CN113757460A - 一种卡压式厚壁管件 - Google Patents

一种卡压式厚壁管件 Download PDF

Info

Publication number
CN113757460A
CN113757460A CN202110310399.3A CN202110310399A CN113757460A CN 113757460 A CN113757460 A CN 113757460A CN 202110310399 A CN202110310399 A CN 202110310399A CN 113757460 A CN113757460 A CN 113757460A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipe
ring
thick
wall
toothed ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110310399.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113757460B (zh
Inventor
陈卫东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Midea Group Co Ltd
Original Assignee
Midea Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Midea Group Co Ltd filed Critical Midea Group Co Ltd
Priority to CN202110310399.3A priority Critical patent/CN113757460B/zh
Publication of CN113757460A publication Critical patent/CN113757460A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113757460B publication Critical patent/CN113757460B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L21/00—Joints with sleeve or socket
    • F16L21/02—Joints with sleeve or socket with elastic sealing rings between pipe and sleeve or between pipe and socket, e.g. with rolling or other prefabricated profiled rings
    • F16L21/022—Joints with sleeve or socket with elastic sealing rings between pipe and sleeve or between pipe and socket, e.g. with rolling or other prefabricated profiled rings used with sleeves or nipples for pipes of the same diameter, or with reduction pieces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于厚壁管的卡压式厚壁管件，具有挤压承口(1)、插管承口(2)和管端限位部(3)，挤压承口(1)设置在插管承口(2)靠近管插入孔的一侧，所述管件的管壁为由软钢制成的厚壁，所述软钢的流变强度等于或小于310N/mm2；所述挤压承口(1)的管壁厚度相比管件的其他部位的管壁至少不减薄；采用新材料、新结构解决了用于厚壁管的卡压式厚壁管件缩径困难、成本高、管壁被齿卡损伤导致过早蚀穿的问题。

Description

一种卡压式厚壁管件
技术领域
本发明涉及一种卡压式厚壁管件，适用于厚壁管道或超厚壁管道的密封卡压式连接。
背景技术
现有技术中为远程输送流体介质，尤其应用于化学品、燃料、气体包括水、油、天然气的输送，需要将管材端部进行密封机械式连接，以形成管路系统。
在管道连接技术中，金属管的挤压或者称卡压连接，或者称机械式承插压合接口连接，能够更好的保持连接密封的持久性。然而目前，这种连接方式在99％以上的应用都是薄壁管的卡压式连接。这是因为薄壁管件更适合在机械力的作用下变形缩颈。而这种连接技术应用到厚壁管中则非常不便，目前所用于卡压管件制作材料，因其厚壁管和管件的壁厚变大，形变时所需要的压合力会比薄壁管及管件大得多，理论上需要在非常大的机械力作用下才能压合，使用超高压、十分笨重的挤压式工具，目前在工程上使用是完全不现实的，是人力无能力操作的。在管路的安装中，由于受到压合挤压力工具能力的限制，目前尚未有卡压管件的挤压区为厚壁和同时连接管也为厚壁的卡压式连接技术。
