CN111594700A - 管道及管道系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管道，包括金属基体、内衬于所述金属基体的内表面的防腐层、以及固定于所述金属基体的第一法兰盘，所述金属基体具有金属基体第一端面，所述防腐层具有防腐层第一端面，所述第一法兰盘具有第一法兰盘端面，所述管道还包括粘合防腐密封层，所述粘合防腐密封层粘合于所述金属基体第一端面、所述防腐层第一端面以及所述第一法兰盘端面，所述粘合防腐密封层包括金属基体防腐层粘合部和法兰盘粘合部，所述法兰盘粘合部的厚度小于所述金属基体防腐层粘合部的厚度。本发明所提供的管道能够实现是内衬防腐层的管道的连接处的防腐。

Description

管道及管道系统

技术领域

本发明涉及一种管道，特别涉及内衬防腐层的管道。本发明还涉及管道系统。

背景技术

防腐钢管是指经过防腐工艺加工处理，可有效防止或减缓在运输与使用过程中发生化学或电化学反应发生腐蚀现象的钢制管道。根据我国统计数据，每年国内的钢管腐蚀直接经济损失2800多亿。当前全球每年因钢管腐蚀损失高达5000亿美元。防腐钢管可有效地防止或减缓腐蚀延长钢管的使用寿命，降低钢管运行成本。

在钢管内衬防腐层是一种使用广泛的技术，尤其适用于化工和石油行业。目前内衬防腐材料多为高分子材料，也有少量内衬无机非金属材料，如陶瓷或玻璃的报道。如果在钢管内表面内衬陶瓷或玻璃，所面临的一个主要问题是管端头连接处的防腐处理。根据目前的工艺，在管道的端部内衬陶瓷或玻璃层的主要缺陷是：陶瓷或玻璃层的厚度太薄，焊接时或受力时容易裂开，造成防腐层的失效。特别是管道的内表面和管道端面的过渡处，缺陷尤其突出。还有一种管端头连接处的防腐处理方式是在管道的端部焊接上一段耐蚀合金管，施工时将两根管道的耐蚀合金管焊接在一起或用法兰等连接件连接在一起。这种处理方式的缺陷是耐蚀合金特别昂贵，成本太高。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种管道，要解决的技术问题是内衬防腐层的管道的连接处的防腐。

为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：一种管道，包括金属基体、内衬于所述金属基体的内表面的防腐层、以及固定于所述金属基体的第一法兰盘，所述金属基体具有金属基体第一端面，所述防腐层具有防腐层第一端面，所述第一法兰盘具有第一法兰盘端面，所述管道还包括粘合防腐密封层，所述粘合防腐密封层粘合于所述金属基体第一端面、所述防腐层第一端面以及所述第一法兰盘端面，所述粘合防腐密封层包括金属基体防腐层粘合部和法兰盘粘合部，所述法兰盘粘合部的厚度小于所述金属基体防腐层粘合部的厚度。

优选地，所述法兰盘粘合部的平均厚度为D1，所述金属基体防腐层粘合部的平均厚度为D2，D1小于D2的一半。

优选地，所述第一法兰盘端面在轴向上超出所述金属基体第一端面，使得所述法兰盘粘合部的厚度小于所述金属基体防腐层粘合部的厚度。

优选地，所述第一法兰盘具有第一法兰盘内表面，所述第一法兰盘内表面通过斜面过渡到所述第一法兰盘端面，所述粘合防腐密封层粘合于所述第一法兰盘的所述斜面。

优选地，所述粘合防腐密封层的材料为有机粘合防腐材料或无机非金属粘合防腐材料。

优选地，所述管道还包括中间防腐密封层，所述中间防腐密封层通过固定件固定于所述粘合防腐密封层。

优选地，所述中间防腐密封层的材料为高分子防腐材料或无机非金属粘合防腐材料。

优选地，所述粘合防腐密封层的材料为无机非金属粘合防腐材料，所述中间防腐密封层的材料为高分子防腐材料。

优选地，所述粘合防腐密封层的金属基体防腐层粘合部的内部设置有耐磨填充部。

本发明还提供一种管道系统，包括至少两根本发明提供的管道，分别为第一管道和第二管道，法兰盘通过以下两种方式中的一种或多种来实现所述第一管道的第一端部和第二管道的第一端部的连接：

1)在所述第一管道的第一端部的外表面设置有第一卡合结构，在所述第二管道的第一端部的外表面设置有第二卡合结构，通过所述法兰与所述第一卡合结构和第二卡合结构的配合实现所述第一管道和第二管道的连接；

