CN111578008A - 具有高分子材料内衬的由壬连接结构及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有高分子材料内衬的由壬连接结构及其装配方法，用于解决现有技术中输油管道容易发生腐蚀并泄漏的问题。包括：第一连接管、第二连接管和中间紧固件，所述第二连接管和所述第一连接管拼合后通过所述中间紧固件相对锁定；所述第一连接管的内孔上内套有第一内衬管，所述第一内衬管管口位置设有向外凸出的第一翻边；所述第二连接管的内孔上内套有第二内衬管，所述第二内衬管管口位置设有向外凸出的第二翻边；所述第一内衬管和所述第二内衬管均由高分子材料制成，当所述第一连接管和所述第二连接管拼合时，所述第一翻边、第二翻边被所述第一连接管、所述第二连接管端部轴向夹持。能够防腐蚀及防泄漏。

Description

具有高分子材料内衬的由壬连接结构及其装配方法

技术领域

本发明涉及原油集输工程领域，特别是涉及一种具有高分子材料内衬的由壬连接结构及其装配方法。

背景技术

在油田地面原油集输工程领域，钢质输送管道因输送原油、污水等腐蚀性介质，易被腐蚀，造成管道泄漏事故频发，泄漏物污染环境。管道的防腐与快速抢修成为一个难题。

由壬结构是地面集输管道常用的连接方式之一，传统的由壬密封结构不能有效隔离输送的介质，其内部与介质接触易发生腐蚀。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有高分子材料内衬的由壬连接结构及其装配方法，用于解决现有技术中输油管道容易发生腐蚀并泄漏的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有高分子材料内衬的由壬连接结构，包括：第一连接管、第二连接管和中间紧固件，所述第二连接管和所述第一连接管拼合后通过所述中间紧固件相对锁定；

所述第一连接管的内孔上内套有第一内衬管，所述第一内衬管管口位置设有向外凸出的第一翻边；

所述第二连接管的内孔上内套有第二内衬管，所述第二内衬管管口位置设有向外凸出的第二翻边；

所述第一内衬管和所述第二内衬管均由高分子材料制成，当所述第一连接管和所述第二连接管拼合时，所述第一翻边、第二翻边被所述第一连接管、所述第二连接管端部轴向夹持；

所述第一连接管的内孔孔口位置或所述第二连接管的内孔孔口位置设有台阶结构，所述第一翻边和所述第二翻边置于所述台阶结构内；

所述第二连接管和所述第一连接管的拼接面还通过密封圈密封，所述第二连接管和所述第一连接管的拼接面还通过密封圈密封，所述密封圈的直径大于所述第一翻边和所述第二翻边的最大外径。

可选的，所述第一连接管的内孔孔口位置设有第一台阶结构，所述第二连接管的内孔孔口位置设有第二台阶结构，所述第一翻边置于所述第一台阶结构内，所述第二翻边置于所述第二台阶结构内。

可选的，所述第二连接管端面和所述第一连接管端面设有安装槽，所述密封圈置于所述安装槽内。

可选的，所述中间紧固件包括套管；

所述第一连接管的末端设有大头结构，所述第一连接管伸入所述套管且通过所述大头结构卡在所述套管内，所述套管和所述第一连接管转动配合；

所述套管一端和所述第一连接管配合，所述套管另一端设有内螺纹，所述第二连接管的端头设有外螺纹，所述外螺纹和所述内螺纹匹配。

可选的，所述大头结构和所述套管内壁通过锥面结构配合。

一种所述的具有高分子材料内衬的由壬连接结构的装配方法，包括如下步骤：

步骤一、由第一连接管穿过套管的通孔，第一连接管与一根输油钢管焊接，第二连接管与另一根输油钢管焊接；

步骤二、对两根钢管内表面进行喷砂除锈处理，清除杂质；

步骤三、将第一连接管、第二连接管、第一内衬管和第二内衬管分别预热至温度均匀；

步骤四、第一内衬管和第二内衬管穿入第一连接管和第二连接管，采用缩径设备对第一内衬管和第二内衬管进行挤压缩径，同时将第一内衬管、第二内衬管衬入第一连接管、第二连接管中；

步骤五、采用低温加热和高温加热两段加热工艺进行处理使第一内衬管、第二内衬管分别与第一连接管、第二连接管紧密结合；

步骤六、封端处理，第一连接管拼接处伸出的第一内衬管多余部分切除，第二连接管拼接处伸出的第二内衬管多余部分切除，加热第一内衬管、第二内衬管，然后进入封端定型模具进行翻边定型处理；

步骤七、现场组装，第一连接管和第二连接管拼接，旋转套管使得第一连接管和第二连接管轴向挤压第一翻边和第二翻边。

可选的，步骤二中，处理后内表面锚纹深度范围30μm～100μm。

可选的，步骤三中，第一连接管和第二连接管预热温度范围30℃～60℃，第一内衬管、第二内衬管预热温度60℃～100℃；

步骤五中，低温加热温度范围30℃～60℃，时间2～8h,高温加热温度范围80℃～90℃，时间1～4h；

步骤六中，第一内衬管和第二内衬管加热温度范围180～250℃。

如上所述，本发明的具有高分子材料内衬的由壬连接结构及其装配方法，至少具有以下有益效果：

第一内衬管和第二内衬管分别设置翻边结构，使得第一管道和第二管道在相挤压时，能够实现拼接处的密封，使得第一连接管和第二连接管拼接处不易泄漏，结构简单、实用可靠，高分子材料的内衬结构耐腐蚀性强；同时通过密封圈位于密封槽内挤压密封，分别形成两道独立的密封结构，从而实现了双重密封效果。

附图说明

图1显示为本发明的具有高分子材料内衬的由壬连接结构的示意图。

图2显示为本发明的套管的示意图。

元件标号说明：第一连接管1，第二连接管2，第一内衬管11，第一翻边111，第二内衬管21，第二翻边211，第一台阶结构12，第二台阶结构22，密封圈3，套管4，大头结构13，输油钢管5。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书附图所示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

请参阅图1至图2，本发明提供一种具有高分子材料内衬的由壬连接结构的实施例，包括：第一连接管1、第二连接管2和中间紧固件，所述第二连接管2和所述第一连接管1拼合后通过所述中间紧固件相对锁定；所述第一连接管1的内孔上内套有第一内衬管11，所述第一内衬管11管口位置设有向外凸出的第一翻边111；所述第二连接管2的内孔上内套有第二内衬管21，所述第二内衬管21管口位置设有向外凸出的第二翻边211；所述第一内衬管11和所述第二内衬管21均由高分子材料制成，具体的高分子材料可以包括聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酮、聚芳醚酮、聚苯硫醚、聚酰胺等及以其为主要成分的改性高分子材料。当所述第一连接管1和所述第二连接管2拼合时，所述第一翻边111、第二翻边211被所述第一连接管1、所述第二连接管2端部轴向夹持。中间紧固件实现将第一连接管1和第二连接管2轴向上相对拉紧并固定，中间紧固件实现的方式可以有多种形式，本实施例不做限制，第一连接管1和第二连接管2可以为钢制结构，当然其也可以是能够适应输油的其他材质，本实施例不做限制，通过高分子材料制成的内衬管设置，增加了输油管道的耐腐蚀能力，同时第一翻边111和第二翻边211设计，使得第一连接管1和第二连接管2在拼接时，能够对第一翻边111和第二翻边211进行挤压，第一翻边111和第二翻边211实现对拼接处的环向上密封，减少或者避免泄漏的发生。

请参阅图1至图2，所述第一连接管1的内孔孔口位置或所述第二连接管2的内孔孔口位置设有台阶结构，所述第一翻边111和所述第二翻边211置于所述台阶结构内。设置台阶结构使得第一翻边111和第二翻边211结构能够被更大的面积包裹，使得其在被轴向挤压时，其在台阶结构内的部分能够具有更高的受压能力，凸出于台阶部分被挤压时过盈配合实现有效密封。

请参阅图1，所述第二连接管2和所述第一连接管1的拼接面还通过密封圈3密封，所述密封圈3的直径大于所述第一翻边111和所述第二翻边211的最大外径。即密封圈3位于第一翻边111和第二翻边211的外侧，使得在密封时能够形成双重密封，第一翻边111和第二翻边211轴向压紧时形成第一道密封结构，第一道密封结构能够有效阻碍管道内的液体泄漏，密封圈3在外侧形成第二道密封结构，当第一道密封结构有部分液体泄漏时，此时第二道密封结构进行密封，防止液体泄漏到管道外面，密封圈3通常具有密封效果好，但是具有使用寿命不长的问题，本方案通过第一道密封结构阻挡了大部分压力，使得密封圈3保证了良好的密封效果同时还具有较长的使用寿命，此种结构的配合具有更好的防泄漏效果。可选的，所述第二连接管2端面和所述第一连接管1端面设有安装槽，所述密封圈3置于所述安装槽内。通过密封圈3的设置，实现了对第一连接管1和第二连接管2的二次密封，在图1 中，密封圈3位于第一翻边111和第二翻边211的外侧。所述的密封圈3其材质为氯丁橡胶、氟橡胶、硅橡胶、聚四氟乙烯、石墨等及以其为主要成分的改性材料。特别的，氟橡胶、硅橡胶材质的密封圈3，横截面可以选择为O形，聚四氟乙烯、石墨材质的密封圈3，横截面可以选择为矩形。