迄今为止，涉及使用挤压连接厚壁管技术，包括采用厚壁配件压口区段在挤压部局部对壁厚进行减薄的解决方式，降低在挤压时所需要的机械力，从而满足了常用挤压工具应用。但该技术从挤压结构技术的差异性研究，事实上与薄壁挤压并无差别，仍然属薄壁挤压结构，并不能消除薄壁接口间的微回弹易松动的不足。
具有齿环刃齿的管件在挤压过程中其明显缺陷在于其挤压部位抗拉拔设置的齿环刃齿对管外壁产生切割损坏等问题而导致外部环境介质到达挤压区，进而过早蚀穿挤压区损伤的局部区域，现有常见结构由于对损伤部位缺乏保护，会导致厚壁管提前发生局部蚀穿的问题。
现有技术中所应用的挤压区局部减薄技术中，其厚壁管件的其他部位结构厚薄与挤压口技术的关联性并不大。申请人发现，目前世界上尚无在压接部位采用挤压式厚壁管件之先例，根本原因在于制造卡压式管件所使用的通用材料由于强度偏高，缩径太困难，使其失去在挤压式连接中的实用性和可行性。
此外，现有技术在卡压式管件如将一般薄壁卡压管件增厚到2.6mm，插入管壁厚10mm，则这种挤压式管接头通过传统的卡压工具挤压不动，因而毫无使用价值；而为此研发专门的卡压工具，现在的材料科学和对人力使用工具重量的许可上目前还做不到。
另一方面，申请人发现，基于工业上对于降低成本的要求，该卡压式厚壁管件不应采用包括贵金属、有色金属在内的性能符合要求但价格偏高的金属材料，如不锈钢、铜、铝等，而是通过良好的冶炼工艺技术提升价格相对低廉的软钢性能，研发新材料进行低成本制造。
因而，基于上述研究，申请人通过在新材料的生产工艺方面的技术突破，研究出一种采用新材料、新结构的卡压式管件，从而解决了上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种卡压式厚壁管件，可以用于厚壁管道或超厚壁管道的密封卡压式连接，其结构简单、材料便宜、安装方便并能够保持长久的密封性，能够显著的降低制造和安装成本，延长使用寿命并防止蚀穿。
本发明提供了以下的技术方案：
一种用于厚壁管的卡压式厚壁管件，具有挤压承口、插管承口和管端限位部，挤压承口设置在插管承口靠近管插入孔的一侧；所述管件的管壁为由软钢制成的厚壁，所述软钢的流变强度等于或小于310N/mm2；所述挤压承口的管壁厚度相比管件的其他部位的管壁至少不减薄。
按本发明优选的实施方式，还公开了两种软钢冶炼制作化学配方成分，分别为一种稀土软钢材料和一种钒钛低碳软钢材料。这两种软软钢材料具有良好的金属冷态流变性、延性、韧性、可加工性、耐深冷低温等优越性能，可以用于本申请的卡压式厚壁管件的生产。
优选具有优异流变性能的一种稀土软钢材料，其主要由以下成分组成：约0.0025-0.006wt％的碳，约0.005-0.025wt％的硅，约0.05-0.15wt％的锰，约0.003-0.02wt％的钛，约0.03-0.07wt％的钒，约0.005-0.8wt％的钇，硫≤0.015wt％，磷≤0.020wt％，氮≤0.006wt％，余量为铁和不可避免的杂质，所述软钢的流变强度等于或小于210N/mm2。
优选具有优异流变性能的一种超低碳软钢材料，其主要由以下成分组成：约0.002-0.005wt％的碳，约0.004-0.030wt％的硅，约0.06-0.20wt％的锰，约0.006-0.040wt％的铝，约0.04-0.06wt％的钛，约0.03-0.1wt％的钒，硫≤0.002wt％，磷≤0.015wt％，余量为铁和不可避免的杂质，所述软钢的流变强度等于或小于235N/mm2。
上述两种软钢化学配方为超低碳低硅、锰、磷、硫为基础，严控氮及不可避免的极少其他杂质，通过合金与稀土元素对以铁元素为主体的超低碳软钢新材料进行改性，获得两种优质软钢，其具有良好的金属流变性，流变强度等于或小于310N/mm2，有良好的延性及韧性，抗严寒、抗低温脆化，可用于制成厚壁管，进一步再加工成该卡压式厚壁管件。
优选地，所述卡压式厚壁管件采用厚壁软钢钢管通过胀型工艺直接成型；所述挤压承口的截面形状为圆形；所述挤压承口为圆筒状。
所述卡压式厚壁管件可进行防腐蚀的表面处理，从而具有良好的耐化学腐蚀性；
所述卡压式厚壁管件适用于镀锌钢管、表面涂镀防腐钢管的管材连接，管材的金属管壁厚度范围包括：管径DN10-DN25管件的壁厚不小于2.6mm，DN32及以上管件的壁厚不小于3.0mm，可用于挤压连接钢管壁厚度范围在3.0mm-30mm的钢管。
在本发明优选的技术方案中，所述卡压式厚壁管件还包括管件端口内卷圆环，所述管件端口内卷圆环内设置有至少一个复合材料制作的可挤压齿环和密封件；优选所述可挤压齿环包括硬质弹性齿环和包覆在硬质弹性齿环外部的弹性塑胶。
优选所述硬质弹性齿环由不锈钢制成；
优选所述硬质弹性齿环为受挤压止动齿环，齿环上具有至少一道刃齿；所述硬质弹性齿环安装在挤压承口中，插入厚壁管后挤压锁紧时，刃齿刺破厚壁管的密封包裹层/保护层，刻入厚壁管管壁从而保证挤压连接的轴向固定，防止管端被拉出；而硬质弹性齿环外部包覆的弹性塑胶和刺破的密封材料在径向压力下同时形成了对损伤处的全部新的挤压密封；与此同时，由于该卡压式厚壁管件使用了流变性佳的软钢制造，使挤压承口内的金属挤压后不产生回弹，减少空隙的产生，保证挤压密封的稳定性；上述特征的结合，能够对接口处进行保护，避免外界环境的腐蚀，增加安全度，延长使用寿命。
