一种抗氢气渗透的塑料电熔管件制造技术

本发明专利技术提供一种抗氢气渗透的塑料电熔管件，包括：圆筒状的管体、电阻丝、至少两个接线柱；电阻丝嵌入设置于管体的内壁；至少两个接线柱设置于管体外表面，并分别电连接至电阻丝的端部，用于导通焊接电流进行电熔焊接；管体内部还设有抗氢气渗透层，抗氢气渗透层为圆筒状，设置于管体的中部，所述抗氢气渗透层的氢气渗透系数至少为。通过在管件内部环向嵌入抗氢气渗透层，来增强聚乙烯管件本身的抗氢渗透性，降低了输氢管道整体的氢泄漏损失，提高运输效率。提高运输效率。提高运输效率。

【技术实现步骤摘要】
一种抗氢气渗透的塑料电熔管件


[0001]本专利技术专利涉及非金属管道领域，具体涉及一种抗氢气渗透的塑料电熔管件。

技术介绍

[0002]在众多氢气储运方式中，管网输氢是最经济、最节能的大规模长距离输送氢气的方式，也得到了广泛的研究和关注。目前纯氢输送管道主要采用钢管，钢管材料主要有API X52、API X65两种典型管道钢。管网输氢所面临最大的技术难题是氢渗透。氢气管道输送要求气态氢在较高的压力下进行（最高为21 MPa），在高压气态输送过程中，氢会逐步侵入并渗透钢材，局部氢浓度饱和会引起金属材料机械性能（如延展性、韧性、负载能力等）下降，以及产生氢致裂纹，发生氢脆，恶化输氢管道用钢的力学和物理性能。除此之外，金属管道本身也会收到外部环境的腐蚀，并且柔性较差，在生产、运输、施工过程中较为不便。
[0003]在一项研究中，本专利技术人提供了一种抗氢脆金属丝增强复合管作为输氢管道。在该技术方案中，采用聚乙烯作为复合管基体，通过金属丝错绕缠绕在聚乙烯内层外提高管道的强度，使用金属丝的材料为抗氢脆钢丝以减少氢脆对管道力学性能的影响。在氢气环境中，聚乙烯材料吸收的氢以双原子分子存在，不会像金属中那样分离带来力学性能的下降。同时聚乙烯管材具备柔性、耐腐蚀等优点，使得其有望成为输氢管道的更佳选择。
[0004]然而，即使聚乙烯材料不会因为氢气的渗透而产生性能下降，氢渗透也会导致气体泄漏，造成运输效率的下降。此外，通过电熔焊接方式连接的管材在对接处存在环向的缝隙，氢气能够直接接触管件的内表面，并且渗入聚乙烯管件从而造成泄漏。
[0005]对此，中国专利文件CN113864559A公开了一种具有阻隔功能的电熔管件，能够解决现有技术中阻隔型非金属复合管连接不好，连接处无法起到阻隔作用等问题。然而，该电熔管件至少存在以下两个缺陷：（1）由于在该电熔管件中，EVOH阻隔层仅设于管件本体中间处，且铜线穿与铜嵌件，焊机加热时，铜嵌件也可发热，加热EVOH阻隔层以及管件本体内壁，且铜嵌件中间设有多个圆孔，导致其仅能够阻隔氢气从管件的连接处渗透，无法阻隔氢气穿过管材壁和管件壁方向上的渗透；（2）该结构的电熔管件内结构较多，制备工艺复杂、成本较高。
[0006]此外，例如中国专利文件CN107289220A、CN203671067U、CN209084265U等均公开了增强型复合电熔管件，在塑料电熔管件内嵌入增强装置用于提高接头承压能力和连接可靠性。其中增强装置例如采用纤维增强热塑性材料、金属件等。然而这些文件中均未提出通过增强装置实现抗氢气渗透的技术启示。且上述增强装置或由于本身结构上存在孔隙，或材料本身不具备抗氢气渗透功能或抗氢脆功能，因此也无法起到抗氢气渗透的作用。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的问题是，克服现有技术中的不足，提供一种防氢气渗透的聚乙烯输氢管道电熔管件。
[0008]为解决技术问题，本专利技术采用的技术方案是:
提供一种抗氢气渗透的塑料电熔管件，包括：圆筒状的管体、电阻丝、至少两个接线柱；电阻丝嵌入设置于管体的内壁；至少两个接线柱设置于管体外表面，并分别电连接至电阻丝的端部，用于导通焊接电流进行电熔焊接；管体内部还设有抗氢气渗透层，抗氢气渗透层为圆筒状，设置于管体的中部，所述抗氢气渗透层（4）的氢气渗透系数至少为。
[0009]作为本专利技术方案的优选方案，管体的材料为聚乙烯，抗氢气渗透层的材料包含：铝合金、316不锈钢中的至少一种。
[0010]作为本专利技术方案的优选方案，抗氢气渗透层的厚度至少为，单位为m；其中，根据下式计算：其中，为管体的壁厚，单位为m，为管材的壁厚，单位为；为抗氢气渗透层的氢气渗透系数，单位为；为管体材料的氢气渗透系数, 单位为；为管道内的氢气分压，为管道外的氢气分压，单位为。
[0011]作为本专利技术方案的优选方案，沿圆筒状管体轴向方向上延伸的抗氢气渗透层的长度至少为；根据下式计算隔板宽度，单位为：其中，为管体的壁厚，单位为m，为管材的壁厚，单位为；为抗氢气渗透层的氢气渗透系数，单位为；为管体材料的氢气渗透系数, 单位为；为管道内的氢气分压，为管道外的氢气分压，单位为。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术提供了一种抗氢气渗透的塑料电熔管件，通过在管件内部环向嵌入抗氢气渗透层，来增强聚乙烯管件本身的抗氢渗透性，降低了输氢管道整体的氢泄漏损失，提高运输效率。
[0013]（2）本专利技术提出了一种抗氢气渗透的塑料电熔管件具体的结构设计的计算方法，使得在尽量减少改变管件结构的情况下保证最佳的抗氢渗透性能。
附图说明
[0014]附图标记：1
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管体，2
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管道；3
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电阻丝，4
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接线柱，5
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隔板材料；图1为本专利技术的抗氢气渗透的塑料电熔管件和输氢管道的结构示意图。
[0015]图2为本专利技术的抗氢气渗透的塑料电熔管件和输氢管道的氢气渗透和分压的示意图。
[0016]在图1和图2中，A
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直接穿过抗氢气渗透的隔板材料，B
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穿过管材壁和管件壁，C
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绕过隔板材料，沿着隔板从管体材料中渗透；
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氢气内分压，
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氢气外分压；
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聚乙烯管体的壁厚，
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聚乙烯管道管材的壁厚，
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聚乙烯管体内隔板材料的厚度，
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聚乙烯管体内隔板材料的宽度。
具体实施方式
[0017]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述。
[0018]图1为本专利技术的抗氢气渗透的塑料电熔管件和输氢管道的结构示意图。如图1所示，本专利技术提供一种抗氢气渗透的塑料电熔管件，包括：圆筒状的管体1、电阻丝3、至少两个接线柱4。塑料电熔管件的管体1材料可以是聚乙烯。在本专利技术的实施例中，管道2可以是复合材料输氢管道，其材料可以是抗氢脆、抗氢气渗透的复合材料，例如管道2可以由高密度聚乙烯基材通过抗氢脆金属丝增强构成的一种抗氢脆金属丝增强复合管。
[0019]如图1所示，在塑料电熔管件对管道2进行连接时，塑料电熔管件套设于管道2，塑料电熔管件的管体1的内径与管道2的外径向匹配。所述电阻丝3嵌入设置于所述管体1的内壁；所述至少两个接线柱4设置于管体1外表面，并分别电连接至所述电阻丝3的端部，用于导通焊接电流进行电熔焊接。
[0020]在一个实施例中，可通过布线机在塑料电熔管件的管体1内壁布设电阻丝3，成型后在管体1内壁处形成导电区。在本专利技术的一个实施例中，通过在管体1外表面设置的两个接线柱4分别与电阻丝3的两端进行连接，导通焊接电流后在管体1内壁和管道2外壁之间形成熔融连接。在本专利技术的另一个实施例中，所述电阻丝3可以是两组，且每组电阻丝3都具有两个端部，每组电阻丝连接两个接线柱4，两组电阻丝3之间没有电连接，两组电阻丝分别导通焊接电流后在管体1内壁和管道2外壁之间形成熔融连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗氢气渗透的塑料电熔管件，包括：圆筒状的管体（1）、电阻丝（3）、至少两个接线柱（4）；所述电阻丝（3）嵌入设置于所述管体（1）的内壁；所述至少两个接线柱（4）设置于管体（1）外表面，并分别电连接至所述电阻丝（3）的端部，用于导通焊接电流进行电熔焊接；其特征在于，管体（1）内部还设有抗氢气渗透层（4），所述抗氢气渗透层（4）为圆筒状，设置于管体（1）的中部，所述抗氢气渗透层（4）的氢气渗透系数至少为。2.根据权利要求1所述的抗氢气渗透的塑料电熔管件，其特征在于，所述抗氢气渗透层（4）到所述管体（1）的内壁和外壁的距离相同。3.根据权利要求1所述的抗氢气渗透的塑料电熔管件，其特征在于，所述管体（1）的材料为聚乙烯，所述抗氢气渗透层（4）的材料包含：铝合金、316不锈钢中的至少一种。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑津洋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：