[发明专利]用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件及焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管件接头装置，用来连接一种内层为塑料，中间层为增强件，外层为塑料的复合管（如钢丝缠绕增强塑料复合管、玻璃纤维或芳纶缠绕增强塑料复合管、冲孔钢板增强塑料复合管等）。

背景技术

钢丝缠绕增强塑料复合管、玻璃纤维或芳纶缠绕增强塑料复合管、冲孔钢板增强塑料复合管目前主要以机械连接方法为主。机械连接件通常为金属材料，具有高强度的同时，往往难以避免地会带来腐蚀问题。对于在强腐蚀环境下替换金属管道使用的塑料增强复合管，其金属连接接头往往难以满足耐腐蚀性要求。此外，机械连接通常需要施加较大的预紧力以满足密封要求，但随时间增加，由于塑料的蠕变和松弛特性，将使密封面的密封压力下降，造成密封失效。因而，机械密封无法满足塑料增强复合管长时安全性的要求。

电熔焊接是在塑料管道中被广泛应用的连接技术，目前已被引入用于连接低压条件下使用的各类复合管。由于使用压力较低，因而所采用的电熔管件为纯塑料管件。当复合管压力上升到一定压力等级至中高压时，纯塑料管件可能无法承担由内压引起的轴向或环向应力。为使管件承压能力与管材相匹配，复合管所用电熔管件必须采用增强型管件，以满足接头强度的要求。

目前已公布的增强管件包括编织钢丝网骨架增强管件、冲孔钢板增强管件等，这类增强管件是将钢丝网骨架、冲孔钢板等形式的增强件包覆在管件中。这类增强管件一般先在模具内注塑生产出管件内层主体，之后将增强件装配于内层管件主体外壁面，再将装配完毕的管件内层主体安置于另一滚塑机中以使管件外壁成型。整套成型工艺的工艺参数繁多，工艺流程复杂，生产难度大，生产成本高，生产效率低。

此外，由于研究对电熔焊接过程强度形成机理尚不清晰，因而现有的电熔管件结构均未考虑焊接中对管件变形进行限制。实际上若电熔焊接过程焊接界面压力不足，即使超过了熔融温度，管材外表面和套筒内表面也无法实现连接。现有的电熔增强管件内嵌于管件内部，无法根据焊接需要提供预应力，因而其焊接过程管件会逐渐向外膨胀，导致焊接界面压力不足，极易产生焊接界面的虚焊，降低了电熔焊接可靠性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服和避免上述现有技术中存在的问题和不足，进而提供一种安全可靠、生产效率高、现场安装方便的用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件及焊接方法。

本发明解决技术问题的方案是：

提供一种用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件，包括内部预埋了电阻丝的塑料的电熔套筒，其两端为用于插入待连接复合管的承插式结构；所述电熔套筒的外表面环设波纹结构；在电熔套筒的外部有一个包围式的卡箍，卡箍的内壁具有与电熔套筒外表面上波纹结构相配合的形状以使得两者能够紧密贴合。

本发明中，所述卡箍的横截面呈Ω状，通过螺栓或铰链实现固定连接。

本发明中，所述卡箍具有两个对称的部件，每个部件的横截面均呈Ω状，可通过冲压成型，两个卡箍通过螺栓或铰链实现固定连接。

本发明中，所述卡箍的最小壁厚δ_min按如下公式确定：

式中：p_i为待连接复合管的设计压力，[σ]为卡箍材料的许用应力，按照GB150-2011选取，R为待连接复合管的外半径。

本发明中，所述电熔套筒外表面的波纹结构中，构成波纹结构的单体的截面呈半椭圆形、半圆形、矩形或梯形，相应的卡箍做出与其配套的结构形式。

本发明进一步提供了用于中高压复合管连接的增强件外置电熔管件的焊接方法，包括以下步骤：

（1）将待连接复合管的端部进行表面清理和刮削氧化皮的预处理，然后插入至电熔套筒的两端；

（2）将作为增强件的卡箍装配于电熔套筒外部，并通过螺栓或铰链固定，使卡箍紧紧包裹于电熔套筒外侧，使电熔套筒外壁产生预压缩；

（3）将电熔套筒中预先埋设的电阻丝接通电源，按照常规的焊接工艺实施焊接，使电阻丝加热熔融待连接复合管外壁与电熔套筒内壁，直至焊接结束；

所述电熔套筒的两端为用于插入待连接复合管的承插式结构；电熔套筒的外表面环设波纹结构；包围式的卡箍作为增强件，其内壁具有与电熔套筒外表面上波纹结构相配合的形状以使得两者能够紧密贴合。