【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合管，具体为一种异材多层复合管及其制造方法。
技术介绍
1、复合管是一种广泛用于液体输送管网系统中的管材。使用时，要求管材与液体接触的部位具有良好的防腐性，防止管材因为长期接触到液体导致锈蚀，影响输送液体的品质。现有复合管，一般外层为金属管、内层为塑料管，或者外层为金属管，内层为不锈钢管。内层为塑料管的复合管，复合时，内层塑料管受热熔融，温度过高时易产生内表面不平整或局部熔穿现象，输送液体时内表面不平整会导致阻力增大，内层塑料管局部熔穿导致产品报废，生产成本提高，内层塑料管热膨胀系数大，在低温下收缩大，与外层金属管产生的相互剥离的内应力较大，长期使用存在内衬分层的风险。内层为不锈钢管的复合管，由于内层不锈钢管与外层金属管存在电位差，易产生电化学腐蚀，影响管道使用寿命；内衬不锈钢管与外层金属管之间未粘合，在负压下易产生内层不锈钢管变形、脱落，影响管道的正常使用。
2、为解决以上问题，目前主要采用内层不锈钢管与外层金属管之间设置胶水或者纯热熔胶的方案，但采用胶水作为内层和外层之间的中间部时，胶水易老化，粘结时由于胶水流动性大，易出现局部内层不锈钢管与外层金属管直接接触的现象，无法达到防止电化学腐蚀和抗负压的效果。采用纯热熔胶作为中间部，需要达到一定的厚度才能保证防电化学腐蚀的效果，中间部热熔胶采用喷塑/滚塑技术方案，厚度均匀性差，质量难以保障，采用挤出成型技术方案，壁厚太薄挤出难度大，厚度太厚，由于热熔胶材料成本非常高，导致产品生产成本高，不利于产品的市场推广。
3、外层金属管的一端为插口、另
4、但是，当管网出现故障，例如，管网中有管材发生爆管时，管网中的水会从爆管处喷出，管网中的压力会迅速下降，甚至形成负压。另外，管材还会受到一些外部压力，例如埋在土体中的管材会受到其上部土体的重力。在上述外部压力和内部负压作用下，管材会产生径向上的变形，若插口变形量过大，插口会和与其连接的承口分离，导致承口和插口的连接处发生泄漏，使水管内部受到污染。因此，需要保证管材的插口在上述情况下的变形不超出一定范围。为此，对于插口，要获得满足变形要求的最小插口厚度，若选用的管材的插口厚度小于满足变形要求的最小插口厚度，则需要采取措施，使其满足变形要求，例如，在管材二次加工或安装时，在插口套接至少一层环形加强圈，形成复合插口，以增强抵抗变形的能力。然而，加强圈的材质往往与基管的材质不同，因为加强圈直接接触管内水，其需要采用不锈钢等耐腐蚀材质，而基管一般采用球墨铸铁、q235等相对便宜材质。因此，如何保证上述复合插口满足最大变形要求同时厚度最小或接近最小成为待解决的问题。而和复合插口插接的承口，现有标准没有给出其壁厚要求，但一般都需要保证其厚度足够以满足强度要求，最好使承口各处的厚度在满足使用强度的同时厚度最小或接近最小。
5、所述基管是指处于出厂设置的管材，即基管没有安装加强圈、没有进行复合工艺等二次加工。所述基管包括依次连接的承口、管身和插口。管身可分为两部分，分别为主体部和过渡部，过渡部用于主体部和承口的过渡连接，即承口、过渡部、主体部和插口依次连接。管身内壁面为圆柱面，即过渡部的内径和主体部的内径相等。主体部为圆筒状，过渡部外壁面为锥面，换言之，主体部各处厚度基本均匀，过渡部厚度沿着从承口到插口的方向逐渐减小。管身外径是指所述主体部的外径，管身厚度是指所述主体部的厚度，基管外径即为管身外径。图8中，x为插口端部倒角的沿轴线方向的长度，y为插口端部倒角的高度（即径向上的尺寸），de是插口的外径，t6是插口的长度。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种异材多层复合管及其制造方法，内衬为耐腐蚀金属材质的内管，提高了管材的抗内腐蚀性、卫生性能、管道输水效率，降低运行能耗。中间部为三层形成的复合层，过渡层材质为聚乙烯、两侧为热熔胶，与过渡层也使用热熔胶材质相比，降低了生产成本，中间部同时起到绝缘隔离和连接的作用，防止外管和内管发生电化学腐蚀，中间部粘接强度大，防止内管在负压下分层变形，中间部将内外层粘固为一体，杜绝管道内负压造成内衬分层现象。可通过理论分析和计算获得不同管径的承插式管材满足变形要求的复合插口最小或接近最小的厚度以及满足强度要求的单层承口最小或接近最小厚度。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种异材多层复合管，包括从内到外依次套接的内管、中间部和外管，内管和外管通过中间部连接，内管采用耐腐蚀金属制成，中间部包括依次连接的第一粘合层、过渡层和第二粘合层。
