CN1126897C - 用于管道连接的形状记忆组合补口 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管道连接和修补方法，它是一种用于管道连接的形状记忆组合补口，包括基本管、穿插衬管、衔接衬管、衬管焊缝、衔接管、充填环、密封填料和形状记忆套管构成；穿插衬管和衔接衬管通过衬管焊缝结合为一体；充填环处于基本管和衔接管间隔的环状沟槽中；用套管从外部固定充填环，连接基本管和衔接管。本发明特别适用于修复燃气管道，施工简单，密封可靠。

Description

用于管道连接的形状记忆组合补口

所属技术领域

本发明涉及一种管道连接和修补方法，尤其涉及一种采用形状记忆材料修补管道结构和施工技术。

背景技术

现有油田和城市的天然气和煤气管道，由于输运气体和地质腐蚀发生早期泄漏，这不仅直接影响到燃气供应，也污染大气，并经常引发中毒、爆炸或火灾，进而导致交通阻塞、建筑瘫塌、人身伤亡等事故。这类钢管管道大约经过10年左右的周期就需要更换。如全部更新铺设管道，包括设计、占地、挖沟、埋管等项，各种材料、土建施工费用巨大，每公里高达15万元。如管线走向途经建筑群或重点街市，管线只能绕地施工，耗资将激增数倍，施工周期也将大大延长。于是从1996年开始国内油田先后尝试利用套入内衬管的方法进行修复。即探测原管线在地下具体位置，沿管线一定距离挖坑，将耐腐蚀内衬管先行折叠，再牵引拉入原管道中，然后局部通入高压热蒸气，重新使衬管展开复原成圆形。这样以原管作为施工通道和耐压骨架，以新装塑料管作为耐蚀衬层和密封屏障，预计经济价值显而易见。但是该方案中施工管路的连接补口虽经长期开发，至今尚未解决。

发明内容

本发明提供一种用于管道连接的形状记忆组合补口，它是形状记忆组合补口的管道连接技术，修复管线穿插衬管工程施工，用于修复燃气和其它类型的管道，施工简单，密封可靠。

本发明形状记忆组合补口结构，它包括基本管、穿插衬管、衔接衬管、衔接管、衬管焊缝、充填环、形状记忆套管、密封填料。穿插衬管贯穿被截断基本管的段落中，基本管两端露出穿插衬管多余部分。衔接管套在衔接衬管之外，在衔接管两端露出衔接衬管的多余部分；衔接衬管的安装位置，是它与两侧穿插衬管处于同轴，并夹于两侧穿插衬管之间，穿插衬管与衔接衬管之间采用焊接结合形成焊缝。充填环处于基本管与衔接管之间的装配沟槽内。充填环是两瓣或两瓣以上组成的同圆瓣环，也可以是线绕的或带绕的，形成外形轮廓为圆筒，其外径与内径分别与基本管的外径与内径相同，以保证安装后穿插衬管和衔接衬管内外径尺寸基本不变；它用于在加热形状记忆套管时，隔热防止穿插衬管和衔接衬管软化或熔化。密封填料涂敷于充填环与形状记忆套管之间。将形状记忆套管套在充填环上，其中间部分封堵了充填环，其两端部分别套住基本管和衔接管。穿插衬管与衔接衬管之间焊接采用对接或搭接方式，它的焊缝可以是一个、两个或两个以上。基本管和衔接管的材料是铁或铁基的合金，或铜或铜基的合金，或铝或铝基的合金，或钛或钛基的合金；基本管与衔接管二者内径与外径分别对应相等。穿插衬管和衔接衬管二者内径与外径分别相等；同时二者是可焊的相同材料或不同材料。形状记忆套管在加热收缩时压紧充填环，同时压紧部分基本管和部分衔接管；它的材料是铁基形状记忆合金或镍钛形状记忆合金或铜基形状记忆合金或其它高分子形状记忆材料。

形状记忆组合补口装配过程是先将形状记忆套管套入基本管上，其次安装施工顺序是由内至外，第一步焊接穿插衬管和衔接衬管；第二步是通过缠绕方式或分瓣方式安装充填环，再将充填环表面涂敷密封填料(通用的)；第三步将形状记忆套管从基本管上横移，至充填环位置复盖充填环，同时形状记忆套管两端和基本管与衔接管的表面部分搭接。加热形状记忆管套，形状记忆管套收缩，牢固抱紧连接管道。穿插衬管与衔接衬管焊接采用外部夹紧移动方式，保证焊接具有大的轴向压力。内部通球保证被焊塑料管之间的轴心定位。用电热剪式加热器侧平面加热，保证加热均匀，撤离张开时能绕开通球，工作方便。

本发明技术方案中采用形状记忆组合补口技术连接内衬管结构简明、安装巧妙、施工方便、节省空间。本发明特别适用于连接中断的复合管，具有下列特点：一是被连接衬管口径一致，内壁光滑，减少输气压头损失；二是利用衬管焊接和填料充填，保证了可靠密封；三是充填环保证装配时衬管尺寸基本不变，同时对衬管有隔热作用，避免加热时低熔点衬管过热软化；四是空间结构简单，装配容易，施工方便。五是连接管道耐压性能良好；使用稳定可靠。

附图说明

图1是形状记忆组合管接头补口的组成结构示意图，其中，1-基本管，2-穿插衬管，3-衔接衬管，4-衬管焊缝，5-衔接管，6-充填环，7-密封填料，8-形状记忆套管。

具体实施方式实施例1：

胜利油田城市地下天然气干线钢管G20、Φ400×6，使用13年管线多处泄漏。由于城市发展很快，新建许多建筑，铺设新线只能大距离绕行，工程造价将增加三倍。而且面临冬季取暖工期紧张，于是采用本发明方案施工。沿管线每隔300m挖坑，截断管线2米，穿插塑料管PE80、Φ385×6，在原截断管端分别留下长为1850mm与150mm多余部分。留下长塑料管的一端套入衔接钢管Φ400×6，长度1700mm，其上再套入铁基形状记忆合金SM8管Φ414×6两个，长度分别为400mm和100mm长短两段。利用塑料熔焊装置，将塑料管端熔化，借助夹具对中及加压熔焊。将衔接钢管移至塑料管焊缝侧，并与原管钢管接触，涂敷密封填料环氧树脂灌封剂，将短段记忆合金套横移至接触缝，利用加热器加热2分钟(250℃)，记忆合金套收缩抠紧固定。另一钢管端留有300mm宽的缝，缝底为塑料管，在此处放置长度290mm两半的Φ400×6聚四氟乙烯管，在表面涂敷密封填料，横移长段形状记忆合金管，加热收缩抠紧固定。经通球检测及打压测定。达到规定的3MPa、保压1小时、不渗不漏的要求，至此完成连接管线施工。

实施例2：

大庆炼油厂的架空高压耐腐蚀管线，外层为G10、Φ156×3碳钢管，内层为304不锈钢管Φ150×2。由于局部泄漏中间截断10m。使原管线切断处不锈钢管比外层管多30mm长，两侧分别套入长100mm铁基形状记忆合金SM6管套。取新的双层复合管10米长。其两端碳钢管均比不锈钢管短30mm。先将衔接不锈钢衬管与左右两侧不锈钢衬管焊住。取两段长59mm、Φ156×3G10钢管，轴向切成两半，作成两套瓣管。分别放在两侧焊缝处，涂敷密封填料膏状磷酸铜。将记忆合金管分别移上瓣管位置，300℃加热3分钟，收缩固定抠紧，经打压测定，耐压10MPa，保压2小时，未发生任何渗漏。

实施例3：

除了利用形状记忆补口连接输气管线，也可以用于连接输水管。上海不锈钢管0Cr18Ni8Ti、Φ50×0.5，内衬为PPRΦ49×4高楼供水干管，需耐压5MPa。由于在振动工作环境服役，原来机械卡套式接口在运行4小时后即发生渗水。采用本发明补口装置连接上述管线，首先处理接头，磨掉少许不锈钢，使PPR衬管突出3mm，套入形状记忆不锈钢套管，长70mmΦ56×3，控制其内径Φ50正公差。采用熔焊器焊住PPR管。为充填焊缝多余空间，缠绕玻璃布带，使缠绕部分外缘与不锈钢管外轮廓平齐。涂敷密封填料氟橡胶，移入形状记忆不锈钢套管，300℃加热3分钟，加热收缩固定抠紧。打压至5MPa，保压30分不渗不漏。

Claims (9)

1、一种用于管道连接的形状记忆组合补口，其特征在于它包括基本管、穿插衬管、衔接衬管、衬管焊缝、衔接管、充填环、密封填料和形状记忆套管构成；穿插衬管和衔接衬管通过衬管焊缝结合为一体；充填环处于基本管和衔接管间隔形成的环状沟槽中；在充填环表面涂敷密封填料；用形状记忆套管从外部固定充填环，连接基本管和衔接管。

2、按照权利要求1所述的形状记忆组合补口，其特征在于所述的穿插衬管贯穿被截断基本管的段落中，基本管两端露出穿插衬管多余部分；衔接管套在衔接衬管之外，在衔接管两端露出衔接衬管的多余部分；衔接衬管的安装位置，是它与两侧穿插衬管处于同轴，并夹于两侧穿插衬管之间，穿插衬管与衔接衬管之间采用焊接结合形成焊缝；充填环处于基本管与衔接管之间的装配沟槽中；密封填料涂敷于充填环与形状记忆套管之间；将形状记忆套管套在充填环上，其中间部分封堵了充填环，其两端部分别套住基本管和衔接管。

3、按照权利要求1所述的形状记忆组合补口，其特征在于所述的充填环为两类：用线或带缠绕的充填环或圆柱割离形状的分瓣式充填环；所述的充填环外形轮廓是圆柱形，其外径与内径分别与基本管的外径与内径相同。

4、按照权利要求1所述的形状记忆组合补口，其特征在于所述的焊缝是对接的或搭接的，它的数目是1个或两个以上。

5、按照权利要求1所述的形状记忆组合补口，其特征在于所述的基本管和所述的衔接管材料是铁或铁基的合金，或铜或铜基的合金，或铝或铝基的合金，或钛或钛基的合金；所述的基本管与所述的衔接管二者内径与外径分别对应相等。

6、按照权利要求1所述的形状记忆组合补口，其特征在于所述的穿插衬管和所述的衔接衬管二者内径与外径分别相等，二者是可焊的相同材料或不同材料。

7、按照权利要求1所述的形状记忆组合补口，其特征在于所述的形状记忆套管是铁基形状记忆合金、镍钛形状记忆合金、铜基形状记忆合金或其它高分子形状记忆材料。

8、权利要求1所述的形状记忆组合补口的使用方法，其特征在于首先将形状记忆套管套入基本管上，其次安装施工次序是由内至外，第一步焊接穿插衬管和衔接衬管；第二步是通过缠绕方式或分瓣方式安装充填环；第三步是平移形状记忆套管，覆盖充填环，并加热收缩固定。

9、按照权利要求8所述的形状记忆组合补口使用方法，其特征在于所述的形状记忆套管，在加热收缩时压紧充填环，同时压紧部分基本管和部分衔接管。

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