本实施例中，请参阅图1，所述第一连接管1的内孔孔口位置设有第一台阶结构12，所述第二连接管2的内孔孔口位置设有第二台阶结构22，所述第一翻边111置于所述第一台阶结构12内，所述第二翻边211置于所述第二台阶结构22内。设置台阶结构使得第一翻边111 和第二翻边211结构能够被更大的面积包裹，使得其在被轴向挤压时，其在台阶结构内的部分能够具有更高的受压能力，凸出于台阶部分被挤压时过盈配合实现有效密封。通过第一台阶结构12和第二台阶结构22的设置，使得第一翻边111和第二翻边211能够同时保证相对的可靠性。

本实施例中，请参阅图1和图2，所述中间紧固件包括套管4；所述第一连接管1的末端设有大头结构13，所述第一连接管1伸入所述套管4且通过所述大头结构13卡在所述套管4 内，所述套管4和所述第一连接管1转动配合；所述套管4一端和所述第一连接管1配合，所述套管4另一端设有内螺纹，所述第二连接管2的端头设有外螺纹，所述外螺纹和所述内螺纹匹配。套管4通过外螺纹和内螺纹配合实现第一连接管1和第二连接管2的轴向施压并锁定，操作方便且结构可靠，同时能够将第一连接管1和第二连接管2的拼接处进行隔离保护。在图2中，为了方便对套管4的旋转，可以在套管外壁上设置类似于螺母外表面的平面结构，除了图2的结构外，还可以通过其他结构，比如设置卡槽结构等，此处不做具体限制。

本实施例中，请参阅图1，所述大头结构13和所述套管4内壁通过锥面结构配合。即套管4内壁上设有锥形孔，大头结构13处设有锥形体，两个相互配合，当旋转套管4时，锥面结构处越来越紧，同时接触面积大，锥面结构能让第一连接管1和第二连接管2拼接处更好的和外界隔离。

一种根据以上任一实施例所述的具有高分子材料内衬的由壬连接结构的装配方法，包括如下步骤：

步骤一、由第一连接管1穿过套管4的通孔，第一连接管1与一根输油钢管5焊接，第二连接管2与另一根输油钢管5焊接；

步骤二、对两根钢管内表面进行喷砂除锈处理，清除杂质；

步骤三、将第一连接管1、第二连接管2、第一内衬管11和第二内衬管21分别预热至温度均匀；

步骤四、第一内衬管11和第二内衬管21穿入第一连接管1和第二连接管2，采用缩径设备对第一内衬管11和第二内衬管21进行挤压缩径，同时将第一内衬管11、第二内衬管21 衬入第一连接管1、第二连接管2中；内衬管的外径大于钢管内径0mm～4mm，故在安装时，需要进行挤压缩径处理，即第一内衬管11和第一连接管1处于过盈配合的关系，第二内衬管21和第二连接管2处于过盈配合的关系，具有较好的密封效果；可选的，第一内衬管11最小长度不低于第一连接管1的长度，第二内衬管21最小长度不低于第二连接管2的长度，能够有效的避免第一连接管1和第二连接管2被腐蚀。

步骤五、采用低温加热和高温加热两段加热工艺进行处理使第一内衬管11、第二内衬管21分别与第一连接管1、第二连接管2紧密结合；

步骤六、封端处理，第一连接管1拼接处伸出的第一内衬管11多余部分切除，第二连接管2拼接处伸出的第二内衬管21多余部分切除，加热第一内衬管11、第二内衬管21，然后进入封端定型模具进行翻边定型处理；

步骤七、现场组装，第一连接管1和第二连接管2拼接，旋转套管4使得第一连接管1和第二连接管2轴向挤压第一翻边111和第二翻边211。

可选的，在步骤二中，处理后内表面锚纹深度范围30μm～100μm，能够增大衬管与钢管结合力。

可选的，在步骤三中，第一连接管1和第二连接管2预热温度范围30℃～60℃，第一内衬管11、第二内衬管21预热温度60℃～100℃；内衬管预热是为了使衬管缩颈时能够更均匀的发生塑性变形，减少衬管机械损伤，利于更容易、效率更高的衬入钢管内。因钢材质导热快，连接管预热主要起到减小与衬管温差的作用，减缓衬管降温速率，让衬管更均匀的回弹，避免局部应力集中。

在步骤五中，低温加热温度范围30℃～60℃，时间2～8h,高温加热温度范围80℃～90℃，时间1～4h；内衬管因材料种类不同，其性质不同，回弹的过程需要在一定温度、时间条件下完成。低温段加热利于衬管内部应力均匀的释放，与钢管充分结合。

高温段加热是起到完全释放衬管应力的作用(过程在不同温度，不同时间条件下完成)，应力释放后衬管在此状态下不再伸长或收缩，衬管与钢管结合最佳，同时为下一步封端做准备。

在步骤六中，第一内衬管11和第二内衬管21加热温度范围180～250℃。

加热使高分子材料处于良好的塑性变形状态中，利于封端顺利进行。封端的过程就是处在塑性变形温度下的高分子材料在模具内填满模腔，形成外观饱满、光滑的翻边端面，管道连接后起到良好的密封作用。

因衬管材料种类不同，不同材料的塑性变形温度区间也不同。180～250℃适用于上述材料的封端需求。

综上所述，本发明第一内衬管11和第二内衬管21分别设置翻边结构，使得第一管道和第二管道在相挤压时，能够实现拼接处的密封，使得第一连接管1和第二连接管2拼接处不易泄漏，结构简单、实用可靠，高分子材料的内衬结构耐腐蚀性强；同时通过密封圈3位于密封槽内挤压密封，分别形成两道独立的密封结构，从而实现了双重密封效果。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种具有高分子材料内衬的由壬连接结构，其特征在于，包括：第一连接管、第二连接管和中间紧固件，所述第二连接管和所述第一连接管拼合后通过所述中间紧固件相对锁定；

所述第一连接管的内孔上内套有第一内衬管，所述第一内衬管管口位置设有向外凸出的第一翻边；

所述第二连接管的内孔上内套有第二内衬管，所述第二内衬管管口位置设有向外凸出的第二翻边；

所述第一内衬管和所述第二内衬管均由高分子材料制成，当所述第一连接管和所述第二连接管拼合时，所述第一翻边、第二翻边被所述第一连接管、所述第二连接管端部轴向夹持；

所述第一连接管的内孔孔口位置或所述第二连接管的内孔孔口位置设有台阶结构，所述第一翻边和所述第二翻边置于所述台阶结构内；

所述第二连接管和所述第一连接管的拼接面还通过密封圈密封，所述密封圈的直径大于所述第一翻边和所述第二翻边的最大外径。

2.根据权利要求1所述的具有高分子材料内衬的由壬连接结构，其特征在于：所述第一连接管的内孔孔口位置设有第一台阶结构，所述第二连接管的内孔孔口位置设有第二台阶结构，所述第一翻边置于所述第一台阶结构内，所述第二翻边置于所述第二台阶结构内。

3.根据权利要求1所述的具有高分子材料内衬的由壬连接结构，其特征在于：所述第二连接管端面和所述第一连接管端面设有安装槽，所述密封圈置于所述安装槽内。

4.根据权利要求1所述的具有高分子材料内衬的由壬连接结构，其特征在于：所述中间紧固件包括套管；

所述第一连接管的末端设有大头结构，所述第一连接管伸入所述套管且通过所述大头结构卡在所述套管内，所述套管和所述第一连接管转动配合；

所述套管一端和所述第一连接管配合，所述套管另一端设有内螺纹，所述第二连接管的端头设有外螺纹，所述外螺纹和所述内螺纹匹配。

5.根据权利要求4所述的具有高分子材料内衬的由壬连接结构，其特征在于：所述大头结构和所述套管内壁通过锥面结构配合。

6.一种根据权利要求4-5任一所述的具有高分子材料内衬的由壬连接结构的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、由第一连接管穿过套管的通孔，第一连接管与一根输油钢管焊接，第二连接管与另一根输油钢管焊接；

步骤二、对两根钢管内表面进行喷砂除锈处理，清除杂质；

步骤三、将第一连接管、第二连接管、第一内衬管和第二内衬管分别预热至温度均匀；

步骤四、第一内衬管和第二内衬管穿入第一连接管和第二连接管，采用缩径设备对第一内衬管和第二内衬管进行挤压缩径，同时将第一内衬管、第二内衬管衬入第一连接管、第二连接管中；

步骤五、采用低温加热和高温加热两段加热工艺进行处理使第一内衬管、第二内衬管分别与第一连接管、第二连接管紧密结合；

步骤六、封端处理，第一连接管拼接处伸出的第一内衬管多余部分切除，第二连接管拼接处伸出的第二内衬管多余部分切除，加热第一内衬管、第二内衬管，然后进入封端定型模具进行翻边定型处理；

步骤七、现场组装，第一连接管和第二连接管拼接，旋转套管使得第一连接管和第二连接管轴向挤压第一翻边和第二翻边。

7.根据权利要求6所述的装配方法，其特征在于：

步骤二中，处理后内表面锚纹深度范围30μm～100μm。

8.根据权利要求6或7所述的装配方法，其特征在于：

步骤三中，第一连接管和第二连接管预热温度范围30℃～60℃，第一内衬管、第二内衬管预热温度60℃～100℃；

步骤五中，低温加热温度范围30℃～60℃，时间2～8h,高温加热温度范围80℃～90℃，时间1～4h；

步骤六中，第一内衬管和第二内衬管加热温度范围180～250℃。

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