优选地，卡压式厚壁管件的密封件与可挤压齿环位于同一个区段部位，优选位于挤压承口区段。
优选的一种技术方案为硬质弹性齿环、包覆在弹性齿环外部的弹性塑胶和密封件制成一体的齿环复合自密封胶圈。
优选的一种技术方案为硬质弹性齿环、包覆在弹性齿环外部的弹性塑胶和密封件为预装配的组件。
优选的一种技术方案为齿环完全包胶，指的是复合材料制作的可挤压齿环是由钢制硬质弹性齿环被完全包裹在弹性塑胶材料的内部，钢制硬质弹性齿环不会接触到外部有腐蚀性的介质。
优选的另一种技术方案为齿环外环面不包胶，指的是可挤压齿环中的硬质弹性齿环在其与管件相邻的外环面不被弹性塑胶材料包覆，而是硬质弹性齿环直接裸露在外并与管件的内壁直接贴合。
优选的另一种技术方案为齿环侧面包胶，指的是可挤压齿环中的硬质弹性齿环在其径向刻入方向的左右侧面均进行包胶。
优选的另一种技术方案为齿环内环面包胶，指的是可挤压齿环中的硬质弹性齿环在与厚壁管外壁的贴合面方向包裹，硬质弹性齿环与管贴合面挤压前将硬质弹性齿环的刃齿全部封密包裹在胶材料之内。
优选地，硬质弹性齿环的开口处进行齿环全包胶密封。
优选地，弹性塑胶为橡胶弹性体，具有良好的水气密性；所述弹性塑胶沿管件径向的圆周均匀包覆在硬质弹性齿环外部；所述弹性塑胶与硬质弹性齿环通过复合偶联剂贴合牢固。
硬质弹性齿环是由不锈钢制成的弹性钢齿环。
优选的一个技术方案，所述弹性钢齿环包括环状连续部和在环状连续部上沿着其周边均匀设置的多个刃齿，其中个每一刃齿都指向厚壁管体方向且相对于环状连续部的一个径向平面与径向对称；
优选的另一个技术方案，所述弹性钢齿环包括环状连续部，所述环状连续部为一个斜开口的整环；
优选地，沿环状连续部对称开有均匀分布若干个切断开口，在切断开口之间均匀分布多个弧形长环，其中个每一弧形长环都指向厚壁管体方向且相对于环状连续部的一个径向平面径向对称呈U形。
优选每个弧形长环上设计有沿径向伸出的多个刃齿；
优选每个弧形长环上设计有具有方向性的刻入管壁的刃齿或环向刃口根部或相对于径向倾斜一定角度；优选所述角度为相对于径向倾斜10-20度；优选刃齿相对于径向倾斜角度等于环状连续部的斜开口相对径向的倾斜角度。
本弹性钢齿环受到外环周挤压后，刃齿嵌入厚壁管外壁内部，获得弹性密封保护状态。
所述刃齿结构为能在径向收缩的压力下嵌入厚壁管外壁内部的等效作用的刃齿结构。
优选的一个技术方案包括，密封件可采用具有O形圈状密封件或异形环状密封件；
所述异形环状密封件具有一个主体密封环部以及主体密封环部与管端限位部之间的尾部，所述尾部包括一个自密封的尾环密封件止水环；
优选地，所述异形环状密封件并不只限于上述异形结构，可包括具有等效作用以提升密封性能的结构。
优选的另一个技术方案包括，所述挤压承口段变径过渡到相邻的插管承口段，再变径过渡到管段限位部位；在管件承口部位有向内卷的圆环止挡。
优选的另一个技术方案包括，一种用于厚壁管的卡压式厚壁管件，包括圆管状挤压承口段，变径过渡到相邻的插管承口，再变径过渡到管段限位部位，在管件承口部位有向内卷的圆环止挡，在挤压承口段内设置至少一个复合材料制成的可挤压齿环和密封件。为方便厚壁管连接管端部的插入，相邻挤压承口1的部位插入管承口直径φ1，比与相邻管端先位部的插管承口部位直径φ2大。当管插入管件承口到位，在挤压承口外环面向内缩口挤压后，形成良好牢固的连接接头。
本发明提供了通过合金与稀土元素对以铁元素为主体的超低碳软钢新材料进行改性，获得两种优质软钢材料，其具有良好的金属流变性，流变强度等于或小于310N/mm2，有良好的延性及韧性，抗严寒、抗低温脆化，可用于制成厚壁管，进一步再加工成该卡压式厚壁管件。软钢造成的厚壁管件挤压连接后的接口金属材料无回弹，卡压环齿牙刃口卡压后不松动，管件管子贴合面紧密，锚固力稳定，接口刚度高，这是薄壁挤压接口不具备的技术性能及特点。
该卡压式厚壁管件在挤压承口区段的管件壁厚度至少不低于管件插管承口区段和管端限位部区段的壁厚，由于其本身的软钢材料就是厚壁的，而不是常见的薄壁管制作管件等壁或加厚的意义，因此不需要如现有技术中薄壁管在齿环挤压部位进行刻意的局部增厚，由于管件的内壁厚度大，能承受更长时间的流体冲刷、腐蚀，不会因加工不当造成的壁面缺陷以及拉伸产生的壁厚不均造成管件的提前蚀穿，这是薄壁挤压接口不具备的技术性能及特点。
该用于厚壁管的卡压式厚壁管件采用软钢材料生产，管件也具有防蚀穿的厚壁，实现了良好的成型工艺，没有二次机械切削加工，降低了生产成本。而按本发明的用于厚壁管的卡压式厚壁管件，优势在于采用流变强度等于或小于310N/mm2的软钢材料制成的厚壁管件，不仅降低了挤压所需要的机械力，还由于软钢在挤压连接的机械力作用下发生塑性形变，区别于现有技术中的硬质材料如高碳钢等产生的脆性断裂形变，而且使得挤压后的接口处软钢材料无回弹，配合可挤压齿环在密封件和齿环刻入处的局部破坏点进行压紧密封保护，因而卡压齿环刃口不松动，卡压式厚壁管件与厚壁管的贴合面紧密，锚固力稳定，接口刚度高，有效的防止蚀穿，延长了卡压式厚壁管件的使用寿命，显著降低生产成本。
附图说明
图1为本发明的卡压式厚壁管件在挤压前插管时的剖视结构示意图；
图2为本发明的卡压式厚壁管件在插管挤压后剖视结构示意图；
图3为本发明的开口弹性钢齿环的一种结构示意图；
