有孔钢骨架增强复合聚合物管道接头制造技术

本发明专利技术提供了一种有孔钢骨架增强复合聚合物管道接头，包括聚合物连续管体，与聚合物连续管体复合的与管体形状相似的增加强度的有孔洞的钢骨架，管体至少一端上有与管材连接用的承插口，承插口壁周向布设有螺旋环状的电加热丝，管体的径向和／或轴向有电加热丝的接线柱，其特征在于钢骨架在管体轴线上的投影与螺旋环状布设的电加热丝的在管体轴线上的投影重合部分的钢骨架上分布的孔的孔总面积为该部分钢骨架展开表面积的３０％～９５％。承压能力高，与管件连接处耐环境应力强，耐应力高，强度高，适用范围广，可靠应用于压力大于１．６Ｍｐａ及５０℃以上温度的环境中。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是钢塑复合管材和管件的设计、制造与工程连接，涉及到有孔洞的钢骨架增强复合聚合物管材与管件的设计与工程应用连接，特别是涉及到有孔洞的钢骨架增强复合聚合物管件的制造、设计和工程应用连接。
技术介绍
以孔网钢板(带)曲卷成筒形骨架并焊接成为钢塑复合管材管壁中的金属增强体；以及纬向钢丝缠绕经向钢丝经焊接或经向钢丝在螺旋卷绕的纬向钢丝上分布并焊接，成为钢塑复合管材管壁中的金属增强体；以及在已成形的聚合物管壁上螺旋缠绕或编织钢丝形成筒形钢骨架后在钢丝上再复合挤出聚合物形成管壁，以筒形缠绕或编织的钢丝作为钢塑复合管材管壁中的金属增强体，这样以有孔洞的筒形钢骨架作为管壁中的增强体生产的钢骨架增强复合物管材，已在工程应用中成为重要的复合管道。这种管道比金属管道有好的防腐性能和卫生性能及更高的输送效率，比纯聚合物管有更好的强度和耐压能力。与这种管材压力和性能等同的管道连接件(以下称管件)是钢骨架增强复合聚合物管件。当使用压力不高的情况下，管材可以用上述钢骨架增强复合聚合物管材，而管件用纯的没有钢骨架增强的与管材的管壁连续体相同的聚合物材料制成的管件来连接，这种管件与管材连接是靠纯聚合物管件承插口内壁布设的电热丝加热来使管件与管材连界面产生聚合物熔融连接成为永久性连接，由于管件是纯聚合物管件，较好熔接，连接方便可靠。当管道的使用压力要求较高时，比如管径为φ160、输送20℃的水、使用压力为大于1.6Mpa时或输送天燃气大于0.8Mpa时管件就要使用与管材压力等同的钢骨架增强的聚合物管件。因为纯聚合物管件的承压能力和安全性以及可靠性缺乏保证。90年代以来，上述这种钢骨架增强的管材、管件的设计、制造以及结构和连接有很多技术文献专利，他们都主要是为了提高管道的承压能力和连接的可靠性，特别是适应不同的压力和环境应用条件及不同的输送介质。由于承压能力要求高，不能使用方便熔融连接的纯聚合物管件，必须使用钢骨架增强复合聚合物管件，特别是有孔洞的钢骨架增强的聚合物管件，这类管件既有较高承压能力，又有与管材同等的内外防腐能力和方便的熔融连接性能。但是，这类有孔洞的钢骨架增强的聚合物管件由于管壁主要还是聚合物材料制成，它与同类管材一样，在轴向上的线胀系数接近钢管，但在径向上的膨胀却比轴向线胀系数高一个数量级，特别是管径较大的这类管材，管材的外径尺寸与管件的承插口的内径尺寸之间的配合公差比较大，间隙也比较大，以φ200的管径为例有0.8至1.2mm的间隙，特别是连接时因环境温度变化大，径向尺寸的热胀冷缩，这个间隙可能还更大，使管材与管件承插口的配合和熔融连接更不好掌握，以至连接不可靠，加之管材2、管件，(参见图10)中因引入了有孔洞的钢骨架，实际上以钢骨架为中间层，将包覆其上的内、外壁聚合物分为仅靠孔洞连接起来的外层A、C和内层B、D(参见附图10)，当管材插入管件的承插口中，布设在承插口内周壁上的电热丝加热管材的外壁C、管件的承插口内层B，使两个界面聚合物加热，在聚合物高弹态温度下产生聚合物的特性即膨胀，排除管材C层与管件B层之间的配合公差间隙及排出空气，再加大供给电热丝的电流或电压，使配合面之间温度升高到聚合物的粘流态温度，在C层与B层之间因产生的膨胀力的作用将界面熔融连接起来，冷却后成为永久性连接，为了保证钢骨架在管壁中的增强作用，不因在骨架上开孔洞而使骨架的强度损失太多，而又兼顾到聚合物包覆骨架时聚合物粘流物能顺利流动通过孔洞并顺利地在骨架内外壁上流动包覆骨架，目前已有技术一般钢骨架开孔面积占筒形钢骨架展开面积的15％-30％，钢骨架与管件形状相似，在轴向长度上钢骨架与承插口内壁周向分布的电热丝在全长度上全部重叠。由于钢骨架在连续体中分别隔离A、B层和C、D层，使管材和管件的管壁聚合物连续体不能因上述的加温过程使管壁的全部厚度的聚合物都产生膨胀而使间隙和空气容易排除，以使界面B、C不能在有较大的膨胀力作用下熔融连接，所以钢骨架增强的复合聚合物管材、管件的电热熔连接没有纯聚合物管和纯聚合物管件之间连接方便和可靠，也没有纯聚合物管件与钢骨架增强的复合聚合物管材之间连接可靠，而使钢骨架增强的复合聚合物管材与钢骨架增强的复合聚合物管件的电热熔连接技术成为关键技术被重视和不断追求完善和改进。例如专利号99241245.5，98207676.2，华创或星河公司的管道安装规范、规程，这些已有和公开的技术，都重点着眼于如何在生产和加工、安装过程中减少管材和管件之间的配合间隙，或者提高公差配合精度，或者是利用管件承插口内腔的锥度及管材配合部分的锥度的最佳配合来减小或消除间隙，都缺乏对纯聚合物管材、管件利用高弹态温度下的膨胀性能进行熔接实验和研究。更缺乏当引入钢骨架作增强体后，骨架对连续体起到分层屏撇作用，使聚合物的高弹态的膨胀性能在此类管中的作用大衰减后，如何解决管件承插口内周壁布设的螺旋环状电热丝与管件管体内骨架重叠部份的骨架设计问题。钢骨架对管材、特别是管件的增强作用是毋用质疑的，钢骨架必须作为增强体置入管件的管体连续体中，管件与管材配合和连接时骨架起到如何的增强作用，怎样的管件骨架与管材熔融连接才能既可靠连接，又与管材有等同承压力，骨架增强体应是怎样的钢材制作，骨架应是怎样的孔结构和孔分布以及开孔面积多少才能既能使管件承压力提高又能使管体聚合物材料在骨架的内外层上通过适当的孔结构及开孔面积顺利流动和参加膨胀使管体材料与管材有最佳的熔接和可靠的连接，只有这样才能发挥这类管材、管件的承压力高，连接处和管件耐环境应力强，耐应力强，强度高的优点，只有解决了上述这些问题，才能使这类管道在大于1.6Mpa及50℃以上的环境中可靠应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服以上不足，提供一种承压能力高，与管件连接时耐环境应力强，强度高，安全，可靠的有孔钢骨架增强复合聚合物管道接头。本专利技术的目的是这样来实现的本专利技术有孔钢骨架增强复合聚合物管道接头包括聚合物连续管体，与聚合物连续管体复合的与管体形状相似的增加强度的有孔洞的钢骨架，管体至少一端上有与管材连接用的承插口，承插口内壁周向布设有螺旋环状的电加热丝，管体的径向和/或轴向有电加热丝的接线柱，其特征是钢骨架在管体轴线上投影与螺旋环状布设的电加热丝在管体轴线上投影的重合部分的钢骨架上的分布的孔的总面积占该部分钢骨架展开表面积的30％～95％，管件形状可为二通、三通或其它形状，管体中与承插口内呈螺旋环状布设的电加热丝在轴向上投影重叠部份的钢骨架的开孔面积占该段钢骨架展开面积的30％以上时就达到具有骨架增强作用的一般管材和管件中钢骨架的开孔面积的最小值，在小于95％时，使骨架在管体中即还有骨架的增强作用，特别是轴向抗拉强度的增强作用，又有较大的骨架通孔面积让管体的聚合物材料尽多质量参加热膨胀和在孔网上顺利流动，对管材、管件加热熔接时，骨架对包覆在其上的如图10所示，A、B两层聚合物连续体膨胀力的屏撇作用随孔面积的增加而减少，也即A面的连续体也容易通过增大了的孔面积参加到B面对C面的高弹态膨胀，可以使电热熔接的膨胀力增加而改善B、C面的热熔接，提高熔接强度和提高可靠性，同时管体中又有骨架参与增强作用，特别是轴向抗拉强度及抵抗拉应力对管件聚合物材料的破坏作用，由于该段骨架在承插口内与电热丝重叠也即与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有孔钢骨架增强复合聚合物管道接头，包括聚合物连续管体，与聚合物连续管体复合的与管体形状相似的增加强度的有孔洞的钢骨架，管体至少一端上有与管材连接用的承插口，承插口壁周向布设有螺旋环状的电加热丝，管体的径向和／或轴向有电加热丝的接线柱，其特征在于钢骨架在管体轴线上的投影与螺旋环状布设的电加热丝的在管体轴线上的投影重合部分的钢骨架上分布的孔的孔总面积为该部分钢骨架展开表面积的３０％～９５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：甘国工，
申请(专利权)人：甘国工，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]