2)法兰盘通过固定件连接于第一管道和第二管道，从而实现所述第一管道和第二管道的连接。

本发明的有益效果为：本发明所提供的管道的管端头的防腐性能好，安装施工方便，成本低。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明所提供的管道的第一种优选的具体实施方式的结构示意图。

图2是图1所示的管道的结构分解示意图。

图3是图1所示的管道的粘合防腐密封层的结构示意图。

图4是本发明所提供的管道的第二种优选的具体实施方式的结构示意图。

图5是本发明所提供的管道的第三种优选的具体实施方式的结构示意图。

具体实施方式

图1和图2示出了本发明所提供的管道的第一种优选的具体实施方式。

如图1和图2所示，该具体实施方式中的管道包括金属基体100，具体为钢管，金属基体100的内表面衬有防腐层200，防腐层200沿金属基体100的内表面延伸。金属基体100的两端还固定连接第一法兰盘310和第二法兰盘320。其中，金属基体100具有金属基体第一端面101和金属基体第二端面102，防腐层200具有防腐层第一端面201和防腐层第二端面202，第一法兰盘310具有第一法兰盘端面311，第二法兰盘320具有第二法兰盘端面321。

本发明的关键在于密封上面所提到的各种端面，包括金属基体第一端面101和金属基体第二端面102、防腐层第一端面201和防腐层第二端面202、第一法兰盘端面311和第二法兰盘端面321，在该具体实施方式中，主要通过防腐密封层实现端面的密封。如图2所示，防腐密封层包括第一粘合防腐密封层410、第二粘合防腐密封层420、第一中间防腐密封层510、第二中间防腐密封层520。其中，第一粘合防腐密封层410粘合于金属基体第一端面101、防腐层第一端面201、第一法兰盘端面311，从而将金属基体第一端面101、防腐层第一端面201、第一法兰盘端面311密封；第二粘合防腐密封层420粘合于金属基体第二端面102、防腐层第二端面202、第二法兰盘端面321，从而将金属基体第二端面102、防腐层第二端面202、第二法兰盘端面321密封。

如图1-3所示，在该具体实施方式中，第一粘合防腐密封层410和第二粘合防腐密封层420的厚度并不是均一的。如图3所示，第一粘合防腐密封层410包括金属基体防腐层粘合部412和法兰盘粘合部413，金属基体防腐层粘合部412的作用是粘合于金属基体第一端面101和防腐层第一端面201，并将金属基体第一端面101和防腐层第一端面201密封；法兰盘粘合部413的作用是粘合于第一法兰盘端面311并将第一法兰盘端面311密封。同样的，第二粘合防腐密封层420也包括金属基体防腐层粘合部和法兰盘粘合部。如图3所示，法兰盘粘合部413的厚度为D1，金属基体防腐层粘合部412的厚度为D2，D2明显大于D1，也就是说，金属基体防腐层粘合部412相对较厚，法兰盘粘合部413相对较薄。如图1所示，第一法兰盘端面311在轴向上超出金属基体第一端面101，从而使得法兰盘粘合部413的厚度小于金属基体防腐层粘合部412的厚度。

之所以如此设置是源于本申请发明人的意外发现。本申请发明人发现，连接两根管道紧固法兰时，厚度均一的粘合防腐密封层收到挤压力后容易产生裂缝，特别是，当粘合防腐密封层的材料为无机非金属粘合防腐材料时，裂缝更容易产生。在一次试验中，由于法兰的尺寸有误，使得法兰盘粘合部的厚度变薄，本申请发明人却意外地发现，粘合防腐密封层受到相同的挤压力后并没有产生裂缝。因此，本申请发明人对管道的连接进行了改进，将法兰盘粘合部的厚度变薄。另外，经过一系列的试验摸索，本申请发明人发现，一种比较优选的具体实施方式是，法兰盘粘合部的厚度D1小于金属基体防腐层粘合部的厚度D2的一半。

另外，在该具体实施方式中，如图1所示，第一法兰盘310具有第一法兰盘内表面，该第一法兰盘内表面通过斜面过渡到第一法兰盘端面311，第一粘合防腐密封层410粘合于第一法兰盘310的斜面。如此设置的目的是增强第一粘合防腐密封层410跟第一法兰盘310的粘合。同样地，第二法兰盘320具有第二法兰盘内表面，该第二法兰盘内表面通过斜面过渡到第二法兰盘端面321，第二粘合防腐密封层420粘合于第二法兰盘320的斜面。

除了粘合防腐密封层外，在该具体实施方式中，防腐密封层还包括第一中间防腐密封层510和第二中间防腐密封层520。其中，第一中间防腐密封层510通过固定件(图中未示出)固定于第一粘合防腐密封层410，第二中间防腐密封层520通过固定件(图中未示出)固定于第二粘合防腐密封层410。两根管道连接时，紧固法兰施加挤压力，两根管道的中间防腐密封层紧密贴合，从而实现密封的目的。

两层密封部件的共同特点是，具有密封的功能，同时采用防腐材料制成，因此被称为防腐密封层。粘合防腐密封层和中间防腐密封层不同的是：粘合防腐密封层采用具有粘合性能的材料制成，而中间防腐密封层采用防腐材料制成。制作粘合防腐密封层的材料可以选用有机粘合防腐材料，例如PFA类材料，或聚四氟乙烯类材料；也可以采用无机非金属粘合防腐材料，例如防氧化抗脱碳涂料。制作中间防腐密封层的材料可以选用石墨、膨胀石墨、高分子防腐材料(例如聚四氟乙烯类材料)，或其它适合的材料。当粘合防腐密封层的材料选用无机非金属粘合防腐材料时，中间防腐密封层的材料优选高分子防腐材料，原因在于，无机非金属粘合防腐材料通常不具有可压缩性，而高分子防腐材料具有一定的可压缩性(弹性)，这样，可增强密封效果。

另外，如图1所示，在该具体实施方式中，防腐层200的端部的厚度大于防腐层200的中间部的厚度。相应地，金属基体100端部设置有斜面(也可以为弧面)，从而使得金属基体100端部的厚度小于金属基体100的中间部的厚度。

以上描述了本发明所提供的管道的一种优选的具体实施方式，在该具体实施方式中，管道的两端具有类似的结构。作为该具体实施方式的变形，也可以设置管道的一端采用上面所述的结构，另一端采用不同的结构。

图1和图2还示出了上述具体实施方式所提供的管道连接时所需要的结构。

如图1和图2所示，该具体实施方式所提供的管道采用法兰进行连接。连接时，可以直接用法兰盘焊接到两根管道的端部，然后用连接件(例如，螺栓)通过法兰盘上的通孔进行连接。需要注意的时，采用此种连接在部分场合并不适用，例如当钢管内衬玻璃并且玻璃层(防腐层)的厚度较薄时，焊接容易导致内衬的玻璃层开裂，从而致使防腐层失败。在这种情况下，一种更优选的连接方式是，采用卡合结构和法兰将两根管道进行连接，从而避免法兰与管道直接焊接造成的高温环境。

如图1和图3所示，管道的端部的外表面设置有第一卡槽312，另外提供与第一卡槽312相匹配的第一卡合部件313，第一卡合部件313可以是多个条状、或块状、或半环状、或弧形、或其它形状的部件，只要施工时能嵌入卡槽312即可。对于特定形状的第一卡合部件313，第一卡槽312也可以采用相匹配的形状，例如，第一卡槽312可以是环绕管道外表面的连续的凹槽，也可以是多个独立的凹坑。施工时，先将多个第一卡合部件313嵌入第一卡槽312，然后将第一卡合部件313与第一法兰盘310进行焊接，也可以采用其他连接方式，例如，连接件连接。相应地，也设置相同的结构，包括第二卡槽322、第二卡合部件323还实现第二法兰盘320的连接。最后通过两个法兰盘将两根管道进行连接。

在制造工艺方面，一种优选的具体实施方式为：提供普通钢管，加工钢管的两端形成如上所述的斜面结构，然后提供挡板，紧贴在钢管的两个端面，最后内衬上防腐层并去除挡板，防腐层的两端并会形成如上所述的结构。对于不同的应用场合，防腐层的材料可能有所不同，内衬工艺也会相应地有所不同。例如，对于衬塑钢管，可以将粉末状塑料喷涂到钢管的内表面，然后通过热熔的方法让塑料内衬到钢管内表面；对于内衬陶瓷或玻璃的钢管，可以将陶瓷粉或玻璃粉喷涂或涂敷到钢管的内表面，然后通过烧结的方法让陶瓷或玻璃内衬到钢管内表面。内衬防腐层完成后，对管端头进行切割或打磨处理形成端面，然后通过如下步骤连接法兰盘：

(1)两根管道中的第一管道的第一端部的外表面开设第一卡槽，第二管道的第二端部的外表面开设第二卡槽；

(2)提供与第一卡槽匹配的第一卡合部件，提供与第二卡槽匹配的第二卡合部件；将第一卡合部件嵌入所述第一卡槽，将第二卡合部件嵌入所述第二卡槽。

需要注意的是，以上详细说明了利用卡合结构连接两根管道的结构配置和施工方法的一种优选的具体实施方式。本领域技术人员可以利用该具体实施方式提供的原理采用其它卡合结构，例如，采用管道外表面的突起结构与法兰的配合实现两根管道的连接，在此不再详述。

连接上法兰盘后，便可以将粘合防腐密封层粘合于金属基体端面、防腐层端面、法兰盘端面。对于不同材料的粘合防腐密封层，粘合的工艺可能略有不同。对于PFA类粘合材料，需要采用热熔的工艺；对于防氧化抗脱碳涂料，只需要进行涂敷和风干处理。最后将中间防腐密封层通过固定件固定于粘合防腐密封层。

图4示出了本发明所提供的管道的连接的第二种具体实施方式。

如图4所示，该具体实施方式的结构设置基本与第一种具体实施方式相同，所不同的是，第一粘合防腐密封层410的金属基体防腐层粘合部的内部设置有第一耐磨填充部415，第二粘合防腐密封层420的金属基体防腐层粘合部的内部设置有第二耐磨填充部425。第一耐磨填充部415和第二耐磨填充部425的主要作用是耐磨，可采用耐磨材料制成，例如，陶瓷、玻璃等。当管道里的流体含有很多颗粒冲刷物时，第一耐磨填充部415和第二耐磨填充部425可以抵抗颗粒冲刷物的冲击。

图5示出了本发明所提供的管道的连接的第三种具体实施方式。

如图5所示，与第一种具体实施方式相同，该具体实施方式所提供的管道也采用法兰进行连接。与第一种更具体实施方式所不同的时，法兰通过固定件80(例如，铆钉)与管道进行连接。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种管道，包括金属基体、内衬于所述金属基体的内表面的防腐层、以及固定于所述金属基体的第一法兰盘，所述金属基体具有金属基体第一端面，所述防腐层具有防腐层第一端面，所述第一法兰盘具有第一法兰盘端面，其特征在于，所述管道还包括粘合防腐密封层，所述粘合防腐密封层粘合于所述金属基体第一端面、所述防腐层第一端面以及所述第一法兰盘端面，所述粘合防腐密封层包括金属基体防腐层粘合部和法兰盘粘合部，所述法兰盘粘合部的厚度小于所述金属基体防腐层粘合部的厚度。

2.如权利要求1所述的管道，其特征在于，所述法兰盘粘合部的平均厚度为D1，所述金属基体防腐层粘合部的平均厚度为D2，D1小于D2的一半。

3.如权利要求1所述的管道，其特征在于，所述第一法兰盘端面在轴向上超出所述金属基体第一端面，使得所述法兰盘粘合部的厚度小于所述金属基体防腐层粘合部的厚度。

4.如权利要求3所述的管道，其特征在于，所述第一法兰盘具有第一法兰盘内表面，所述第一法兰盘内表面通过斜面过渡到所述第一法兰盘端面，所述粘合防腐密封层粘合于所述第一法兰盘的所述斜面。

5.如权利要求1所述的管道，其特征在于，所述粘合防腐密封层的材料为有机粘合防腐材料或无机非金属粘合防腐材料。

6.如权利要求5所述的管道，其特征在于，所述管道还包括中间防腐密封层，所述中间防腐密封层通过固定件固定于所述粘合防腐密封层。

7.如权利要求6所述的管道，其特征在于，所述中间防腐密封层的材料为高分子防腐材料或无机非金属粘合防腐材料。

8.如权利要求6所述的管道，其特征在于，所述粘合防腐密封层的材料为无机非金属粘合防腐材料，所述中间防腐密封层的材料为高分子防腐材料。

9.如权利要求1所述的管道，其特征在于，所述粘合防腐密封层的金属基体防腐层粘合部的内部设置有耐磨填充部。

10.一种管道系统，包括至少两根如权利要求1所述的管道，分别为第一管道和第二管道，法兰盘通过以下两种方式中的一种或多种来实现所述第一管道的第一端部和第二管道的第一端部的连接：

1)在所述第一管道的第一端部的外表面设置有第一卡合结构，在所述第二管道的第一端部的外表面设置有第二卡合结构，通过所述法兰与所述第一卡合结构和第二卡合结构的配合实现所述第一管道和第二管道的连接；

2)法兰盘通过固定件连接于第一管道和第二管道，从而实现所述第一管道和第二管道的连接。

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