4、作为上述技术方案的进一步改进：
5、优选的，第一粘合层的材质和第二粘合层的材质为热熔胶。
6、优选的，过渡层的材质为非金属。
7、更优选的，过渡层的材质为聚乙烯。
8、优选的，外管采用金属材料制成。
9、更优选的，外管的材质球墨铸铁或碳钢。
10、优选的，外管包括一体连接并且同轴依次布置的承口、管身和插口。
11、更优选的，中间部的长度不小于管身的长度。
12、更优选的，内管的长度不小于管身的长度。
13、优选的，内管的厚度不小于0.1mm，第一粘合层的厚度不小于0.1mm，第二粘合层的厚度不小于0.1mm，中间部的总厚度不小于1.0mm。
14、优选的，第一粘合层的厚度为0.1mm~0.2mm，第二粘合层的厚度为0.1mm~0.5mm。
15、一种承插式管材的复合插口和单层承口厚度的设计方法，用于计算所述复合管的复合插口厚度和/或单层承口厚度，承口为单层承口，插口和内管覆盖插口内壁的部分形成复合插口。
16、复合插口厚度的设计方法包括如下步骤：
17、步骤a1：根据圆环的挠曲线微分方程和力矩平衡方程获得圆环的径向变形的微分方程和微分方程的通解；
18、步骤a2：根据步骤a1得到的微分方程的通解计算并获得所述圆环径向变形最大量的计算公式；
19、步骤a3：根据步骤a2获得的径向变形最大量的计算公式求得基管的满足变形要求的插口最小厚度；
20、步骤a4：对于插口厚度小于步骤a3得到的最小厚度的基管，在基管的插口内套接至少一层环形加强圈，形成复合插口，若加强圈的材质和基管的插口的材质相同，则复合插口的厚度不小于步骤a3得到的最小厚度即可，若加强圈的材质和基管的插口的材质不相同，则转步骤a5；
21、步骤a5：确定加强圈的最小厚度，加强圈的厚度不小于所述最小厚度，则本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种异材多层复合管，其特征在于，包括从内到外依次套接的内管（2）、中间部（3）和外管（1），内管（2）和外管（1）通过中间部（3）连接，内管（2）采用耐腐蚀金属制成，中间部（3）包括依次连接的第一粘合层（31）、过渡层（32）和第二粘合层（33）。
2.根据权利要求1所述的复合管，其特征在于：第一粘合层（31）的材质和第二粘合层（33）的材质为热熔胶。
3.根据权利要求1所述的复合管，其特征在于：过渡层（32）的材质为非金属、外管（1）材质为金属。
4.根据权利要求3所述的复合管，其特征在于：过渡层（32）的材质为聚乙烯、外管（1）的材质球墨铸铁或碳钢。
5.根据权利要求1所述的复合管，其特征在于：外管（1）包括一体连接并且同轴依次布置的承口（11）、管身（12）和插口（13）。
6.根据权利要求5所述的复合管，其特征在于：中间部（3）的长度不小于管身（12）和插口（13）的长度之和，内管（2）的长度不小于管身（12）和插口（13）的长度之和。
7.根据权利要求2~4任一所述的复合管，其特征在于：内管（2
8.根据权利要求7所述的复合管，其特征在于：第一粘合层（31）的厚度为0.1mm~0.2mm，第二粘合层（33）的厚度为0.1mm~0.5mm。
9.根据权利要求5所述的复合管，其特征在于：承口（11）为单层承口，插口（13）和内管（2）覆盖插口（13）内壁的部分形成复合插口，
10.根据权利要求9所述的复合管，其特征在于：步骤a2包括如下步骤：
11.根据权利要求9所述的复合管，其特征在于：步骤a3包括如下步骤：
12.根据权利要求9~11任一所述的复合管，其特征在于：步骤a1中，得到的径向变形量u的微分方程为：
13.根据权利要求12所述的复合管，其特征在于：步骤a2中，假设所述圆环受到至少两个相对圆心对称的径向集中力P，且相邻两个径向集中力P之间的夹角为，所述圆环满足以下三个边界条件：
