管道连接方法技术

本发明专利技术涉及一种管道连接的方法，连接管子采用夹层复合结构，它包括刚性加压体、中间介质层和被连接体，刚性加压体加压经中间介质层连接被连接体；中间介质层固化时间与刚性加压体加压时间同步。本发明专利技术还用于各个领域机械零件之间或机械部件之间的连接和管道堵漏。本发明专利技术结构和方法制造方便、安装容易、外形美观、牢固可靠，可广泛用于石油、化工、机械、航空、建筑、食品、制药等多个领域的管道连接、特殊密封和机械传动。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种管道连接的方法，尤其涉及一种采用形状记忆效应和填加中间介质以同步固化加压方式连接管道、连接结构和施工技术，本专利技术也可用于各个领域机械零件之间或机械部件之间的连接和管道堵漏。
技术介绍
现有管道的螺纹连接或法兰连接，在振动载荷工作条件下，螺纹结合易于松动；这种螺纹连接因为涉及套扣则需要管壁较厚，或要求有法兰作为连接依托。一般用电弧焊连接管道，虽然具有高强度与低成本的特点，但在工程现场施工也要求被连接管有相当壁厚。工程中经常采用钎焊连接方式，但这种焊缝强度仍嫌不足。近十年兴起形状记忆管连接，即采用形状记忆材料制作管接头(CN1192517A)，套入两个被连接体进行管端对接，采用加热提高温度使管接头发生形状记忆效应，于是管接头缩径抱紧被连接管端，借助于强烈过盈配合形成紧固连接。但是一般形状记忆连接的管道耐压能力并不高，同时连接强度对记忆管接头内径与被连接管子外径之间的装配间隙十分过敏，实际工程中由于加工精度所限，装配间隙尺寸的波动是必然存在的，这样导致安装管系各连接处的耐压能力高低不均，则施工质量难以保证。另外油田中后期采油，油井套管经常受腐蚀引起穿孔或受地应力作用产生裂纹，导致地下水灌井而被迫封井停产，造成巨大经济损失。过去国内外多用内套管机械胀管封堵，但是抽出机械塞头后内套管回弹，发生松动堵漏失效，至今对于油井套管堵漏仍无良好对策。
技术实现思路
本专利技术提供一种，可以克服现有技术的不足，它涉及新型的管道连接结构和封堵施工方法，能大幅度提高连接管道的耐压能力和提高堵漏效果，有效地提高管连接可靠性，以保证稳定的施工质量。本专利技术是相连接的被连接体采用夹层复合结构，它包括刚性加压体、中间介质层和被连接体，刚性加压体加压经中间介质层连接被连接体；中间介质层固化时间与刚性加压体加压时间同步，在整个连接过程自始至终使中间介质层处于压应力状态，从而使中间介质层和刚性加压体和被连接体之间形成强化界面并且固结为一体。本专利技术所说的中间介质层固化时间和刚性加压体加压时间二者同步是指中间介质层固化在刚性加压体加压同时或超前。本方法加压特点是通过外部施压，或通过自身施压，使刚性加压体加压。本专利技术所说的外部施压是指通过机械或气压或液压或场作用加压。所说的自身施压是指由于温度变化发生相变导致收缩或膨胀，或未经相变由热胀冷缩而导致的加压。专利技术方法中文命名为天合连接，英文命名为tahoing。本专利技术的中所说的刚性加压体材料采用形状记忆材料或非形状记忆材料，所说的形状记忆材料，可以是镍钛形状记忆合金，铜基形状记忆合金，铁基形状记忆合金或高分子形状记忆材料，或其它类别形状记忆材料。本专利技术所说的刚性加压体形状可以是圆柱管形状，或者是由部分圆柱管组成的三通管、弯头管或带螺纹的管，或带四角或带六角的管或其它异型管。本专利技术所说的刚性加压体内外表面，可以是带封闭沟槽的，可以是带封闭棱的，可以是平滑的。本专利技术所说的被连接管形状可以是圆柱管形状，或者是由部分圆柱管组成的三通管、弯头管或带螺纹的管，或带四角或带六角的管或其它异型管。本专利技术的管道所述的被连接管其内外表面，可以是带封闭沟槽的，可以是带封闭棱的，可以是平滑的。本专利技术的中所说的中间介质层材料采用硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、玻璃、水泥、易熔金属或合金、有机树脂或复合材料。所说的中间介质层，其周向分布必须是连续封闭的，在轴向分布是连续充满或呈间断环状或带状分布的。本专利技术的涉及的被连接管的连接，可以是对接，可以是搭接，可以是折叠连接，可以中间过渡借助辅助零件的间接连接。本专利技术与类似的形状记忆连接方法加以比较如图2横坐标是装配间隙，纵坐标是耐压值。