图4为本发明的开口弹性钢齿环的一种结构的A-A剖面示意图；
图5为本发明的开口弹性钢齿环的的一种结构的底视图；
图6为本发明的开口弹性钢齿环的另一种结构的示意图；
图7为本发明的开口弹性钢齿环的另一种结构的A-A剖面示意图；
图8为本发明的开口弹性钢齿环的另一种结构的底视图；
图9为本发明的开口弹性钢齿环的另一种结构的侧视图；
图10为本发明的包胶开口弹性钢齿环的示意图；
图11为本发明的包胶开口弹性钢齿环的侧视图；
图12为本发明的包胶开口弹性钢齿环的底视图；
图13为本发明的包胶开口弹性钢齿环的B-B剖面示意图；
图14为本发明的异形环状密封件的一种结构的示意图；
图15为本发明的异形环状密封件的一种结构的C-C剖面示意图；
图16为本发明的一种异形环状密封件结构的齿环复合自密封胶圈的的剖面示意图；
图17为本发明的一种O形圈状密封件结构的齿环复合自密封胶圈的剖面示意图；
其中，1、挤压承口；2、插管承口；3、管端限位部；4、管件端口内卷圆环；5、可挤压齿环；6、密封件；7、厚壁管；8、弹性塑胶；51、弹性钢齿环的环状连续部；52、弧形长环；53、刃齿口根部；54、刻入管壁的刃齿；55、嵌入部保护密封部；56、齿环开口部；57、切断开口；61、密封件的环形部；62、异形环状密封件；63、O形圈状密封件；81、包胶齿环开口；82、齿环侧面包胶；83、齿环内环面包胶。
具体实施方式
厚壁与薄壁的定义界定，目前国际上还没明确的标准，只在行业内通常的做法认定，DN15的管材壁厚大于2.6mm以上，DN100管材壁厚大于3.5mm以上才认定为厚壁，目前国际上采用的挤压式管道系统连接工程，规格都是DN15～DN100之间，挤压部位管件壁厚通常都是薄壁的，其壁厚都小于或者等于2.0毫米，通常被认为属薄壁管挤压。
本申请中使用的术语“厚壁”管件的壁厚与“薄壁”的定义，界定如下：DN15的管材壁厚大于2.6mm以上，DN100管材壁厚大于3.5mm以上认定为厚壁；挤压部位管件壁厚壁厚都小于或者等于2.0毫米，认定为薄壁。
本申请中使用的术语“软钢”是指含碳量0.002％～0.10％，Mn含量不大于0.50％的低碳钢，其强度低，硬度低而软，塑性好，在外力作用下有明显的屈服点/屈服阶段和塑性变形。
本申请中使用的术语“塑胶”包括塑料和橡胶。
实施例
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图和具体的实施例对上述技术方案做详细的说明，但本发明不仅限于这些具体的实施例。
如图1所示，本发明的一个实施例用于厚壁管7连接的卡压式厚壁管件在挤压前插管示意图，具有挤压承口1、插管承口2和管端限位部3，挤压承口1设置在插管承口2靠近管插入孔的一侧；该卡压式厚壁管件在挤压承口1区段的管件壁厚度至少不低于管件插管承口2区段和管端限位部3区段的壁厚；所述管件的管壁为由软钢制成的厚壁，所述软钢的流变强度等于或小于310N/mm2，优选所述软钢的流变强度等于或小于235N/mm2，优选所述软钢的流变强度等于或小于210N/mm2；
如图2所示，该实施例用于厚壁管7连接的卡压式厚壁管件在挤压后示意图，可以看到U形的齿环刃齿64刻入厚壁管7表面，可挤压刃齿表面的弹性塑胶和具有止水环的异形环状密封件62完全填充了挤压区域的空隙，其止水环62在压力作用下在厚壁管7外表面和卡压式厚壁管件的插管承口2区域内的内壁之间压紧密封；而齿环刃齿64刻入厚壁管7表面刃齿刺破厚壁管7的密封包裹层/保护层，刻入厚壁管7管壁从而保证挤压连接的轴向固定，防止管端被拉出；而硬质弹性齿环外部包覆的弹性塑胶8和刺破的密封材料在径向压力下同时形成了对损伤处的全部新的嵌入部保护密封部55，对厚壁管7的密封包裹层/保护层的破损处进行挤压密封；由于挤压承口内的被弹性材料完全填充，没有空隙，因而对于卡压件的挤压处压力稳定，卡压齿环刃口不松动，卡压式厚壁管件与厚壁管7的贴合面紧密，密封性和稳定性高。
申请人发现，在采用流变强度等于或小于310N/mm2的软钢材料制成的厚壁管件进行卡压连接时，由于到达屈服点所需机械力显著降低，则使用传统的卡压工具就可以对此种卡压式厚壁管件进行挤压，达到良好的永久性锁紧密封的效果。
所述挤压承口1的管壁厚度相比管件的其他部位的管壁至少不减薄；由于其本身的软钢材料就是厚壁的，而不是常见的薄壁管制作管件等壁或加厚的意义，因此也不需要如现有技术中薄壁管在齿环挤压部位进行刻意的局部增厚。
不仅如此，现有技术中卡压接口处之卡压齿环的刃齿会刻入厚壁管7插入管件的端口表面，使得挤压部分具有损伤，降低连接部的耐蚀性，对管道系统的使用寿命造成不利影响。
而在本发明的实施例中，由于软钢在挤压连接的机械力作用下发生塑性形变，使得挤压后的接口处软钢材料无回弹，挤压处的金属材料变形容易，因而对于卡压件的挤压处压力稳定，卡压齿环刃口不松动，卡压式厚壁管件与厚壁管7的贴合面紧密，锚固力稳定，接口刚度高，这是现有技术中薄壁或厚壁减薄挤压接口不具备的技术性能及特点。
优选一个实施例中用于厚壁管7的卡压式厚壁管件，包括圆管状挤压承口1，变径过渡到相邻的插管承口2，再变径过渡到管段限位部位，在管件挤压承口1部位有向内卷的圆环止挡，在挤压承口1内设置至少一个复合材料制成的可挤压齿环5和密封件6。为方便厚壁管7连接管端部的插入，相邻挤压承口1的部位插入管承口直径φ1，比与相邻管端先位部的插管承口2部位直径φ2大。当管插入管件承口到位，在挤压承口1外环面向内缩口挤压后，形成良好牢固的连接接头。
