CN110332401A - 一种用于高压管道系统的电熔接头与接口及实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高压管道系统的电熔接头与接口及实施方法，属于电熔管套的技术领域。电熔接头包括内壁敷设电阻丝的热塑性连续纤维带芯层整体层状增强复合管，电熔接头接口包括一个电熔管套、二个塑料短管和连接二个塑料短管的外接连续纤维预浸带增强高压复合管组成，塑料短管与电熔管套熔合组成抗渗透密封承口，外接连续纤维预浸带增强高压复合管外壁与电熔管套熔合组成抗轴向抗拉伸扭曲承口。利用塑料短管将纤维预浸带增强高压复合管内纤维层进行密封且增强接口处的抗压和抗拉能力，同时在实施时大量减少施工量，使电熔管件可以将新建管道或破损管道快速熔接进行连接或修补。

Description

一种用于高压管道系统的电熔接头与接口及实施方法

技术领域

本发明属于电熔管套的技术领域，具体的涉及一种用于高压管道系统的电熔接头与接口及实施方法。

背景技术

在热塑性管道连接过程中，管道之间的连接或管道与弯头、三通间的连接焊接方法可以用模具加热热熔挤压连接与电阻电熔套入熔池熔压连接管道接口。比起模具热熔方法，电熔连接具有工艺加单、设备轻巧、接口熔合成功率高等优势，尤其是在狭小空间的地方优势更加明显。

热塑性连续纤维增强复合管道系统，在大量应用过程中，从安装过程经常出现熔接口不够牢固而出现渗漏水现象，尤其是管道系统前期试验过程为及时发现熔接口瑕疵问题而回填土方的埋地管网，其修复渗漏接口需要大量开挖土方后，切掉渗漏接口后在重新热熔熔接，其工作量与难度极大。管道系统在长期使用与维护过程，经常碰到管道系统受外力破坏或管道本身质量问题产生破损实效，而需要开挖土方与切割破损失效管道进行修复。

破损管道修复目前有二种方法，其一是大开挖埋地管网，切割破损管道后热熔连接，这种方法最大的问题是来挖距离长、面积大，工作量大，难度大，成本高；其二是采用二个电熔套管管件与一段塑料管材镶嵌后二端电熔熔接修补，由于热塑性连续玻纤预浸带增强管道芯层中，多层次叠加的预浸带层间或与内层管或面层管的结合度不是非常牢靠甚至部分存有分离现象，管内介质极易从破损端口或切割后的管道端口挤入到玻纤层或内层、面层结合面中形成再次损伤管道而失效。鉴于此，热塑性连续玻纤预浸带增强管道在修复之前，应对破损端口与管道切割端口作彻底封闭工作来堵住并防止管内介质窜入玻纤层或内外塑料层面中。

电熔连接作为传统的热塑管道连接方法，现有技术其制备方法有低压管道系统使用与中压管道系统使用电熔管件二种：纯塑料电熔管件；钢骨架、孔板钢带骨架、钢丝网骨架热塑复合电熔管件。

当小于1.6MPa低压管道系统的电熔管件，通常情况下是用纯塑料管件内布设电阻丝组成电熔管件，由于热塑材料其抗拉强度有限，无法实现高压管道系统承压的要求。

钢丝网骨架热塑复合电熔管件、孔板钢带骨架热塑复合电熔管件、钢骨架热塑复合电熔管件在制作过程中，是依靠预留穿透性孔洞开连接上下层塑料之间形成整体。虽然经过金属镶嵌其中增强，但其最高使用压力在4.0MPa左右。

然而，在众多的油田集输管网中，管道系统输送压力都在2.5MPa～32.0MPa，在长输油气管网中，管道系统输送压力都在6.4MPa，在工业管网中，大量输送浆体、固体的管网压力都在6.0MPa～12.0MPa，在长距离引水管网、高山水库引水管网、江河调水管网中，大直径的管网其工作压力高达4.0MPa～6.4MPa，中低压的纯塑料电熔管件、钢骨架、孔板钢带骨架、钢丝网骨架热塑复合电熔管件不能满足使用要求。

