[发明专利]一种抗氢气渗透的塑料电熔管件

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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APIX52、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。

在一项研究中，本发明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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明要解决的问题是，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。

为解决技术问题，本发明采用的技术方案是:

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。

作为本发明方案的优选方案，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。

作为本发明方案的优选方案，抗氢气渗透层的厚度至少为，单位为m；其中，根据下式计算：