本发明优选的实施方式中，还公开了两种软钢冶炼制作化学配方成分，分别为一种稀土软钢材料和一种钒钛低碳软钢材料。这两种软软钢材料具有良好的金属冷态流变性、延性、韧性、可加工性、耐深冷低温等优越性能，可以用于本申请的卡压式厚壁管件的生产。
优选具有优异流变性能的一种稀土软钢材料，其主要由以下成分组成：约0.0025-0.006wt％的碳，约0.005-0.025wt％的硅，约0.05-0.15wt％的锰，约0.003-0.02wt％的钛，约0.03-0.07wt％的钒，约0.005-0.8wt％的钇，硫≤0.015wt％，磷≤0.020wt％，氮≤0.006wt％，余量为铁和不可避免的杂质，所述软钢的流变强度等于或小于210N/mm2，优选所述软钢的流变强度为180～210N/mm2。
优选具有优异流变性能的一种超低碳软钢材料，其主要由以下成分组成：约0.002-0.005wt％的碳，约0.004-0.030wt％的硅，约0.06-0.20wt％的锰，约0.006-0.040wt％的铝，约0.04-0.06wt％的钛，约0.03-0.1wt％的钒，硫≤0.002wt％，磷≤0.015wt％，余量为铁和不可避免的杂质，所述软钢的流变强度等于或小于235N/mm2。
优选所述软钢的流变强度为180～310N/mm2；优选所述软钢的流变强度为210～235N/mm2。
上述两种软钢化学配方为超低碳低硅、锰、磷、硫为基础，严控氮及不可避免的极少其他杂质，通过合金与稀土元素对以铁元素为主体的超低碳软钢新材料进行改性，获得两种优质软钢，其具有良好的金属流变性，流变强度180～310N/mm2，有良好的延性及韧性，抗严寒、抗低温脆化，可用于制成厚壁管，可进一步再加工成该卡压式厚壁管件。由于该用于厚壁管的卡压式厚壁管件采用软钢材料生产，管件具有防蚀穿的厚壁，实现了良好的成型工艺，没有二次机械切削加工，缺陷减少，降低了生产成本。
优选地，所述卡压式厚壁管件采用厚壁软钢钢管通过胀型工艺直接冲压成型；所述挤压承口1的截面形状为圆形；所述挤压承口1为圆筒状。
所述卡压式厚壁管件可对软钢表面进行防腐蚀的表面处理，从而使其还具备良好的耐化学腐蚀性，防止磨蚀性介质使管壁蚀穿，延长使用寿命；
所述卡压式厚壁管件适用于传统常用的镀锌钢管、表面涂镀防腐钢管的厚壁管7管材连接，管材的金属管壁厚度范围包括：管径DN10-DN25管件的壁厚不小于2.6mm，DN32及以上管件的壁厚不小于3.0mm，可用于挤压连接钢管壁厚度范围在3.0mm-30mm的钢管。
在本发明优选的实施例中，如图1、图2所示，所述卡压式厚壁管件还包括管件端口内卷圆环4，所述管件端口内卷圆环4内设置有至少一个复合材料制作的可挤压齿环5和密封件6；优选所述可挤压齿环5包括硬质弹性齿环和包覆在硬质弹性齿环外部的弹性塑胶8。
优选所述硬质弹性齿环由不锈钢制成；优选所述硬质弹性齿环为受挤压止动齿环，齿环上具有至少一个刃齿；所述硬质弹性齿环安装在挤压承口1中，插入厚壁管7后挤压锁紧时，刃齿刺破厚壁管7的密封包裹层/保护层，刻入厚壁管7管壁从而保证挤压连接的轴向固定，防止管端被拉出；而硬质弹性齿环外部包覆的弹性塑胶8和刺破的密封材料在径向压力下同时形成了对损伤处的全部新的挤压密封；与此同时，由于该卡压式厚壁管件使用了流变性佳的软钢制造，使挤压承口1内的金属挤压后不产生回弹，减少空隙的产生，保证挤压密封的稳定性；上述特征的结合，能够对接口处进行保护，避免外界环境的腐蚀，增加安全度，延长使用寿命。
优选地，卡压式厚壁管件的密封件6与可挤压齿环5位于同一个区段部位，优选位于挤压承口1区段。
优选的一种实施例为齿环完全包胶，指的是复合材料制作的可挤压齿环5是由钢制硬质弹性齿环被完全包裹在弹性塑胶8材料的内部，钢制硬质弹性齿环不会接触到外部有腐蚀性的介质。
当管件内插入厚壁管7卡压后的钢制硬质弹性齿环的刃齿，被牢牢卡入厚壁管7并环抱管体后，管壁的原有保护膜，如镀锌管的锌层在刃齿卡入处会遭到一定程度的破坏，形成耐腐蚀的薄弱伤疤，但弹性塑胶8材料对钢制硬质弹性齿环刃齿及厚壁管7伤痕的密封保护，会使接口延长寿命。
优选的另一种实施例为齿环外环面不包胶，指的是可挤压齿环5中的硬质弹性齿环在其与管件相邻的外环面不被弹性塑胶8材料包覆，而是硬质弹性齿环直接裸露在外并与管件的内壁直接贴合，这样可以减少硬质弹性齿环装入管件后与管件内壁的贴合间隙，形成紧密贴合；从而在挤压承口1区段受到外力挤压后，压力可以直接传导到硬质弹性齿环上，将刃齿卡入厚壁管7的外壁，锁紧管体防止厚壁管7与管件拔脱。
优选的另一种实施例为齿环侧面包胶82，指的是可挤压齿环5中的硬质弹性齿环在其径向刻入方向的左右侧面均进行包胶，可以保护齿环的刃齿与密封件6的接触部位的有效隔离，密封件6不会引起安装挤压变形时产生损伤，保证密封的可靠性；另一侧的包胶同时与管件端面贴合密封，保护齿环的外环裸面不受外环境影响，增强刃齿的外部密封侧面保护效果。