鉴于电熔管件的便利性与在众多的2.5MPa～100MPa高压管道系统，现有的纯塑料电熔管件、钢骨架、孔板钢带骨架、钢丝网骨架热塑复合电熔管件都不能满足大于4.0MPa使用要求，市场急需能满足于2.5MPa～100MPa高压需求的热塑复合电熔管件。

现有技术基本使用承插式连接或结合密封圈进行阻隔，经检索如专利CN208900879U为一种连续玻纤预浸带增强高压复合管电热熔接口，该采用在注塑管件下台承口上布设电阻丝后承插到管材内壁承口，该技术是依靠内承插于管材内壁的下台阶管件体于管端熔接后其到封闭管端作用，防止管内介质渗透到管端玻纤层的作用。由于承插管件与管材端口存在连接缝，该连接缝截面处壁厚很薄不能承担环向压力与轴向拉力致使管道接口极其容易失效。专利CN205261108U为一种用于纤维复合管道的电熔管件，该专利利用凸环结构将纤维复合管道以及电熔管件内电阻丝进行熔合，实现承插管件与管材端口实现无缝连接，该电熔管件只能用于新铺与低压的管道系统使用。该技术其一是由于复合管道面层塑料增强芯层材料之间或多或少都存在粘接度度问题，导致纤维复合管道内纤维层与管道外壁之间无法保证面层塑料与增强芯层材料同步承担轴线向拉力并极大降低了电熔接口抗轴向拉伸强度；其二是对破损管道修复时，内部设有凸环结构阻挡了管件在外接管道表面自由滑移，不能用于直埋地下破损管道修复使用。中国专利CN201510950211.6为一种增强复合管连接结构及连接方法，利用复合管内层热熔同时复合管外层与电熔管件熔合，进而将其密封使之连接，但是忽略了电熔管件在接口处的径向抗压能力，在外界不确定因素(施压或热胀冷缩等环境下)，复合管内层连接处极易发生撕裂且复合管外层较薄容易出现撕裂现象导致管道失效。

发明内容

本发明所要解决现有技术中的不足，故此提出一种用于高压管道系统的电熔接头与接口及实施方法，实现高强度连接，同时具有高性能的抗拉抗压能力，可以有效解决管内介质侵蚀内层的纤维层进而导致失效的问题，实现对破损管道进行快速抢修。

为了实现上述目的，本发明采用以下方案：

一种用于高压管道系统的电熔接头与接口，所述电熔接头包括内壁敷设电阻丝的热塑性连续纤维带芯层整体层状增强复合管，所述电熔接头接口包括一个电熔管套、二个塑料短管和连接二个塑料短管的外接连续纤维预浸带增强高压复合管组成，所述塑料短管与电熔管套熔合组成抗渗透密封承口，所述外接连续纤维预浸带增强高压复合管的外壁与电熔管套熔合组成抗轴向抗拉伸扭曲承口。

本发明还公开了一种用于高压管道系统的电熔接头与接口，用于新建管线安装使用方法如下：

步骤一、用锥形刀头切削机或磨光机将外接连续纤维预浸带增强高压复合管外壁内的纤维层剔除干净，剔除深度在10～30mm；

步骤一、将两个一定长度的塑料短管与对应的外接连续纤维预浸带增强高压复合管的端口熔合对接形成对接口；

步骤二、用磨光机去除所述对接口的内壁和外壁的熔瘤；

步骤三、将电熔管套从熔接好塑料短管的外接连续纤维预浸带增强高压复合管的一管端套入，并移动电熔管套的端口与其中塑料短管的端口并齐；

步骤四、将另一个根端口熔接好塑料短管的外接连续纤维预浸带增强高压复合管，在拉力机帮助下，使两个塑料短管的端口对齐；

步骤五、移动电熔套管至两个塑料短管在电熔管套内居中敷设；

步骤六、开启电熔级开关，熔接电熔管套与两个熔合有塑料短管的外接连续纤维预浸带增强高压复合管。

本发明实施方法用于破损管线快速修复使用方法如下：

A1、根据被破坏管材情况，及时关闭附近闸阀并排空排净管内介质；

A2、用卷尺测量破损管材长度+2L₃作为切割管材长度L，所述L₃为塑料短管；

A3、用卷尺周圈作依靠并用记号笔划线后，用手提切割机沿记号线整齐切割形成二个管端口且间距为L₂；

A4、用手提磨光机彻底排除被切割后二个管端口处的增强玻纤层，剔除深度在10～30mm；

A5、在热熔对接机辅助下，所述缺口的两个管端口分别对接等规格管径的二根备用的塑料短管L₃；

A6、用手提磨光机排除缺口的两个管端口处的内壁和外壁对接熔瘤呈光洁状态形成缺口；

A7、将二个同规格用于修复的电熔管套从对应的缺口管端分别套入；

A8、测量记录缺口长度L₂；

A9、切割预制件复合管长度为L₁，其长度等于缺口长度L₂-2L₃；

A10、用手提磨光机彻底排除备用同规格预制件复合管的管端增强玻纤层，剔除深度在10～30mm；

A11、在热熔对接机辅助下，在预制件复合管的二端口分别对接等规格管径备用的二根塑料短管的端口对接制作预制件且长度为L₂；

A12、用手提磨光机排除预制件的管端对接熔瘤呈光洁状态形成修补短接预制件且长度为L₂；

A13、将制作预制件套的两端面分别与对应的管端口对齐；

A14、分别移动二个电熔管套至制作预制件套的两端面分别与对应的管端口对齐位于电熔管套的中部位置处；

A15、接通修复电熔管套电源，熔接并修复破损管段。

与现有技术相比，本发明可以获得以下技术效果：

本发明中设有电熔管套、两个塑料短管和两个外接连续纤维预浸带增强高压复合管，通过塑料短管与电熔管套熔合组成抗渗透密封承口，外接连续纤维预浸带增强高压复合管外壁与电熔管套熔合组成抗轴向抗拉伸扭曲承口，利用内外壁熔合形成高强度连接结构，同时增强其抗拉、抗压性能，即使在外界不确定因素(如径向施压、热胀冷缩等因素)导致外接管道的轴向拉伸或承压时也能保持相应高强度的工作性能，同时塑料短管熔合在电熔管套内可以有效阻止管内介质泄漏，增强电熔管套在接口处的径向承载力以及外接管材的轴向承载力。

外接连续纤维预浸带增强高压复合管直接用传统的塑料短管端口热熔对接，由于端口加热对接热熔挤压后玻纤存在会形成外翻玻纤层，无机材料的玻纤层如同隔离层一样阻碍着塑料短管端口与被切割管道端口之间的熔合，为使二个端口对接热熔形成良好的高分子键合，应把外接连续纤维预浸带增强高压复合管中的玻纤层用清楚干净，本发明中预先将芯层玻纤层用手提磨光机剔除干净后端口短接短管，进而提高其结合强度同时实现对芯层玻纤层进行封堵进而可以保证外接管材在接口处的径向承载力。

通过电熔管套结构灵活移动，能比较方便的移动电熔管套至被切割或新建管道的外壁端口外齐，待切割缺口预制件或另一外接管材套入后，再次移动电熔管套于二个短管居中，接通电源熔接，保证其优良的熔合质量和抗渗、抗压以及抗拉能力同时还能实现管道的快速抢修减少施工量。

附图说明

图1为本发明电熔接头及接口新建管道工况下的整体结构剖面图；

图2为本发明电熔接头及接口修复管道工况下的的整体结构剖面图；

图3为本发明电熔接头的技术参照图。

图中：1、电熔管套；2、塑料短管；3、外接连续纤维预浸带增强高压复合管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1和图2所示，一种用于高压管道系统的电熔接头与接口，电熔接头包括内壁敷设电阻丝的热塑性连续纤维带芯层整体层状增强复合管，电熔接头接口包括一个电熔管套1、二个塑料短管2和连接二个塑料短管2的外接连续纤维预浸带增强高压复合管3组成，塑料短管2与电熔管套1熔合组成抗渗透密封承口，外接连续纤维预浸带增强高压复合管3外壁与电熔管套1熔合组成抗轴向抗拉伸扭曲承口。