一般形状记忆连接耐压曲线见图左下，可以看出，耐压值与间隙大小呈反比。记忆管接头与被连接管间隙过大时，记忆连接强度很低；当减小间隙，强度呈线性提高。总体上记忆连接强度与一般粘结相当。相对比较，在施焊时加压的钎焊能获得稍高的强度；而tahoing技术与前者不同，它不只是在施焊结合期加压，而是在工作全过程加压，因而使中间介质层始终处于压应力状态。由于压应力状态及连接材料之间的物理化学结合，大大提高了界面强度，特别是提高了中间介质层本身的强度。这样与普通记忆连接相比，见图2右上，可以大幅度稳定地提高连接强度。图中示出在一般间隙0.6mm条件下，tahoing连结管道耐压值高于普通记忆连接一个数量级。因为普通记忆连接对装配间隙大小十分敏感，这样在工程安装各连接处耐压能力七高八低，而tahoing连接在相当宽的间隙范围，耐压能力都是均匀的。tahoing的同步固化工艺特点如图3所示。横坐标表示固化时间与径向加压时间的差值，纵坐标表示tahoing连接耐压数值，曲线表示管系连接轴向耐压能力与固化及径向加压时间差的关系。图中的横坐标同时表示了固化与加压时间顺序的先后。当加压速度与中间介质层固化速度相当，即横坐标为“0”左右。当一定程度提前固化，即横坐标为正值时，均收到显著的强化效果。如果如图左方所示，当加压过程结束中间介质层仍迟迟未固化，则tahoing连接不产生附加强化效果。本专利技术结构和方法制造方便、安装容易、外形美观、牢固可靠，可广泛用于石油、化工、机械、航空、建筑、食品、制药等多个领域的管道连接、特殊密封和机械传动。附图说明图1为本专利技术的tahoing结构示意图；图2是本专利技术与相类似形状记忆连接方法比较示意图；图3是本专利技术tahoing的同步固化工艺特点示意图。如图所示，tahoing结构由三部份组成1.刚性加压体；3.中间介质层；5.被连接体。通过刚性加压体加压，使中间介质层受到压应力作用，于是在中间介质层和刚性加压体之间和中间介质层与被连接件之间形成高强固化界面，同时大大强化中间介质材料本身，使被连接体与中间介质层以及刚性加压体固结为一体，达到相互连接并固定的目的。图中所示管子为一个连续的圆套管，但管中有一破损孔洞4。为了堵漏刚性加压体是一个带沟槽2的记忆合金内衬环，加热到一定温度记忆合金环膨胀产生加压密封效果。具体实施例方式实施例1一种扶栏管的连接，刚性加压体是铁基形状记忆合金管接头，外径Φ30mm，其管壁厚度为1mm，材料牌号为0Cr9Ni6Si5Mn16，管接头外壁在装配前涂敷热固型环氧树脂，厚度20丝，管子为内径Φ20mm的两个不锈钢管，将被连接两管端套入管接头后，用加热器加热至250℃、保温40秒，记忆合金管接头收缩同时，树脂固化压缩中间介质，使其呈现压应力状态，形成牢固的连接，被连接管系经打压超过30MPa，稳压2小时，未发现渗漏现象。这种连接可称为形状记忆一天合连接(Shapememory tahoing)。实施例2一个不锈钢给水管的连接，刚性加压体是内径Φ20mm的304不锈钢薄圆套，其壁厚为2mm，宽度为40mm。将被连接管管端插入该圆套中，刚性加压采用外部机械式施压，即通过外部螺纹机构旋进，推动斜面前进，于是逐步压迫紧缩不锈钢圆套，促使其刚性加压于内层粘结树脂，导致中间介质层呈现压应力状态，形成牢固的tahoing连接。在1000例工程施工中全部合格，在30kg/cm2施压下经3000小时工作，密封良好无任何泄漏。这种连接可称为机械一天合连接(Mechanic tahoing)。实施例3参考图1的堵漏装置，20#钢套内径Φ15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种管道连接方法，其特征在于连接管子采用夹层复合结构，它包括刚性加压体、中间介质层和被连接体，刚性加压体加压经中间介质层连接被连接体；中间介质层固化时间与刚性加压体加压时间同步，在整个连接过程自始至终使中间介质层处于压应力状态，从而使中间介质层和刚性加压体和被连接体之间形成强化界面并且固结为一体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文西，
申请(专利权)人：上海天合形状记忆有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]