优选的另一种实施例为齿环内环面包胶83，指的是可挤压齿环5中的硬质弹性齿环在与厚壁管7外壁的贴合面方向包裹，硬质弹性齿环与管贴合面挤压前将硬质弹性齿环的刃齿全部封密包裹在胶材料之内。当受到外部挤压力之后，刃齿通常会刺破胶的保护，直接卡入厚壁管7外表面层之内，有足够的的深度，会造成厚壁管7外防腐保护层，产生局部破坏，而刃齿卡入厚壁管7外表面层的同时，刺破的密封面也因为受到挤压而对损伤处重新产生了密封保护，从而增强管连接的安全性和寿命。
优选地，硬质弹性齿环的齿环开口部56进行齿环全包胶密封，从而保护了齿环开口部56不受环境影响，也可满足安装时的变形需要，同时避免对密封件6的伤害，节省了专门在密封件6和硬质弹性齿环之间设隔离挡环。
优选地，弹性塑胶8为橡胶弹性体，具有良好的水气密性；所述弹性塑胶8沿圆周方向均匀包覆在硬质弹性齿环外部；所述弹性塑胶8与硬质弹性齿环通过复合偶联剂贴合牢固。
硬质弹性齿环是由不锈钢制成的弹性钢齿环。
如图3-图5所示，优选的弹性钢齿环的一个实施例，所述弹性钢齿环具有斜开口的齿环开口部56，其沿环状连续部51对称开有均匀分布若干个切断开口57，在切断开口57之间均匀分布多个弧形长环52，其中个每一弧形长环52都指向厚壁管体方向且相对于环状连续部51的一个径向平面径向对称呈U形。
优选每个弧形长环52上设计有沿径向伸出的多个刃齿；
优选每个弧形长环52上设计有具有方向性的刻入管壁的刃齿54或环向刃齿口根部53或相对于径向倾斜一定角度；优选所述角度为相对于径向倾斜10-20度；优选刃齿相对于径向倾斜角度等于环状连续部51的斜开口相对径向的倾斜角度。
本弹性钢齿环受到外环周挤压后，刻入管壁的刃齿54嵌入厚壁管7外壁内部，获得弹性密封保护状态。
所述刃齿结构为能在径向收缩的压力下嵌入厚壁管7外壁内部的等效作用的刃齿结构。
如图6-图9所示，优选的弹性钢齿环的一个实施例，所述弹性钢齿环包括环状连续部51和在环状连续部51上沿着其周边均匀设置的多个刃齿，其中个每一刃齿都指向厚壁管体方向且相对于环状连续部51的一个径向平面与径向对称；
如图10-图13所示，在本发明的实施方式中，所述弹性钢齿环包括环状连续部51，所述环状连续部51为一个斜开口的整环；环状连接部上的斜开口处既可以部分包胶留出包胶齿环开口81，也可以选择在表面包胶将开口处用弹性塑胶连接起来形成封闭的圆环；优选所述倾斜开口的两端部可以在轴向力作用下相连，使所述弹性钢齿环形成完整的圆环；优选所述倾斜开口处仅有一道狭窄缝隙。弹性钢齿环斜开口可以避免由于直开口处易于因间隙过小造成抱死或间隙过大造成受力不均、齿环变形，而且斜开口在挤压前安装便捷，在挤压过程中能够更好的适配实际工况抱紧厚壁管管体。
优选的一个实施例包括，密封件6可采用O形圈状密封件63或异形环状密封件62；
如图14、15所示，所述异形环状密封件62具有一个主体密封环部以及主体密封环部与管端限位部3之间的尾部，所述尾部包括一个自密封的尾环密封件止水环，提高密封的可靠性；
优选地，所述异形环状密封件62并不只限于上述异形结构，可包括具有等效作用以提升密封性能的结构。
优选的另一个实施例包括，所述挤压承口1变径过渡到相邻的插管承口2，再变径过渡到管段限位部位；在管件承口部位有向内卷的圆环止挡。
如图16、图17所示，优选的一种实施例为硬质弹性齿环、包覆在弹性齿环外部的弹性塑胶8和密封件6制成一体的齿环复合自密封胶圈。这是为了避免密封件6在挤压过程中经常出现的变形和移位现象，将可挤压齿环和密封件6制成一体，能够简化结构和安装工艺，获得更好的密封效果。如图16所示为具有异形止水环的齿环复合自密封胶圈，如图17为具有O形止水环的齿环复合自密封胶圈。
优选的另一种实施例为硬质弹性齿环、包覆在弹性齿环外部的弹性塑胶8和密封件6为预装配的组件。
尽管已详细描述了本发明的各种优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于厚壁管的卡压式厚壁管件，具有挤压承口(1)、插管承口(2)和管端限位部(3)，挤压承口(1)设置在插管承口(2)靠近管插入孔的一侧，其特征在于：所述管件的管壁为由软钢制成的厚壁，所述软钢的流变强度等于或小于310N/mm2；所述挤压承口(1)的管壁厚度相比管件的其他部位的管壁至少不减薄。
2.如权利要求1所述用于厚壁管的卡压式厚壁管件，其特征在于，所述软钢为具有优异流变性能的稀土软钢材料，其主要由以下成分组成：约0.0025-0.006wt％的碳，约0.005-0.025wt％的硅，约0.05-0.15wt％的锰，约0.003-0.02wt％的钛，约0.03-0.07wt％的钒，约0.005-0.8wt％的钇，硫≤0.015wt％，磷≤0.020wt％，氮≤0.006wt％，余量为铁和不可避免的杂质，所述软钢的流变强度等于或小于210N/mm2。
3.如权利要求1所述用于厚壁管的卡压式厚壁管件，其特征在于，所述软钢为具有优异流变性能的超低碳软钢材料，其主要由以下成分组成：约0.002-0.005wt％的碳，约0.004-0.030wt％的硅，约0.06-0.20wt％的锰，约0.006-0.040wt％的铝，约0.04-0.06wt％的钛，约0.03-0.1wt％的钒，硫≤0.002wt％，磷≤0.015wt％，余量为铁和不可避免的杂质，所述软钢的流变强度等于或小于235N/mm2。
