CN110131511B - Rtp管电熔热熔不变尺寸连接结构及其连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构及其连接方法，包括进行对接的第一RTP管、第二RTP管和玻纤增强PE套管，第一RTP管的PE内管端部沿轴向向外预留一段预熔融区段；第二RTP管结构与第一RTP管相同；玻纤增强PE套管的长度等于预熔融区段的两倍，玻纤增强PE套管外径与RTP管外径相同，玻纤增强PE套管的内预埋有加热线圈或者添加有自热熔材料；第一RTP管与第二RTP管的预熔融区段相对插设于玻纤增强PE套管内，预熔融区段的外表面与玻纤增强PE套管的内表面通过电熔或热熔焊合。本发明实现了PE内管的连接，提高了管道连接处的强度，保证了管道运输的安全并且不改变连接处尺寸，提升了复合材料管道***设计的安全系数，促进了RTP管道的大批量工业化应用进程。
Description
技术领域
本发明涉及高分子及复合材料管道应用技术领域，具体涉及一种RTP管不改变尺寸的电熔热熔连接结构及其连接方法。
背景技术
增强热塑性塑料管(RTP)包括三层结构，内层是聚乙烯(PE)的防腐层，中间层是高强度的连续纤维增强层，外层是PE的保护层。生产的工艺是先挤出内层高密度聚乙烯(HDPE)管，然后用缠绕机四丝束正反交错缠绕连续纤维增强预浸带，最后再挤出覆盖外保护层。
目前公认的RTP管连接方法有电热熔连接和金属机械密封连接。其中，现有技术中常用的电热熔连接方法采用热熔对接或者在对接后套上电熔接头二次焊接来增加强度，但是热熔对接的焊接强度与焊缝关系密切，影响焊接强度的工艺参数较多；而使用电熔接头虽然能增加管道连接强度，但会大大增加连接处的尺寸，不利于施工。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的RTP管道连接部位强度低、易被腐蚀、耐高压能力小、外径增大过多等问题，提供一种设计合理、方便施工、可提供足够强度，保证管道运输安全并且不改变连接处尺寸的RTP管电熔热熔连接结构及其连接方法。
本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：
一种RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构，包括进行对接的第一RTP管和第二RTP管，所述第一RTP管为三层结构，从内层到外层依次包括PE内管、连续纤维增强层和PE外层，所述第一RTP管的PE内管端部沿轴向向外预留一段预熔融区段；所述第二RTP管的结构与第一RTP管相同；所述连接结构还包括玻纤增强PE套管，所述玻纤增强PE套管的长度等于RTP管预熔融区段长度的两倍，玻纤增强PE套管的外径与RTP管外径相同，玻纤增强PE套管的内径比RTP管的PE内管外径大1-4mm，玻纤增强PE套管的内预埋有加热线圈或者添加有自热熔材料；所述第一RTP管与第二RTP管的预熔融区段相对插设于所述玻纤增强PE套管内，预熔融区段的外表面与玻纤增强PE套管的内表面通过电熔或热熔焊合。
上述方案中，所述PE内管的预熔融区段表面经过打磨处理使表面平整。
上述方案中，所述PE内管的预熔融区段的长度为50-100mm。
上述方案中，所述玻纤增强PE套管为三层结构，包括内层、中间层和外层，三层结构所用基质材料均为超高分子量PE；玻纤增强PE套管内层预埋有加热线圈或者添加有自热熔材料。
上述方案中，所述玻纤增强PE套管的中间层为玻纤增强层，使用连续玻纤增强PE预浸带缠绕成型制得，缠绕角为0°-90°。
上述方案中，所述玻纤增强PE套管的外层为PE防腐保护层，表面设有小型接线柱用于通电。
上述方案中，所述第一RTP管与第二RTP管在电熔或热熔连接过程的加热温度在180℃-240℃之间，预热压力为0.10MPa-0.20MPa，所述的熔融压力为0.01MPa-0.05MPa。
本发明还提出上述RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构的连接方法，包括以下步骤：
(1)使用特殊机器剥离出PE内管，使PE内管暴露出一段预先设置好长度的预熔融区段；或者在制造RTP管时控制工艺，在RTP管两端预留出一定长度的PE内管预熔融区段；
(2)对预熔融区段进行处理，端面切平同时将表面打磨光滑；
(3)将两根RTP管暴露出PE内管的端部***到玻纤增强PE套管中，使两RTP管的内管熔融区段的端面在玻纤增强PE套管的中间内部紧密接触；
(4)对玻纤增强PE套管进行通电，玻纤增强PE套管的内侧和PE内管外侧均受热熔化，通电时间为30-60s，停止通电后使用管套套住接头处，对玻纤增强PE管套进行施压，60s后移除管套即可。
上述方法中，其特征在于，步骤(3)中进行对接的两RTP管的两对接端面相向固定在装夹工位上，调整装夹工位使两RTP管同轴，偏差不超过5％。
上述方法中，步骤(4)中电熔或热熔连接过程加热温度在180℃-240℃之间，预热压力为0.10MPa-0.20MPa，熔融压力为0.01MPa-0.05MPa。
本发明的有益效果在于：
