一种双向增强电熔管件及其安装方法技术

一种双向增强电熔管件及其安装方法，包括：管件本体，所述管件本体具有适用于接纳管道的中空部，所述管件本体内壁设有用于电熔焊接的电阻丝，所述管件本体的两端分别设有至少一个接线柱，所述两个接线柱分别连接至电阻丝两端，用于导通焊接电流进行电熔焊接；所述管件本体的沿径向方向上形成管件中部和位于两侧的两个管件承压部，所述管件中部具有不小于所述管件承压部的壁厚，所述管件承压部沿径向方向上靠近所述管件中部的一侧具有大于所述管件本体两端部的厚度；所述管件本体还包括双向增强件，所述双向增强件具有压紧部与夹紧装置，所述压紧部具有与所述管件承压部外表面相适配的内表面；所述夹紧装置用于在夹紧时，使得所述双向增强件对所述管件本体在轴向和径向两个方向上施加压力。本发明专利技术通过双向增强电熔管件的设计，实现了电熔接头的环向和径向的双向增强，可以起到防止端部鼓胀失效，有效地提升了电熔接头的可靠性。提升了电熔接头的可靠性。提升了电熔接头的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种双向增强电熔管件及其安装方法


[0001]本专利技术涉及热塑性塑料电熔管件领域，具体涉及一种双向增强电熔管件及其安装方法。

技术介绍

[0002]在塑料管道的连接技术中，电熔焊接具备设备投资相对较低、维修费用相对较低、操作方便、焊口可靠性高等优点，是目前较为常用的管道连接技术。电熔管件焊接的工作原理是将电熔焊机与电熔关键的接线柱相连，利用电熔管件内的电阻丝通电时产生的热量及膨胀力将管材的外壁面与电熔管件熔融连接在一起。随着塑料及其复合管道不断朝着高压方向发展，管道的整体的承压能力亟需提高。据美国PPDCC(Plastic Pipe Database Committee)对管道系统失效原因的分析，约53%的管道失效发生在管件处。
[0003]经专利技术人团队研究发现，聚乙烯电熔接头服役过程中主要承受内压、轴向力，在该工况下，根据位置接头失效模式可以分为一下三类：电熔套筒失效、熔接区失效以及端部管材失效。进一步细分的话，电熔套筒失效可以分为沿电熔套筒壁贯穿裂纹失效和电熔套筒强度失效；其中沿电熔套筒壁贯穿裂纹失效的主要由聚乙烯材料的慢速裂纹扩展引起的，裂纹扩展的角度与轴向夹角集中在70~75
°
。熔接区失效可以分为拔脱失效和泄漏失效；其中拔脱失效是指管材从电熔套筒中沿轴向拔脱出来而引起的失效，泄漏失效多是由于焊接时存在冷焊、夹氧化皮等缺陷所致。端部管材失效可以分为接头端部鼓胀失效和管材强度失效；其中接头端部鼓胀失效是针对于RTP管电熔接头，经过长时间承载后，管材在接头附近出现鼓胀变形、破裂的失效形式。
[0004]目前，为了提高电熔管件的结构强度，主要采用以下两种方式：在电熔管件内置钢材增强层和在电熔管件中设置纤维增强层，但是均存在一些难以克服的缺点。如中国专利申请“一种钢丝焊接增强型电熔管件”（CN 215258475U）中增强材料金属钢是极性材料，而基体材料聚乙烯和聚丙烯等塑料基体大多是非极性材料，虽然通过钢丝替代钢板增强，一定程度上提高了增强材料和基体材料的粘结效果，但是依旧容易产生界面失效，导致两种材料无法协同承载，降低了内置钢材的电熔管件的增强效果，同时该电熔管件加工工艺复杂，制造成本较高，难以推广应用。再如中国专利申请“一种纤维增强型电熔管件”（CN 202302521U）中电熔管件外壁缠绕增强纤维，可以提高管件的承压能力，同时操作简单、生产成本较低，但是难以达到高压管件的输送要求；以及中国专利申请“一种中高压内衬纤维浸制PE复合增强电熔管件”（CN 203671067U）中电熔管件嵌入纤维增强层，既增加整体性也增加了管件的承压能力提高了中高压管材的可靠性，但是仍存在制造工艺复杂、成本过高等问题。除此之外，如中国专利申请“一种纤维增强电熔法兰接头”（CN 214466942U）在一定程度上解决了上述的难题，但是在该纤维增强电熔法兰接头无法防止整体熔焊区的环向膨胀。
[0005]因此，需要设计一种双向增强电熔管件，实现电熔接头的环向和径向的双向增强，防止端部鼓胀失效，有效地提升电熔接头的可靠性。