4.根据权利要求1-3任一项的用于厚壁管的卡压式厚壁管件，还包括管件端口内卷圆环(4)，其特征在于：所述管件端口内卷圆环(4)内设置有至少一个复合材料制作的可挤压齿环(5)和密封件(6)；所述可挤压齿环(5)包括硬质弹性齿环和包覆在弹性齿环外部的弹性塑胶(8)。
5.根据权利要求4所述用于厚壁管的卡压式厚壁管件，其特征在于：在所述硬质弹性齿环外部包覆弹性塑胶(8)的结构为齿环完全包胶、齿环外环面不包胶、齿环内环面包胶或齿环侧面包胶(82)之一种或多种；
所述齿环完全包胶，即硬质弹性齿环被完全包裹在弹性塑胶材料的内部，硬质弹性齿环不会接触到外部介质；
所述齿环外环面不包胶，即硬质弹性齿环在其与管件相邻的外环面不被弹性塑胶材料包覆，而是硬质弹性齿环的外环面直接裸露在外并与管件的内壁直接贴合；
所述齿环内环面包胶，即硬质弹性齿环在与厚壁管外壁的贴合面方向包裹，硬质弹性齿环与管贴合面挤压前将硬质弹性齿环的刃齿全部封密包裹在胶材料之内；
所述齿环侧面包胶，即硬质弹性齿环在其径向刻入方向的左右侧面均进行包胶；
所述硬质弹性齿环为弹性钢齿环，所述弹性钢齿环是圆周连续的整体开口环，所述整体开口环上具有齿环开口部(56)。
6.根据权利要求4所述用于厚壁管的卡压式厚壁管件，其特征在于：硬质弹性齿环、包覆在弹性齿环外部的弹性塑胶(8)和密封件(6)制成一体的齿环复合自密封胶圈。
7.根据权利要求5所述用于厚壁管的卡压式厚壁管件，所述弹性钢齿环包括环状连续部(51)和在环状连续部(51)上沿着其周边均匀设置的多个刃齿，其中个每一刃齿都指向厚壁管体方向且相对于环状连续部(51)的一个径向平面与径向对称；或所述弹性钢齿环包括环状连续部(51)，所述环状连续部(51)为一个斜开口的整体开口环，沿环状连续部(51)对称开有均匀分布若干个切断开口(57)，在切断开口(57)之间均匀分布多个弧形长环(52)，其中个每一弧形长环(52)都指向厚壁管(7)方向且相对于环状连续部(51)的一个径向平面径向对称呈U形。
8.根据权利要求4所述用于厚壁管的卡压式厚壁管件，其特征在于密封件(6)为设有止水环的异形环状密封件(62)或者O形圈状密封件(63)。
9.根据权利要求1-8任一项所述用于厚壁管的卡压式厚壁管件，其特征在于：在插管承口(2)中，与挤压承口(1)相邻侧的插管承口直径
Figure FDA0002989358270000031
比相邻管端限位部(3)的插管承口直径
Figure FDA0002989358270000032
大。
CN202110310399.3A 2021-03-23 2021-03-23 一种卡压式厚壁管件 Active CN113757460B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110310399.3A CN113757460B (zh) 2021-03-23 2021-03-23 一种卡压式厚壁管件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110310399.3A CN113757460B (zh) 2021-03-23 2021-03-23 一种卡压式厚壁管件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113757460A true CN113757460A (zh) 2021-12-07
CN113757460B CN113757460B (zh) 2023-06-09

Family

ID=78786730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110310399.3A Active CN113757460B (zh) 2021-03-23 2021-03-23 一种卡压式厚壁管件

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113757460B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115614558A (zh) * 2022-09-29 2023-01-17 中国人民解放军陆军工程大学 新型花键型复合材料连接结构及连接方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1571672A (zh) * 1967-06-20 1969-06-20
DE2109377A1 (de) * 1970-03-02 1971-09-23 Forsheda Gummifabrik Ab Einrichtung zur Verwendung in einer Rohrverbindung
BE883877A (nl) * 1980-06-18 1980-12-18 Keramo Nv Inrichting voor het automatisch aanbrengen van gekleefde dichtingsringen in buisuiteinden.
