CN1586759A - 一种实壁管道的扩口方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种实壁管道的扩口方法，先对实壁管的扩口部分加热，加热温度为150℃左右，加热后的实壁管扩口预留一定的压缩余量，然后对实壁管扩口部分采用机械强迫收缩，使扩口部分收缩之前的压缩余量，本发明可有效消除现有扩口方法存在内应力而导致记忆性收缩的问题，适用于实壁管道的扩口承插连接上。
Description
技术领域
本发明属于管道连接技术领域，特别是涉及一种实壁管道的扩口方法。
背景技术
扩口承插式连接是目前管道灌溉系统中管道连接技术应用最广的一种形式。其连接方法主要有热软化扩口承插连接法、扩口加密封圈承插连接法和胶接粘合式承插连接法三种。
热软化扩口承插连接法是利用塑料管材对温度变化灵敏的热软化、冷硬缩的特点，在一定温度的热介质里加热，将管子的承口端软化后与另一节管子的插口端现场连接，使两节管子牢固地结合在一起，接头的适宜承插长度视系统设计工作压力和被连接管材的规格而定。
扩口加密封圈连接法主要适宜于双壁波纹管和用弹性密封圈连接的光滑管材。为达到一定的密封压力，插头处套上专用密封橡胶圈。
胶接粘合式承插连接法是利用粘合剂将管于或其他被连接物胶接成整体的一种应用较广泛的连接方法。通过在承口端内壁和插头端外壁涂抹粘合材料承插连接管段，接头密封压力较高。常用的粘合材料有胶接塑料的溶剂、溶液粘合剂和单体或低聚物三大类。
扩口承插式管道连接施工不需要专门的设备，并且对施工环境的要求不高，所以被广泛采用；但是现在的加工技术对于一些采用容易发生蠕变变形材质的管材，如PE管材，若象PVC管材一样扩口，扩口后产品会受温度、光照的影响，而产生记忆收缩，使管材连接处出现断裂或漏气等问题，不能保证使用要求。因此，需要有一种新的改进工艺，使蠕变变形材质管材经扩口后不收缩或收缩量很小，从而使承插连接能够很好地实现管道的固定并且密封。
管材的记忆收缩主要由分子间的内应力引起，通过化学理论可知，容易发生蠕变变形的物质，如PE、PP分子的存在状态有两种：晶体状态或液态。晶态、液态随温度、光照等变化而转换，在某个温度下晶态和液态存在一定的比例，温度越高液态成分越高，表现为越柔软。因为存在两种状态的分子，扩口时液态分子冷却成晶态分子固定在新位置上，另一部分原来是晶态的扩口时晶格被拉伸或压缩变形但又被新冷却形成晶态分子约束，但晶格被拉伸或压缩变形的内应力还存在，当外部条件变化时如温度升高、光照等，会削弱晶格的约束，使内应力释放，造成扩口记忆收缩。
解决扩口后记忆收缩的关键是消除扩口时晶格被拉伸或压缩变形而存在的内应力。试验研究表明：用升温、光照等人工时效方法可以消除内应力，其原理是使存在内应力的晶格变成液态再重新结晶，而消除内应力；用扩口后机械强迫收缩也可以消除内应力，其原理是使原来变形的晶格压回原位，而消除内应力。
大量试验研究还表明，PE、PP扩口加热温度越高或光照强度越大，记忆收缩越迅速。较准确的加热温度，记忆收缩量较为恒定。
基于上述理论，可研制一种有效消除记忆收缩的管材扩口方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的缺点，提出一种新型的实壁管道的扩口方法，使得管道能在扩口后不产生记忆收缩，实现良好的扩口承插效果，完成管道的固定与密封。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本实用新型的目的是由以下技术方案实现：
一种实壁管道的扩口方法，通过如下两个步骤完成：
(1)、加热扩口，使扩口扩展，
对实壁管道的扩口部分进行加热，加热温度范围为100℃到200℃，使扩口口径扩展，扩展到足以容下实壁管道的端口，并预留一定的压缩余量；
(2)、冷却扩口部分，
(3)、消除内应力
对扩口部分进行机械强迫收缩，使扩口部分收缩步骤(1)中的压缩余量，收缩后的扩口口径可以容下实壁管道的端口。
对于步骤(1)和步骤(2)，对扩口加热，使扩口的分子大多都转为液态形式，这时候扩口扩展，冷却后，液态分子大部分冷却成晶态形式并固定在新位置上，而另一部分加热时还呈晶态形式的分子，则在加热时其晶格被拉伸或压缩变形，冷却后又被新冷却形成晶态分子所约束，但晶格被拉伸或压缩变形的内应力还存在，所以这时候的扩口部分存在记忆收缩的问题。故而需要预留一定的压缩余量，通过步骤(3)采用机械强迫收缩的方法，使原来变形的晶格压回原位，使扩口部分收缩此压缩余量，由于强迫压缩后，分子的晶格被拉进，所以存在一个反推力，迫使分子向外扩散，使得管道扩口扩展，这个反推力跟步骤(1)扩口后的记忆收缩刚好抵消，从而达到消除内应力的目的。
上述技术方案中，对实壁管扩口部分内部及外部同时加热，加热温度最佳为150℃左右，此时晶态含量为30％40％，扩口成型最为理想。
本发明的步骤(3)消除内应力也可通过升温、光照等人工时效方法实现，使存在内应力的晶格变成液态再重新结晶，消除其内应力。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
(1)、本发明的加热温度控制在150℃左右，容易实现；
(2)、本发明加工出来的PE扩口管道在气温达60℃和在太阳暴晒下不会产生记忆收缩，从而实现良好的扩口承插效果，完成管道的固定与密封。
附图说明
图1是本发明步骤(1)加工后的扩口结构示意图；
图2是本发明步骤(2)加工后的扩口结构示意图；
图3是本发明应用于管道连接技术的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明，本发明不仅限于以下实施例。
实施例将本发明应用于PE实壁管，本发明步骤(1)对PE实壁管扩口部分内部及外部同时加热，加热温度为150℃，此时晶态含量为30％-40％，扩口成型最为理想，经过本发明步骤(1)加工后的扩口结构示意图如附图1所示，图中1为管道扩口器，管道扩口器1插入管道的扩口端，并对扩口端内部和外部同时加热，使扩口扩展，2为机械压缩器，3为局部顶锻，扩口扩展后预留一定的压缩余量，此时扩口端分子在晶格的拉力作用下，具有记忆收缩。
本发明步骤(2)冷却后通过步骤(3)机械强迫收缩来消除管道扩口的内应力，经过步骤(3)加工后的扩口结构示意图如附图2所示，此时管道扩口器1已经从扩口端移出，通过机械压缩器2强迫压缩扩口端，使得扩口端缩小了步骤(1)预留的压缩余量，压缩后的扩口端具有向外扩散的反弹力，刚好与步骤(1)的记忆收缩抵消，使扩口端的内应力消除。
本发明用于管道连接的示意图如附图3所示，连接管道5的一端伸入另一根管道的扩口端，并在扩口的局部顶锻3里采用橡胶圈5等密封装置实现管道连接的密封。
本发明的扩口方法在工业生产上是这样实现的：加热PE实壁管道将要扩口的部分，管材外部采用直接加热，内部采用红外加热，加热温度始终控制在150℃左右，加热时间长短视管径大小而定；PE实壁管道扩口，扩口部分预留压缩尺寸，具体预留量尺寸视管径大小而定，预留的尺寸要满足经压缩至预定尺寸后实现扩口的不收缩性；最后采用机械强迫压缩至预定扩口尺寸。经扩口后的PE实壁管不会产生记忆收缩，能实现良好的扩口承插效果，施工中采用密封圈实现管道的密封。
Claims (5)
1、一种实壁管道的扩口方法，其特征在于通过如下步骤完成：
(1)、加热管道的一端，使管道端口扩展，
将实壁管道的扩口端进行加热，加热温度范围为140℃到200℃，使管道端口扩展；
(2)、冷却扩口端，
(3)、消除内应力，
将扩展后的实壁管道的扩口端进行机械强迫收缩，收缩后的扩口端口径可以容下实壁管道的另一端口。
2、根据权利要求1所述的实壁管道的扩口方法，其特征在于所述的步骤(1)的加热温度为150℃。
3、根据权利要求1或2所述的实壁管道的扩口方法，其特征在于所述的步骤(1)加热之后的扩口预留有压缩余量。
4、根据权利要求3所述的实壁管到的扩口方法，其特征在于所述的步骤(2)冷却为空气冷却。
5、根据权利要求4所述的实壁管道的扩口方法，其特征在于所述的步骤(3)消除内应力可采用加热扩口端实现。
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