14.根据权利要求9所述的复合管，其特征在于：步骤a5中，通过实验或仿真或理论计算获得和确定加强圈的最小厚度，通过理论计算获得和确定加强圈的最小厚度时，基于基管的插口厚度和根据纵向复合梁的抗弯强度计算公式获得加强圈的最小厚度。
15.根据权利要求9所述的复合管，其特征在于：对于同一基管，沿着从单层承口到插口的方向，单层承口的内壁包括依次排列的第一阶梯（111）、第二阶梯（112）、第三阶梯（113）、第四阶梯（114）、第五阶梯（115），管身内壁一端为第六阶梯（116），第四阶梯（114）和第五阶梯（115）连接处的倒角为第一倒角（R1），第五阶梯（115）和第六阶梯（116）连接处的倒角为第二倒角（R2），第二阶梯（112）和第三阶梯（113）连接处的倒角为第三倒角（R3），第一阶梯（111）和第二阶梯（112）连接处的倒角为第四倒角（R4）、第三阶梯（113）和第四阶梯（114）连接处的倒角为第五倒角（R5）。
16.根据权利要求15所述的复合管，其特征在于：步骤b2中，通过应力计算公式计算得到步骤b1中各选取处的最小壁厚，把单层承口视作包括至少两个同轴连接的内壁为圆锥面的压力容器加上至少一个安装在压力容器内壁上的环形加强圈，，，其中，为管身的环向应力，为选取处的环向应力，D0是基管外径，D是选取处直径，p是基管内流体的压力，S为基管厚度，S0为选取处的壁厚，α为选取处所在圆锥的半锥角。
17.根据权利要求16所述的复合管，其特征在于：当单层承口的材质和管身的材质相同时，所述应力计算公式为：。
18.根据权利要求17所述的复合管，其特征在于：当单层承口的材质和管身的材质不相同时，所述应力计算公式为：，其中，Q0为管身材料的屈服强度，Q1为单层承口所用材料的屈服强度。
19.一种异材多层复合管的制造方法，用于制造权利要求1~6任一所述的复合管，其特征在于：包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种异材多层复合管，其特征在于，包括从内到外依次套接的内管（2）、中间部（3）和外管（1），内管（2）和外管（1）通过中间部（3）连接，内管（2）采用耐腐蚀金属制成，中间部（3）包括依次连接的第一粘合层（31）、过渡层（32）和第二粘合层（33）。
2.根据权利要求1所述的复合管，其特征在于：第一粘合层（31）的材质和第二粘合层（33）的材质为热熔胶。
3.根据权利要求1所述的复合管，其特征在于：过渡层（32）的材质为非金属、外管（1）材质为金属。
4.根据权利要求3所述的复合管，其特征在于：过渡层（32）的材质为聚乙烯、外管（1）的材质球墨铸铁或碳钢。
5.根据权利要求1所述的复合管，其特征在于：外管（1）包括一体连接并且同轴依次布置的承口（11）、管身（12）和插口（13）。
6.根据权利要求5所述的复合管，其特征在于：中间部（3）的长度不小于管身（12）和插口（13）的长度之和，内管（2）的长度不小于管身（12）和插口（13）的长度之和。
7.根据权利要求2~4任一所述的复合管，其特征在于：内管（2）的厚度不小于0.1mm，第一粘合层（31）的厚度不小于0.1mm，第二粘合层（33）的厚度不小于0.1mm，中间部（3）的总厚度不小于1.0mm。
8.根据权利要求7所述的复合管，其特征在于：第一粘合层（31）的厚度为0.1mm~0.2mm，第二粘合层（33）的厚度为0.1mm~0.5mm。
9.根据权利要求5所述的复合管，其特征在于：承口（11）为单层承口，插口（13）和内管（2）覆盖插口（13）内壁的部分形成复合插口，
10.根据权利要求9所述的复合管，其特征在于：步骤a2包括如下步骤：
11.根据权利要求9所述的复合管，其特征在于：步骤a3包括如下步骤：
12.根据权利要求9~11任一所述的复合管，其特征在于：步骤a1中，得到的径向变形量u的微分方程为：
13.根据权利要求12所述的复合管，其特征在于：步骤a2中...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖和飞，尹希伟，张新爱，罗安明，
申请(专利权)人：湖南振辉管业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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