CN86101805A (zh) * 1985-02-19 1986-08-20 川崎制铁株式会社 超软不锈钢
AU1954892A (en) * 1991-07-23 1993-01-28 Tubemakers Of Australia Limited Direct tapping for water mains
CN1424529A (zh) * 2002-12-18 2003-06-18 新兴铸管股份有限公司 T型铸管防滑脱接口
US20040232700A1 (en) * 2003-05-19 2004-11-25 Jim Jones Self restraining gasket and pipe joint
CN1693745A (zh) * 2004-05-07 2005-11-09 维加有限及两合公司 挤压连接装置
CN102308136A (zh) * 2009-02-03 2012-01-04 德国维格有限公司 用于厚壁管的配件及其制造方法
CN204879138U (zh) * 2015-08-11 2015-12-16 程晴 抗拉拔卡压式连接管接头
CN206054999U (zh) * 2016-06-12 2017-03-29 河北四伟化学工业有限公司 一种大口径涂塑钢管柔性承插快速连接头
CN206918511U (zh) * 2017-06-23 2018-01-23 青岛华宏达电气有限公司 一种承插式管道接口
CN111853385A (zh) * 2020-08-26 2020-10-30 江苏领嘉科技有限公司 一种钝齿环、高耐压压接连接金属管的管件及其加工方法
CN112178309A (zh) * 2020-10-20 2021-01-05 国琳(天津)科技有限公司 厚壁卡压式管件

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1571672A (zh) * 1967-06-20 1969-06-20
DE2109377A1 (de) * 1970-03-02 1971-09-23 Forsheda Gummifabrik Ab Einrichtung zur Verwendung in einer Rohrverbindung
BE883877A (nl) * 1980-06-18 1980-12-18 Keramo Nv Inrichting voor het automatisch aanbrengen van gekleefde dichtingsringen in buisuiteinden.
CN86101805A (zh) * 1985-02-19 1986-08-20 川崎制铁株式会社 超软不锈钢
AU1954892A (en) * 1991-07-23 1993-01-28 Tubemakers Of Australia Limited Direct tapping for water mains
CN1424529A (zh) * 2002-12-18 2003-06-18 新兴铸管股份有限公司 T型铸管防滑脱接口
US20040232700A1 (en) * 2003-05-19 2004-11-25 Jim Jones Self restraining gasket and pipe joint
CN1693745A (zh) * 2004-05-07 2005-11-09 维加有限及两合公司 挤压连接装置
CN102308136A (zh) * 2009-02-03 2012-01-04 德国维格有限公司 用于厚壁管的配件及其制造方法
CN204879138U (zh) * 2015-08-11 2015-12-16 程晴 抗拉拔卡压式连接管接头
CN206054999U (zh) * 2016-06-12 2017-03-29 河北四伟化学工业有限公司 一种大口径涂塑钢管柔性承插快速连接头
CN206918511U (zh) * 2017-06-23 2018-01-23 青岛华宏达电气有限公司 一种承插式管道接口
CN111853385A (zh) * 2020-08-26 2020-10-30 江苏领嘉科技有限公司 一种钝齿环、高耐压压接连接金属管的管件及其加工方法
CN112178309A (zh) * 2020-10-20 2021-01-05 国琳(天津)科技有限公司 厚壁卡压式管件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115614558A (zh) * 2022-09-29 2023-01-17 中国人民解放军陆军工程大学 新型花键型复合材料连接结构及连接方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113757460B (zh) 2023-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5961157A (en) Device forming a leak-proof connection between a rigid tube end and a flexible pipe, and method for making same
TWI557353B (zh) Pipe fittings
US4711474A (en) Pipe joint seal rings
US10415728B2 (en) Seal for a pipe coupling
US3479059A (en) Lined pipe sections and joints
JP2002511916A (ja) 管の永久継手を製造するための圧着式管継手
CN113757460A (zh) 一种卡压式厚壁管件
US5720504A (en) Convoluted fluid connector assembly with hardened end portion
JP2017198318A (ja) 管継手構造
WO2008053315A1 (en) Metallic connector, assembly and method of assembly
WO2022198454A1 (zh) 一种卡压式厚壁管件
CN206468939U (zh) 薄壁硬质金属圆管的密封连接结构
CN1153917C (zh) 金属管与塑料管的连接接头及其连接方法
JPH11201345A (ja) 差込み式管継手
CN207268341U (zh) 复合密封管接头
JPH09119565A (ja) 管接続用ねじ継手
CN205678281U (zh) 一种氧气及腐蚀介质用的复合管
JP2843486B2 (ja) ステンレス管用管継手
JP2009228761A (ja) 管継手
CN219933221U (zh) 一种汽车空调防漏水橡胶管
CN220647097U (zh) 一种环抱卡压挤压式管件
JP2003097775A (ja) プラスチック管の離脱防止リング
EP1040293B1 (en) Connector for thermoplastic pipe
CN218063887U (zh) 一种承插共合式金属管件及连接结构
WO2019080896A1 (zh) 带有高强度防腐涂层的金属管道连接结构

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant