[发明专利]一种大口径PE电熔管件结构及尺寸、焊接工艺参数制定方法

权利要求书

1.一种大口径PE电熔管件结构，包括管件主体、接线铜柱和电热线圈，电热线圈沿着管件主体内壁呈螺旋状布置，接线铜柱布置在管件主体的外周面的两端，电热线圈两端分别连接接线铜柱，其特征是，所述管件主体包括同轴连接的至少一处薄壁段和至少一处厚壁段，所述薄壁段和厚壁段为一体成型结构，管件主体在厚壁段处的壁厚大于在薄壁段处的壁厚；所述薄壁段数量为两段，薄壁段对称设置于厚壁段的两端，所述接线铜柱设置在薄壁段上，厚壁段和薄壁段之间设有弧面过渡。

2.一种大口径PE电熔管件尺寸、焊接工艺参数制定方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

步骤1，构建电熔管件和对接管道配合的三维模型；将所述三维模型导入ansys系统中；

步骤2，设定电熔管件、对接管道和电热丝材料的热分析参数和力学参数，构建电熔管件和对接管道的有限元传热模型和有限元力学模型，设定电熔管件和对接管道对外环境热交换参数，设定电热丝发热功耗曲线；

步骤3，设定模型网格的划分类型及网格尺寸，然后划分网格；

步骤4，采用初步确定的焊接电压设定对电热丝的通电载荷，同时设定通电载荷的时间及步长，求解；

步骤5，根据求解结果，获取电熔管件和对接管道的焊接区域的温度、压强以及管径随焊接时间的变化曲线；

步骤6，变更电熔管件中薄壁段和厚壁段的长度比例，重建电熔管件的三维模型，并重复上述步骤1-步骤5，确定电熔管件的薄壁段和厚壁段的长度比例以及焊接时间。

3.根据权利要求2所述的大口径PE电熔管件尺寸、焊接工艺参数制定方法，其特征是，所述步骤2中的所述热性能参数包括管件主体材料的密度，导热系数以及比热容随温度变化曲线。

4.根据权利要求2所述的大口径PE电熔管件尺寸、焊接工艺参数制定方法，其特征是，所述步骤2中的所述力学参数包括泊松比和杨氏模量。

5.根据权利要求2所述的大口径PE电熔管件尺寸、焊接工艺参数制定方法，其特征是，所述有限元传热模型的理论公式包括：

传热方程式如下：

其中，q＝-k▽T，ρ为聚乙烯密度,单位g/cm3，T为温度,单位℃，Q为热量,单位J。

6.根据权利要求2所述的大口径PE电熔管件尺寸、焊接工艺参数制定方法，其特征是，所述步骤6，进一步包括：

PE电熔管件焊接的温度为190-250℃，对步骤5提取的求解结果进行分析，当电熔管件和对接管道的焊区温度落在190-250℃范围内，电熔管件在薄壁段的管径变化处于1.5mm～2mm范围，确定模型仿真时间即为焊接所需时间，否则变更电熔管件中薄壁段和厚壁段的长度比例，重建电熔管件的三维模型，并重复上述步骤1-步骤5进行仿真求解。

7.根据权利要求2所述的大口径PE电熔管件尺寸、焊接工艺参数制定方法，其特征是，所述步骤2中，电熔管件和对接管道对外环境热交换参数包括流体湍流模型、热辐射模型和环境温度。