本发明设计的RTP管连接结构由于未将两RTP管进行对接焊接，接口处未产生焊缝，RTP管内径无变化，管内流体流经接口处时不会有物理阻碍。同时，流体不会在接口处堆积，造成局部阻塞。玻纤增强PE套管与两RTP管焊接接触面大，焊接强度足够。焊接完成后，强度接近RTP管本体。焊接完毕后，接头部位尺寸与RTP管本体基本一致，外观美观，施工方便。由于尺寸不变，在进行管道损伤在线监测时候更加准确，诸如管道机器人等自动清洁检测设备也方便运行。几乎未引入其他材料，管道整体性较好，焊接成本低。
本发明设计的电熔热熔连接方法在常规的热熔对接方法上进行改进，先剥离出要进行连接的两RTP管的PE内管，然后套上特制的玻纤增强PE套管，电熔热熔连接位置由对接中在两RTP管端面改为在RTP管内管和玻纤增强PE套管之间进行加热。连接位置及方式发生改变，焊接区域明显增大，通过施加压力，使两RTP管与玻纤增强PE套管充分熔接。冷却成型后，接头处的拉伸强度、弯曲强度以及耐压强度均超过管自身强度，连接效果好。本发明中的连接方法实现了PE内管的连接，设计合理，方便施工，提高了管道连接处的强度，保证了管道运输的安全并且不改变连接处尺寸，大大提升了复合材料管道***设计的安全系数，促进了RTP管道的大批量工业化应用进程。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明预留出预熔融区段的RTP管结构示意图；
图2是本发明RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构的分解图；
图3是图2的组装图。
图中：10、第一RTP管；11、PE内管；111、预熔融区段；12、连续纤维增强层；13、PE外层；20、第二RTP管；30、玻纤增强PE套管。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-3所示，为本发明一较佳实施例的RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构，包括进行对接的第一RTP管10和第二RTP管20，第一RTP管10为三层结构，从内层到外层依次包括PE内管11、连续纤维增强层12和PE外层13，其中，PE内管11端部沿轴向向外暴露出一段预先设置好长度的预熔融区段111。第二RTP管20的结构与第一RTP管10相同，预熔融区段111的长度也相同。连接结构还包括玻纤增强PE套管30，玻纤增强PE套管30的长度等于RTP管预熔融区段111长度的两倍，玻纤增强PE套管30的外径与RTP管外径相同，玻纤增强PE套管30的内径比RTP管的PE内管11外径大1-4mm，玻纤增强PE套管30的内预埋有加热线圈或者添加有自热熔材料。第一RTP管10与第二RTP管20的预熔融区段111相对插设于玻纤增强PE套管30内，端面紧密接触，预熔融区段111的外表面与玻纤增强PE套管30的内表面通过电熔热熔焊合。这种结构设计可以保证焊合后的管接头处的尺寸不改变，便于施工。
进一步优化，本实施例中，PE内管11的预熔融区段111表面经过打磨处理使表面平整，方便与玻纤增强PE套管30的无缝贴合。
进一步优化，本实施例中，PE内管11的预熔融区段111的长度为50-100mm。
本发明的连接结构由于未将两RTP管进行对接焊接，接口处未产生焊缝，RTP管内径无变化，管内流体流经接口处时不会有物理阻碍。同时，流体不会在接口处堆积，造成局部阻塞。玻纤增强PE套管与两RTP管焊接接触面大，焊接强度足够。焊接完成后，强度接近RTP管本体。焊接完毕后，接头部位尺寸与RTP管本体基本一致，外观美观，施工方便。由于尺寸不变，在进行管道损伤在线监测时候更加准确，诸如管道机器人等自动清洁检测设备也方便运行。几乎未引入其他材料，管道整体性较好，焊接成本低。
进一步优化，本实施例中，玻纤增强PE套管30为三层结构，包括内层、中间层和外层，三层结构所用基质材料均为超高分子量PE。玻纤增强PE套管30内层预埋有加热线圈或者添加有自热熔材料，具体的，自热熔材料是由聚乙烯和炭黑/金属粉末制成的导电并且通电会发热的材料。玻纤增强PE套管30的中间层为玻纤增强层，使用连续玻纤增强PE预浸带缠绕成型制得，缠绕角为0°-90°。玻纤增强PE套管30的外层为PE防腐保护层，表面设有小型接线柱用于通电，几乎不影响管道外观及尺寸。
进一步优化，本实施例中，第一RTP管10与第二RTP管20在电熔或热熔连接过程的加热温度在180℃-240℃之间，预热压力为0.10MPa-0.20MPa，的熔融压力为0.01MPa-0.05MPa。通过在玻纤增强PE套管30外部加上管箍(管套)施加压力，管箍内部连有压力传感器，通过拧动管箍上的螺钉给其内部的玻纤增强PE套管30加压，从而控制预热压力与熔融压力。在此过程中玻纤增强PE套管30与RTP管连接在一起的，管箍(管套)在连接完毕后拆除。
本发明还提出上述RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构的连接方法，包括以下步骤：
(1)使用环状打磨机，将RTP管外层和中间层打磨干净，剥离出PE内管11，使PE内管11暴露出一段预先设置好长度的预熔融区段111。或者在制造RTP管时控制工艺，在RTP管两端预留出一定长度的PE内管11预熔融区段111。
(2)对预熔融区段111进行处理，端面切平同时将表面打磨光滑。
(3)将两根RTP管暴露出PE内管11的端部***到玻纤增强PE套管30中，使两RTP管的内管熔融区段的端面在玻纤增强PE套管30的中间内部接触。
(4)对玻纤增强PE套管30进行通电，玻纤增强PE套管30的内侧和PE内管11外侧均受热熔化，通电时间为30-60s，停止通电后使用管套套住接头处，对玻纤增强PE管套进行施压，60s后移除管套即可。
步骤(3)中进行对接的两RTP管的两对接端面相向固定在装夹工位上，调整装夹工位使两RTP管同轴，偏差不超过5％。
步骤(4)中电熔或热熔连接过程加热温度在180℃-240℃之间，预热压力为0.10MPa-0.20MPa，熔融压力为0.01MPa-0.05MPa。
本发明设计的电熔热熔连接方法在常规的热熔对接方法上进行改进，先剥离出要进行连接的两RTP管的PE内管11，然后套上特制的玻纤增强PE套管30，电熔热熔连接位置由对接中在两RTP管端面改为在RTP管内管和玻纤增强PE套管30之间进行加热。连接位置及方式发生改变，焊接区域明显增大，通过施加压力，使两RTP管与玻纤增强PE套管30充分熔接。冷却成型后，接头处的拉伸强度、弯曲强度以及耐压强度均超过管自身强度，连接效果好。本发明中的连接方法实现了PE内管11的连接，设计合理，方便施工，提高了管道连接处的强度，保证了管道运输的安全并且不改变连接处尺寸，大大提升了复合材料管道***设计的安全系数，促进了RTP管道的大批量工业化应用进程。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构，包括进行对接的第一RTP管和第二RTP管，所述第一RTP管为三层结构，从内层到外层依次包括PE内管、连续纤维增强层和PE外层，其特征在于，所述第一RTP管的PE内管端部沿轴向向外预留一段预熔融区段；所述第二RTP管的结构与第一RTP管相同；所述连接结构还包括玻纤增强PE套管，所述玻纤增强PE套管的长度等于RTP管预熔融区段长度的两倍，玻纤增强PE套管的外径与RTP管外径相同，玻纤增强PE套管的内径比RTP管的PE内管外径大1-4mm，玻纤增强PE套管的内预埋有加热线圈或者添加有自热熔材料；所述第一RTP管与第二RTP管的预熔融区段相对插设于所述玻纤增强PE套管内，预熔融区段的外表面与玻纤增强PE套管的内表面通过电熔或热熔焊合；
所述玻纤增强PE套管为三层结构，包括内层、中间层和外层，三层结构所用基质材料均为超高分子量PE；玻纤增强PE套管的内层预埋有加热线圈或者添加有自热熔材料；玻纤增强PE套管的中间层为玻纤增强层，使用连续玻纤增强PE预浸带缠绕成型制得，缠绕角为0°-90°；玻纤增强PE套管的外层为PE防腐保护层，表面设有小型接线柱用于通电。
2.根据权利要求1所述的RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构，其特征在于，所述PE内管的预熔融区段表面经过打磨处理使表面平整。
3.根据权利要求1所述的RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构，其特征在于，所述PE内管的预熔融区段的长度为50-100mm。
4.根据权利要求1所述的RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构，其特征在于，所述第一RTP管与第二RTP管在电熔或热熔连接过程的加热温度在180℃-240℃之间，预热压力为0.10MPa-0.20MPa，熔融压力为0.01MPa-0.05MPa。
5.一种根据权利要求1所述的RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构的连接方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）使用特殊机器剥离出PE内管，使PE内管暴露出一段预先设置好长度的预熔融区段；或者在制造RTP管时控制工艺，在RTP管两端预留出一定长度的PE内管预熔融区段；
（2）对预熔融区段进行处理，端面切平同时将表面打磨光滑；
（3）将两根RTP管暴露出PE内管的端部***到玻纤增强PE套管中，使两RTP管的内管熔融区段的端面在玻纤增强PE套管的中间内部紧密接触；
（4）对玻纤增强PE套管进行通电，玻纤增强PE套管的内侧和PE内管外侧均受热熔化，通电时间为30-60s，停止通电后使用管套套住接头处，对玻纤增强PE管套进行施压，60s后移除管套即可。
6.根据权利要求5所述的RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构的连接方法，其特征在于，步骤（3）中进行对接的两RTP管的两对接端面相向固定在装夹工位上，调整装夹工位使两RTP管同轴，偏差不超过5%。
7.根据权利要求5所述的RTP管电熔热熔不变尺寸连接结构的连接方法，其特征在于，步骤（4）中电熔或热熔连接过程加热温度在180℃-240℃之间，预热压力为0.10MPa-0.20MPa，熔融压力为0.01MPa-0.05MPa。
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