CN111219559A - 高压油气管道用pe复合电熔管件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种PE复合电熔管件，提供了一种结构简单，施工方便，耐压强度高，安全可靠的高压油气管道用PE复合电熔管件及其制造方法，解决了现有技术中存在的管道间通常采用金属配件进行机械式连接，长期使用后管道密封性往往难以保障，极易导致管道泄露，严重时甚至引发安全事故等的技术问题，它包括互配套装在连接管件端口外的接头主管，与所述连接管件对应的接头主管内环面上嵌装固定着内衬管，在靠近连接管件外环面的内衬管内又嵌装有电加热丝，电加热丝延伸至接头主管外并电连接在外接电源上，电加热丝接电后使内衬管与连接管件熔接为一体。

Description

高压油气管道用PE复合电熔管件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种PE复合电熔管件，尤其涉及一种结构简单，施工方便，耐压强度高，可靠性好的高压油气管道用PE复合电熔管件及其制造方法。

背景技术

近几年3-10MPa左右的高压管道在油气开采、输送领域发展迅猛，由此各种塑料复合管道应运而生并日渐成熟。然而管道间需要直通、弯头或三通等连接管件进行管道连接，目前用于高压复合管道的连接管件多采用卡压式金属配件，而金属配件与塑料复合管道间通常采用机械式连接，但在长期使用过程中，如金属配件出现松动或腐蚀等现象时，其密封性往往难以保障，由此极易导致管道泄露，严重时甚至引发安全事故。

发明内容

本发明主要是提供了一种结构简单，施工方便，耐压强度高，安全可靠的高压油气管道用PE复合电熔管件及其制造方法，解决了现有技术中存在的管道间通常采用金属配件进行机械式连接，长期使用后管道密封性往往难以保障，极易导致管道泄露，严重时甚至引发安全事故等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高压油气管道用PE复合电熔管件，包括互配套装在连接管件端口外的接头主管，与所述连接管件对应的接头主管内环面上嵌装固定着内衬管，在靠近连接管件外环面的内衬管内又嵌装有电加热丝，电加热丝延伸至接头主管外并电连接在外接电源上，电加热丝接电后使内衬管与连接管件熔接为一体。通过在用于对接连接管件的接头主管内环面嵌装固定内衬管，并在靠近连接管件外环面的内衬管上嵌装电加热丝，当连接管件安装到位并实施连接施工时，即可将电加热丝接通外接电源，通过电电阻丝的发热，将内衬管内表面与连接管件外表面的原材料进行熔化，形成熔压，并将内衬管与连接管件熔合为一个整体，从而实现连接管道的作用，结构简单，管道连接的施工过程方便快捷，其中内衬管提高了接头主管的强度，内衬管与连接管件熔接为一体，不会发生管道泄露现象，管道密封性好，安全可靠。

作为优选，在所述内衬管与接头主管间又夹设有增强管，增强管的内、外环面分别通过热熔胶层融合固定在内衬管和接头主管上。通过在内衬管与接头主管间又夹设增强管，通过设置增强管，使其成为承受高压的主要载体之一，进一步提高连接管件的抗拉强度，增强管又采用热溶胶与PE基材进行预浸制后融合为一体，从而在生产高压管件时增强管可与产品内外两层PE主体进行有效融合，从而保证了管件的整体强度。

作为更优选，所述增强管为玻璃纤维带或芳纶等纤维带。玻璃纤维带或芳纶等纤维带为连续长玻璃无机纤维或芳纶等有机纤维，具有超高的抗拉强度。

作为优选，在所述内衬管外侧端对应接头主管上设有金属接线柱，电加热丝通过金属接线柱电连接在外接电源上。接头主管的端口段用于连接管件的互配导入，通过在连接管件导入段对应的接头主管上设置金属接线柱，并通过金属接线柱实现电加热丝与外接电源的连接。

作为优选，与所述内衬管对应的接头主管上沿径向滑动插接有观察柱，观察柱的内侧端顶接在内衬管外环面上，外侧端延伸至接头主管外，且在观察柱外侧端罩装有观察柱盖帽。连接焊接时，内衬管与连接管件原材料熔化，在熔压作用下，观察柱向外滑动顶出接头主管外，从而通过观察柱的向外移动即可判断管件是否已经实施有效焊接；观察柱滑动孔外部通过观察柱盖帽螺纹套装，一方向可保护观察柱，另一方面可避免观察孔柱冒出接头主管外过高后形成喷料，影响焊接质量和外观。

作为更优选，所述观察柱靠近内衬管的外侧端，且与观察柱对应的内衬管向内延伸形成凹槽，凹槽的底部靠近电加热丝，观察柱的内侧端顶接在凹槽底面上。观察柱对应的内衬管形成向内延伸的凹槽，从而使观察柱的内侧端更靠近电加热丝，从而可缩短观察柱反应时间，以便快速判断管件实施有效焊接状况。

一种高压油气管道用PE复合电熔管件的制造方法，包括如下顺序步骤：

1）用注塑机注塑成型内衬管；

2）内衬管连同模芯自注塑机上取出，再将模芯连同内衬管安装到缠绕机上；

3)将玻璃纤维或芳纶等纤维均匀缠绕在内衬管外环面上，同时对玻璃纤维或芳纶等纤维进行加热和涂抹热熔胶，使玻璃纤维或芳纶等纤维与内衬管融合为一体；

4）自缠绕机上取出带有内衬管的模芯，并将模芯重新安装到注塑机上，在内衬管外注塑成型接头主管，在接头主管上同步形成观察柱安装孔和金属接线柱安装孔，形成毛坯管件，毛坯管件冷却后自注塑机上取出；

5）采用数控布线机对毛坯管件进行后布丝加工：车刀精加工毛坯管件内环面，用布线刀头在毛坯管件内环面开槽、布线和沟槽回填，将电加热丝埋入毛坯管件内环面；

6）用车刀对毛坯管件内环面进行车削加工；

7）自金属接线柱安装孔引出电加热丝，将电加热丝连接在金属接线柱上，用手动液压机将金属接线柱压入金属接线柱安装孔，并在观察柱安装孔内放入观察柱，并在观察柱外的接头主管上旋接观察柱盖帽。

先后经过内层的内衬管注塑成型，中间又经玻璃纤维或芳纶等纤维缠绕形成增强管，增强管外注塑成型接头主管，然后经后布丝加工埋设电加热丝形成成品，内、外层的内衬管和接头主管匀采用注塑成型，成型加工简单方便，其中的增强管经过加热和涂抹热熔胶成型，使形成增强管的玻璃纤维或芳纶等纤维与内衬管完全融合为一体，从而使内、外层和中间增强层实现完整的一体化，采用简单的工艺最大化的提高了产品的强度和性能，具有耐压强度高、施工方便等诸多优点，从而弥补了传统的金属卡压式管件和传统纯塑料管件连接的不足，提高了连接性能，节约了生产成本，使其可广泛应用于高压塑料复合油气管道领域。

作为优选，所述步骤2）中的内衬管表面的温度维持在80℃至150℃。内衬管表面保持足够温度的高温状态时，即可确保后续工序的玻璃纤维或芳纶等纤维的预浸制满足温度条件。内层对应的内衬管注塑时，采用短周期少冷却的模式，确保产品出模时，塑件表面的温度维持在80℃以上的高温状态，经过短周期快速成型的内衬管连带其内部的模芯出模后，立即将模芯装配到缠绕机上，通过缠绕机将经过预浸制的增强纤维带（玻璃纤维或芳纶等纤维）均匀缠绕在内衬管外表面，边缠绕边对内衬管及增强纤维带进行加热，同时涂抹热熔胶，使二者融合为一个整体，缠绕过程可根据管件的耐压等级要求，灵活调整缠绕圈数，达到不同的增强效果。

作为优选，所述步骤4）中自缠绕机上取出的内衬管内外温度维持在120℃至180℃。增强纤维带缠绕定型后形成增强管，在保持半成品内外部高温的情况下，迅速将带模芯的半成品从缠绕机中取下，并采用注塑机成型出外层的接头主管，形成整体毛坯，期间保持半成品的内外部为120℃至180℃的高温状态，以确保内衬管、增强管与接头主管完整熔合。

作为优选，所述步骤4）中毛坯管件冷却后再静置处理，静置时间≥3天。经过充足的静置处理，可充分消除产品内应力，改善产品性能。

因此，本发明的高压油气管道用PE复合电熔管件及其制造方法具有下述优点：以聚乙烯（PE）材料为主要材料，并在中间增设高强度的复合材料形成增强管，具有耐压强度高、施工方便等优点，弥补了金属卡压式管件和传统纯塑料管件的不足，可广泛应用于高压塑料复合油气管道领域，填补了该类管道缺乏可靠的连接配件的空白。

附图说明：

图1是本发明一种高压油气管道用PE复合电熔管件的剖视图。

具体实施方式：

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1所示，本发明的一种高压油气管道用PE复合电熔管件，包括互配套装在连接管件1端口外的接头主管2，与连接管件1对应的接头主管2内环面上嵌装固定着内衬管3，内衬管3与接头主管2间采用注塑成型为一体，在内衬管3与接头主管2间又同轴夹设有增强管4，增强管4由玻璃纤维带或芳纶等纤维带形成，增强管4的内、外环面分别通过热熔胶层6融合固定在对应的内衬管3和接头主管2上，使增强管4与内衬管3和接头主管2成为一体，在靠近连接管件1外环面的内衬管3内又嵌装有电加热丝5，电加热丝5呈螺旋状均匀分布，在内衬管3外侧端对应接头主管2上径向插接着一根金属接线柱7，电加热丝5通过金属接线柱7电连接在外接电源上，电加热丝5接电后使内衬管3与连接管件1熔接为一体。与内衬管3对应的接头主管2上沿径向滑动插接着一个观察柱8，且观察柱8靠近内衬管3的外侧端，观察柱8同样为PE材料，与观察柱8对应的内衬管3向内延伸形成环形的凹槽10，凹槽10的底部靠近电加热丝5，观察柱8的内侧端顶接在凹槽10底面上，外侧端延伸至接头主管2外，且在观察柱8外侧端罩装有观察柱盖帽9，观察柱盖帽9旋接在接头主管2上。

一种高压油气管道用PE复合电熔管件的制造方法，包括如下顺序步骤：

1）用注塑机注塑成型内衬管3；注塑过程中，采用短周期、少冷却的模式，确保内衬管3出模时其表面的温度维持在80℃至150℃的高温状态；

2）内衬管3连同模芯自注塑机上取出，再将模芯连同内衬管3安装到缠绕机上；经过短周期快速成型的内衬管3连带其模芯出模后，立即装配到缠绕机上；

3)将玻璃纤维或芳纶等纤维均匀缠绕在内衬管3外环面上，同时对玻璃纤维或芳纶等纤维进行加热和涂抹热熔胶，使玻璃纤维或芳纶等纤维与内衬管3融合为一体；通过缠绕机将进过预浸制的增强纤维带（玻璃纤维或芳纶等纤维）均匀缠绕在内衬管3外表面，边缠绕边对及内衬管3增强纤维带的表面进行加热，加热温度200±10℃，加热时间为2至3分钟，，并涂抹热熔胶，使其融合为一个整体，另根据管件的耐压等级要求，缠绕过程又可通过数控智能控制灵活调整缠绕圈数，以达到不同的增强效果；

4）自缠绕机上取出带有内衬管3的模芯，并将模芯重新安装到注塑机上，在内衬管3外注塑成型接头主管2，在接头主管2上同步形成观察柱安装孔和金属接线柱安装孔，形成毛坯管件，毛坯管件冷却后自注塑机上取出；完成增强纤维带的缠绕后，在保持半成品内外部120℃至180℃高温的情况下，迅速将带模芯的半成品从缠绕机中取下，并放入另一套模具中，采用注塑机将外层PE料成型为接头主管2，形成整体毛坯，经充分冷却后，取下产品，再经过≥3天的静置处理，以充分消除产品内应力；

5）采用数控布线机对毛坯管件进行后布丝加工：车刀精加工毛坯管件内环面，用布线刀头在毛坯管件内环面开槽、布线和沟槽回填，将电加热丝5埋入毛坯管件内环面；

6）用车刀对毛坯管件内环面进行车削加工；完成电加热丝5布线作业后，再次采用车刀对产品内表面进行车削加工，使内表面尺寸达到标准精度要求，外观平整、美观；

7）自金属接线柱安装孔引出电加热丝5，将电加热丝5连接在金属接线柱7上，用手动液压机将金属接线柱7压入金属接线柱安装孔，并在观察柱安装孔内放入观察柱8，并在观察柱8外的接头主管2上旋接观察柱盖帽9，完成成品的加工。

产品由聚乙烯材料（PE）经二次注塑成型（内衬管3和接头主管2），二者为主体结构，主要作用是将中部增强层（增强管4）及观察柱8、金属接线柱7等配件包覆并组合在一起，从而形成一个完整且美观的整体。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的构思作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种高压油气管道用PE复合电熔管件，包括互配套装在连接管件（1）端口外的接头主管（2），其特征在于：与所述连接管件（1）对应的接头主管（2）内环面上嵌装固定着内衬管（3），在靠近连接管件（1）外环面的内衬管（3）内又嵌装有电加热丝（5），电加热丝（5）延伸至接头主管（2）外并电连接在外接电源上，电加热丝（5）接电后使内衬管（3）与连接管件（1）熔接为一体。

2.根据权利要求1所述的高压油气管道用PE复合电熔管件，其特征在于：在所述内衬管（3）与接头主管（2）间又夹设有增强管（4），增强管（4）的内、外环面分别通过热熔胶层（6）融合固定在内衬管（3）和接头主管（2）上。

3.根据权利要求2所述的高压油气管道用PE复合电熔管件，其特征在于：所述增强管（4）为玻璃纤维带或芳纶等纤维带。

4.根据权利要求1所述的高压油气管道用PE复合电熔管件，其特征在于：在所述内衬管（3）外侧端对应接头主管（2）上设有金属接线柱（7），电加热丝（5）通过金属接线柱（7）电连接在外接电源上。

5.根据权利要求1所述的高压油气管道用PE复合电熔管件，其特征在于：与所述内衬管（3）对应的接头主管（2）上沿径向滑动插接有观察柱（8），观察柱（8）的内侧端顶接在内衬管（3）外环面上，外侧端延伸至接头主管（2）外，且在观察柱（8）外侧端罩装有观察柱盖帽（9）。

6.根据权利要求5所述的高压油气管道用PE复合电熔管件，其特征在于：所述观察柱（8）靠近内衬管（3）的外侧端，且与观察柱（8）对应的内衬管（3）向内延伸形成凹槽（10），凹槽（10）的底部靠近电加热丝（5），观察柱（8）的内侧端顶接在凹槽（10）底面上。

7.一种高压油气管道用PE复合电熔管件的制造方法，其特征在于：包括如下顺序步骤：

1）用注塑机注塑成型内衬管（3）；

2）内衬管（3）连同模芯自注塑机上取出，再将模芯连同内衬管（3）安装到缠绕机上；

3)将玻璃纤维或芳纶等纤维均匀缠绕在内衬管（3）外环面上，同时对玻璃纤维或芳纶等纤维进行加热和涂抹热熔胶，使玻璃纤维或芳纶等纤维与内衬管（3）融合为一体；

4）自缠绕机上取出带有内衬管（3）的模芯，并将模芯重新安装到注塑机上，在内衬管（3）外注塑成型接头主管（2），在接头主管（2）上同步形成观察柱安装孔和金属接线柱安装孔，形成毛坯管件，毛坯管件冷却后自注塑机上取出；

5）采用数控布线机对毛坯管件进行后布丝加工：车刀精加工毛坯管件内环面，用布线刀头在毛坯管件内环面开槽、布线和沟槽回填，将电加热丝（5）埋入毛坯管件内环面；

6）用车刀对毛坯管件内环面进行车削加工；

7）自金属接线柱安装孔引出电加热丝（5），将电加热丝（5）连接在金属接线柱（7）上，用手动液压机将金属接线柱（7）压入金属接线柱安装孔，并在观察柱安装孔内放入观察柱（8），并在观察柱（8）外的接头主管（2）上旋接观察柱盖帽（9）。

8.根据权利要求7所述的高压油气管道用PE复合电熔管件的制造方法，其特征在于：所述步骤2）中的内衬管（3）表面的温度维持在80℃至150℃。

9.根据权利要求7所述的高压油气管道用PE复合电熔管件的制造方法，其特征在于：所述步骤4）中自缠绕机上取出的内衬管（3）内外温度维持在120℃至180℃。

10.根据权利要求7所述的高压油气管道用PE复合电熔管件的制造方法，其特征在于：所述步骤4）中毛坯管件冷却后再静置处理，静置时间≥3天。

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