度短，接头体积小，预制后管道现场铺设安装方便。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的RTP管结构示意图。

图2为本发明的穿线卡箍示意图。

图3为图2的A-A向视图。

图4为图2的锚固端的结构示意图。

图5为本发明接头外套示意图。

图6为图5的立体图。

图7为图5的侧视图。

图8为本发明锚夹具示意图。

图9为图8的B-B向示意图。

图10为本发明的接头装配正视图。

图11为本发明的接头装配正二视图。

图12为本发明的接头装配1/4剖面正二视图。

图13为图12的1/4剖面正视图。

图14为本发明的接头装配轴向视图。

具体实施方式

本实施例提供的一种RTP管用高压接头连接结构及其连接方法，结构如图1至图14所示。包括RTP管热熔对接部a，抗拉纤维b、接线卡箍c、接头外套d及锚夹具e。其中，RTP管由内至外依次为RTP管内管1、RTP管增强层2、RTP管抗拉层3及RTP管外管4。

该RTP管用高压接头连接方式包括管径相同的两组RTP管，两RTP管的对接端面为热熔对接部，对RTP管的对接端部进行处理，使用铣刀将RTP管外管4，抗拉层3及RTP 增强层2铣出一段距离。将RTP管内管1露出，使内管的长度大于其余管壁，此时，RTP管对接端的管壁的剖面呈阶梯状。

抗拉纤维为RTP管抗拉层内剥离出的抗拉纤维，采用直排排布，起到抵抗管道会轴向拉力作用，一端固定于RTP管的抗拉层，另一端为自由端。抗拉纤维剥离出后穿过穿线卡箍后固定。纤维数量及材质根据RTP管抗拉及抗压能力决定。

穿线卡箍为具有中心孔的圆盘式结构，包括卡箍盘体、内圈穿线孔、外圈穿线孔及锚固端。其中，卡箍盘体为中心带孔的圆盘结构，盘体为金属材质整体成型，盘体内孔直径与管道内管直径相匹配，盘体外边缘直径及厚度与接头外套的卡槽相匹配，安装时将盘体套入管道内管，外边缘卡入接头外套卡槽中，起到传递轴向拉伸载荷的作用。内圈穿线孔为圆周均布的通孔，分布在卡箍盘体的内圈，孔径根据所选管道的抗拉纤维直径决定，圆周分布的通孔数量由纤维数量决定。外圈穿线孔同样为圆周均布的通孔，分布在卡箍盘体的外圈，孔径根据所选管道抗拉纤维直径决定，孔的数量与内圈穿线孔相同，由RTP管抗拉纤维数量决定，连接时抗拉纤维先穿过内圈穿线孔，再穿过外圈穿线孔，并在锚固端固定，完成抗拉纤维连接。锚固端位于所述穿线卡箍外圈穿线孔上，为均匀的锥面构造，与锚夹具配合使用，其锥面斜度与锚夹具外锥面斜度相同，用于夹紧抗拉纤维，起到锚固作用。

而接头外套为半开式金属壳体结构，包括外套壳体、焊耳、螺栓孔、外套内腔、注浆孔、卡槽、外套卡口。外套壳体为半开式金属壳体，共两半，对整个管道连接结构起到保护作用。外套焊耳对称分布在接头外套壳体两端，共六个，中心带有螺栓通孔，连接时将焊耳螺栓孔处对齐，并用螺栓连接紧固。外套内腔，为接头外套连接后在接头壳体内部与管道热熔连接之间的空隙部分，连接时使用常温固化不饱和聚酯或环氧树脂胶体对接头内腔进行填充密实，起到密封防腐作用。外套注浆孔位于接头外套壳体中部的小半径通孔，用于在接头外套连接闭合后向接头外套内腔内注入胶体并排除空气，注入胶体后，需将注浆孔及时封堵密实。卡槽为接头外套壳体内两侧对称的凹槽，用于与穿线卡箍盘体外边缘相配合，起到固定穿线卡箍位置及传递载荷的作用。外套卡口位于接头外套两端，内部滚制细花，用于接头外套与管道之间进行密封。其凹面内径与管道外径相同。

锚夹具为锥形金属夹具，包括锚具内锥面、锚具外锥面、夹具小径端、夹具大径端。锚夹具外锥面的锥面斜度与锚固端锥面斜度相同，使用时相互配合起到夹紧抗拉纤维作用。锚夹具内锥面为锚夹具中间通孔的圆锥面，锥度小于锚夹具外锥面，锚夹具中心孔径大小由抗拉纤维型号决定。

使用时，对RTP管的连接步骤如下：

一、如图1所示，对RTP管的对接端部进行处理，使用铣刀将RTP管外管4，抗拉层3及RTP 增强层2铣出一段距离。将RTP管内管1露出，以便进行管道热熔对接。

二、如图8、9所示，将RTP管道抗拉层3内抗拉纤维20剥离，将穿线卡箍b卡入RTP管a铣出的台阶面上，并注意将锚固端8背向管道热熔对接面。

三、将RTP管内管1进行热熔焊接，并去除热熔焊接面多余熔融料。

四、将剥离出的抗拉纤维20依次穿过穿线卡箍b对应的穿线孔，如图8所示，抗拉纤维20先穿过卡箍内圈穿线孔6，再反向穿过外圈穿线孔7并使用锚夹具d将抗拉纤维20自由端固定在穿线卡箍b的锚固端8处。

五、调整好穿线卡箍b的位置，使之与接头外套c的卡槽14相匹配，将抗拉纤维20锚固牢固。

六、将两半接头外套c相对安装在穿线卡箍b及RTP管a外部，使卡槽14位置与穿线卡箍盘体5对应，两半扣和牢固后，使用紧固螺栓组21对接头外套c进行紧固，并完成接头外套的连接。

七、使用注胶设备通过一端接头外套c上的注浆孔13向接头外套内腔12内注入常温固化不饱和聚酯或环氧树脂胶体，待胶体均匀填充满外套内腔12，并于另一端注浆孔13出现均匀胶体，无气泡时停止注浆。

八、待外套内腔12里的胶体凝固并达到设计要求后，使用焊接或螺栓连接等方法将两端注浆孔封堵，完成接头装配。

接头在使用时如图6所示，RTP管体a的轴向拉力由抗拉纤维20传递至穿线卡箍b上，再由穿线卡箍b传递至接头外套c上，由钢制的接头外套c来承受管道运行过程中出现的拉应力。RTP管a内输送介质的内压力，由RTP内管1传递至外套内腔12里的胶体上，并由胶体传递至接头外套c上，最终由钢制接头外套c承担管内介质的内压力。

同时，已经凝固的胶体均匀包裹着管道热熔对接区22的外部，并将抗拉纤维20及锚固端8处的锚夹具d同样均匀包裹，起到良好的保护及密封作用。管道内介质不接触接头外套c，故管道抵抗介质腐蚀能力强，对介质化学成分要求低。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种RTP管用高压接头的连接结构，包括管径相同的两组RTP管，所述RTP管的对接端面热熔焊接后形成热熔对接部，其特征在于：所述RTP管对接端的管壁的剖面呈阶梯状，所述两组RTP管的抗拉层中剥离出的抗拉纤维分别与两组穿线卡箍相连接，所述穿线卡箍为中心开孔的圆盘式结构，沿圆盘外壁的周向均布有至少一圈用于连接抗拉纤维的穿线孔；

所述穿线卡箍分别卡接于两RTP管的对接端，所述穿线卡箍与RTP管的外部套接有接头外套，所述接头外套为半圆式金属壳体，通过紧固件固定为一个整体，所述接头外套包括呈半圆形的外套壳体，所述外套壳体的两端设有内部滚制细花的外套卡口，外套卡口凹面的尺寸与管道外径相同；所述外套壳体的两侧对称设有向外突起的卡槽，所述卡槽的尺寸与卡箍盘体的尺寸相匹配；所述外套壳体的中部设有注浆孔，通过注浆孔向外套内腔中注入填充物，所述内腔为外套与管体、抗拉纤维、穿线卡箍、锚夹具装配成一体后的内部结构间的所有空隙；所述接头外套内部与RTP管之间具有间隙，形成外套内腔；所述抗拉纤维穿过穿线孔后通过置于穿线卡箍背向热熔对接部的一侧的锚夹具固定；

所述穿线卡箍包括卡箍盘体、穿线孔及锚固端，所述卡箍盘体的中心具有穿孔，孔径与RTP管内管直径相匹配；沿卡箍盘体外壁的周向均布有内外两圈穿线孔，所述抗拉纤维依次穿过内圈穿线孔、外圈穿线孔；所述卡箍盘体的一侧还设有为锥面构造的锚固端，所述锚固端固定于外圈穿线孔上，与锚夹具相配合。

2.根据权利要求1所述的RTP管用高压接头的连接结构，其特征在于：所述抗拉纤维为直排排布，一端固定于RTP管的抗拉层，另一端为自由端；抗拉纤维的自由端穿过内圈穿线孔后，再反向穿过外圈穿线孔，通过锚夹具将抗拉纤维的自由端固定于穿线卡箍的锚固端上。

3.根据权利要求1所述的RTP管用高压接头的连接结构，其特征在于：所述外套壳体的上下两端向外延伸形成焊耳，所述焊耳对称分布，至少为两组；所述焊耳的中心具有螺栓通孔。

4.根据权利要求1所述的RTP管用高压接头的连接结构，其特征在于：所述锚夹具为中心通孔的锥形金属夹具，锚夹具外锥面的锥面斜度与所述锚固端的锥面斜度相同。

5.根据权利要求1所述的RTP管用高压接头的连接结构，其特征在于：所述锚夹具采用柔性材料制成，当锚夹具与锚固端锥面相互作用时，锚夹具处于内孔缩径状态，夹紧纤维。

6.根据权利要求1所述的RTP管用高压接头连接结构，其特征在于：所述填充物为常温固化不饱和聚酯或环氧树脂胶体。

7.一种如权利要求1所述的RTP管用高压接头连接方法,其特征在于:包括如下步骤：

1）、分别对两组RTP管的对接端部进行处理，使用铣刀对RTP管外管、抗拉层及RTP 增强层进行加工后使RTP管内管露出，以便进行管道热熔对接;

2）、对RTP管道抗拉层内的抗拉纤维进行剥离处理，将穿线卡箍卡入RTP管经前述步骤处理后的卡接面内，将锚固端背向管道热熔对接面；

3）、将RTP管内管进行热熔焊接，并去除热熔焊接面多余熔融料；

4）、将剥离出的抗拉纤维依次穿过穿线卡箍对应的穿线孔：所述抗拉纤维先穿过卡箍内圈穿线孔，再反向穿过外圈穿线孔并使用锚夹具将抗拉纤维自由端固定于穿线卡箍的锚固端处；调整好穿线卡箍的位置，使之与接头外套的卡槽相匹配，将抗拉纤维锚固牢固；

5）、将两组接头外套相对安装在穿线卡箍及RTP管外部，使卡槽的位置与穿线卡箍盘体对应，将两组接头外套扣合牢固后，使用紧固螺栓组对接头外套进行紧固，并完成接头外套的连接；

6）、使用注胶设备通过一端接头外套上的注浆孔向接头外套内腔内注入胶体，待胶体均匀填充满外套内腔，并于另一端注浆孔出现均匀胶体，无气泡时停止注浆；

7）、待外套内腔里的胶体凝固，均匀包裹于管道热熔对接区的外部，并达到设计要求后，使用焊接或螺栓连接等方法将两端注浆孔封堵，完成接头装配。

8.根据权利要求7所述的RTP管用高压接头连接方法，其特征在于：对所述RTP管对接端的管壁进行处理时，使内管的长度大于其余管壁，使管壁的剖面呈阶梯状。