由于外接连续纤维预浸带增强高压复合管3外层管的塑料层较薄且与玻纤层之间结合强度很弱，与电熔管套1熔接后，难以承担管内介质挤压应力或轴线拉伸应力，本发明采用了塑料短接管2与外接连续纤维预浸带增强高压复合管3端口熔接后组成的熔接层来承担管内介质挤压应力或轴线拉伸应力,即使在外界不确定因素(如热涨冷缩、施压等)对接口径向施压或轴向作用时依然保持优良的抗拉和抗压能力，同时塑料短管2熔合在电熔管套1内可以有效阻止管内介质泄漏。

实施例2：

如图1和图3所示，该电熔接头与接口的实施方法用于新建管线安装时如下：

步骤一、用锥形刀头切削机或磨光机将外接连续纤维预浸带增强高压复合管3外壁内的纤维层剔除干净，剔除深度在10～30mm；

步骤一、将两个一定长度的塑料短管2与对应的外接连续纤维预浸带增强高压复合管3的端口熔合对接形成对接口；

步骤二、用磨光机去除对接口的内壁和外壁的熔瘤；

步骤三、将电熔管套1从熔接好塑料短管2的外接连续纤维预浸带增强高压复合管3的一管端套入，并移动电熔管套1的端口与其中塑料短管2的端口并齐；

步骤四、将另一个根端口熔接好塑料短管2的外接连续纤维预浸带增强高压复合管3，在拉力机帮助下，使两个塑料短管2的端口对齐；

步骤五、移动电熔套管至两个塑料短管2在电熔管套1内居中敷设；

步骤六、开启电熔级开关，熔接电熔管套1与两个熔合有塑料短管2的外接连续纤维预浸带增强高压复合管3。

外接连续纤维预浸带增强高压复合管3直接用传统的塑料短管2端口热熔对接，由于端口加热对接热熔挤压后玻纤存在会形成外翻玻纤层，无机材料的玻纤层如同隔离层一样阻碍着塑料短管2端口与被切割管道端口之间的熔合，为使二个端口加热对接热熔形成良好的高分子键合，应把外接连续纤维预浸带增强高压复合管3中的玻纤层用清楚干净，本发明中预先将芯层玻纤层用手提磨光机剔除干净后端口短接塑料短管2，进而提高其结合强度。

通过电熔管套1结构灵活移动的，能比较方便的移动电熔管套1在被切割管道外壁端口外齐，待切割缺口预制件套入后，再次移动电熔管套1于二个塑料短管2居中，接通电源熔接，保证其优良的熔合质量和抗渗、抗压以及抗拉能力。

实施例3：

如图2和图3所示，该电熔接头与接口的实施方法用于破损管线快速修复时如下：L＝破损长度+2(L₃)；L₁＝L-2(L₃)；L₂＝L₁-2(L₃)；L₄＝2(L₃)+参数(B)；L：管道切割总长度；L₁：预制件长度(缺口)；L₂：预制件复合管长度；L₃：塑料短管长度(抗拉抗剪长度)；L₄：电熔接头长度；B：抗拉抗剪长度。

A1、根据被破坏管材情况，及时关闭附近闸阀并排空排净管内介质；

A2、用卷尺测量破损管材长度+2L₃作为切割管材长度L，L₃为塑料短管2；

A3、用卷尺周圈作依靠并用记号笔划线后，用手提切割机沿记号线整齐切割形成二个管端口且间距为L₂；

A4、用手提磨光机彻底排除被切割后二个管端口处的增强玻纤层，剔除深度在10～30mm；

A5、在热熔对接机辅助下，缺口的两个管端口分别对接等规格管径的二根备用的塑料短管2间距为2L₃；

A6、用手提磨光机排除缺口的两个管端口处的内壁和外壁对接熔瘤呈光洁状态形成缺口；

A7、将二个同规格用于修复的电熔管套1从对应的缺口管端分别套入；

A8、测量记录缺口长度L₂；

A9、切割预制件复合管长度为L₁，其长度等于缺口长度L₂-2L₃；

A10、用手提磨光机彻底排除备用同规格预制件复合管的管端增强玻纤层，剔除深度在10～30mm；

A11、在热熔对接机辅助下，在预制件复合管的二端口分别对接等规格管径备用的二根塑料短管2端口对接制作预制件且长度为L₂；

A12、用手提磨光机排除预制件的管端对接熔瘤呈光洁状态形成修补短接预制件且长度为L₂；

A13、将制作预制件套的两端面分别与对应的管端口对齐；

A14、分别移动二个电熔管套1至制作预制件套的两端面分别与对应的管端口对齐位于电熔管套1的中部位置处；

A15、接通修复电熔管套1电源，熔接并修复破损管段。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种用于高压管道系统的电熔接头与接口，其特征在于，所述电熔接头包括内壁敷设电阻丝的热塑性连续纤维带芯层整体层状增强复合管，所述电熔接头接口包括一个电熔管套、二个塑料短管和连接二个塑料短管的外接连续纤维预浸带增强高压复合管组成，所述塑料短管与电熔管套熔合组成抗渗透密封承口，所述外接连续纤维预浸带增强高压复合管外壁与电熔管套熔合组成抗轴向抗拉伸扭曲承口。

2.根据权利要求书1所述的一种用于高压管道系统的电熔接头与接口的实施方法，其特征在于，用于新建管线安装使用方法如下：

步骤一、用锥形刀头切削机或磨光机将外接连续纤维预浸带增强高压复合管外壁内的纤维层剔除干净，剔除深度在10～30mm；

步骤一、将两个一定长度的塑料短管与对应的外接连续纤维预浸带增强高压复合管的端口熔合对接形成对接口；

步骤二、用磨光机去除所述对接口的内壁和外壁的熔瘤；

步骤三、将电熔管套从熔接好塑料短管的外接连续纤维预浸带增强高压复合管的一管端套入，并移动电熔管套的端口与其中塑料短管的端口并齐；

步骤四、将另一个根端口熔接好塑料短管的外接连续纤维预浸带增强高压复合管，在拉力机帮助下，使两个塑料短管的端口对齐；

步骤五、移动电熔套管至两个塑料短管在电熔管套内居中敷设；

步骤六、开启电熔级开关，熔接电熔管套与两个熔合有塑料短管的外接连续纤维预浸带增强高压复合管。

3.根据权利要求书1所述的一种用于高压管道系统的电熔接头与接口，其特征在于，用于破损管线快速修复使用方法如下：

A1、根据被破坏管材情况，及时关闭附近闸阀并排空排净管内介质；

A2、用卷尺测量破损管材长度+2L₃作为切割管材长度L，所述L₃为塑料短管；

A3、用卷尺周圈作依靠并用记号笔划线后，用手提切割机沿记号线整齐切割形成二个管端口且间距为L₂；

A4、用手提磨光机彻底排除被切割后二个管端口处的增强玻纤层，剔除深度在10～30mm；

A5、在热熔对接机辅助下，所述缺口的两个管端口分别对接等规格管径的二根备用的塑料短管L₃；

A6、用手提磨光机排除缺口的两个管端口处的内壁和外壁对接熔瘤呈光洁状态形成缺口；

A7、将二个同规格用于修复的电熔管套从对应的缺口管端分别套入；

A8、测量记录缺口长度L₂；

A9、切割预制件复合管长度为L₁，其长度等于缺口长度L₂-2L₃；

A10、用手提磨光机彻底排除备用同规格预制件复合管的管端增强玻纤层，剔除深度在10～30mm；

A11、在热熔对接机辅助下，在预制件复合管的二端口分别对接等规格管径备用的二根塑料短管端口对接制作预制件且长度为L₂；

A12、用手提磨光机排除预制件的管端对接熔瘤呈光洁状态形成修补短接预制件且长度为L₂；

A13、将制作预制件套的两端面分别与对应的管端口对齐；

A14、分别移动二个电熔管套至制作预制件套的两端面分别与对应的管端口对齐位于电熔管套的中部位置处；

A15、接通修复电熔管套电源，熔接并修复破损管段。