技术实现思路

[0006]本专利技术需要解决的问题是，为了克服现有技术中的不足，针对热塑性塑料电熔管件领域，提供一种新型双向增强电熔管件及其安装方法。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供的解决方案为：本专利技术提供一种双向增强电熔管件，其特征在于，包括：管件本体和双向增强件；管件本体具有适用于接纳管道的中空部，管件本体内壁设有用于电熔焊接的电阻丝，管件本体的两端分别设有至少一个接线柱，两个接线柱分别连接至电阻丝两端，用于导通焊接电流进行电熔焊接；管件本体的沿径向方向上形成管件中部和位于两侧的两个管件承压部，管件中部具有不小于管件承压部的壁厚，管件承压部沿径向方向上靠近管件中部的一侧具有大于管件本体两端部的厚度；双向增强件具有压紧部与夹紧装置，压紧部具有与管件承压部外表面相适配的内表面；夹紧装置用于在夹紧时，使得双向增强件对管件本体在轴向和径向两个方向上施加压力。
[0008]另外，本专利技术的双向增强电熔管件还可以具有以下特征：根据本专利技术的一个实施例，管件承压部的外表面为斜面，且斜面与对应管件本体的内壁表面之间形成的斜面角度为5
°
~30
°
；管件中部的外表面为平面，且平面的长度不超过双边内冷焊区长度的两倍。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，接线柱分别内嵌式地设置于管件本体的两个侧端面。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，当电熔管件的公称直径小于等于150mm时，斜面角度小于10
°
；当电熔管件的公称直径大于150mm时，斜面角度大于等于10
°
。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，管件中部的厚度不小于与电熔管件适配的管道的厚度。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，双向增强件为一对锥形钢法兰，分别具有法兰部和压紧部，其中法兰部设有多个用于与夹紧装置适配的通孔。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，夹紧装置为螺栓螺母套件，包括螺栓、螺母和垫片，夹紧装置夹紧后，双向增强件的两个法兰部之间的距离不小于3mm。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，管件本体与双向增强件通过斜面定位配合，夹紧装置通过螺栓和螺母来调节管件本体与双向增强件之间压紧力的大小。
[0015]根据本专利技术的一个实施例，压紧部上设有凸部，管件承压部上设有凹部，凸部与凹部的形状相适配。
[0016]本专利技术还提供一种双向增强电熔管件的安装方法，包括以下步骤：将电熔管件的管件本体与双向增强件配合，并将夹紧装置夹紧，从而使得双向增强件对管件本体在轴向和径向两个方向上施加压力；将待连接的管道对称布置于电熔管件中，将接线柱与电熔焊机相连；通电加热预定时间，使电熔管件内置的电阻丝温度升高，从而使管道和电熔管件融合连接，并冷却一定时间后完成安装。
[0017]本专利技术中通过优化电熔管件结构，采用了一种新型的复合结构来实现对聚乙烯管
道接头的增强。由于锥形钢法兰的锥面存在一定的斜度，可以提供垂直于锥面的压紧力，因此双向增强电熔管件可以对管道接头同时实现环向加强和轴向加强，起到防止端部鼓胀失效的作用。根据本课题组的相关研究可知，聚乙烯管道裂纹扩展主要集中在70~75
°
，因此设计的锥形钢法兰斜面角度在5~30
°
可以有效地抑制裂纹的扩展，进一步提高电熔管件的强度。双向增强电熔管件与锥形钢法兰的连接方式，使得双向增强电熔管件可拆分，制造成本低，互换性强。双向增强电熔管件与锥形钢法兰的配合形式，使新型双向增强电熔管件可以避免钢制法兰与管道直接接触，管道整体可以实现全塑连接，密封性能好，可靠性高。 双向增强电熔管件的使用过程：先通过机械连接的方式连接双向增强电熔管件和锥形钢法兰，再通过电熔焊接连接聚乙烯管道；该方式可以有效地降低管道接头处的应力。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：（1）本专利技术电熔管件由管件本体与双向增强件组成，二者由斜面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向增强电熔管件，其特征在于，包括：管件本体（104）和双向增强件（101）；所述管件本体（104）具有适用于接纳管道（105）的中空部，所述管件本体（104）内壁设有用于电熔焊接的电阻丝，所述管件本体（104）的两端分别设有至少一个接线柱（201），所述两个接线柱（201）分别连接至电阻丝两端，用于导通焊接电流进行电熔焊接；所述管件本体（104）的沿径向方向上形成管件中部（203）和位于两侧的两个管件承压部（202），所述管件中部（203）具有不小于所述管件承压部（202）的壁厚，所述管件承压部（202）沿径向方向上靠近所述管件中部（203）的一侧具有大于所述管件本体（104）两端部的厚度；所述双向增强件具有压紧部（302）与夹紧装置（102,103），所述压紧部（302）具有与所述管件承压部（202）外表面相适配的内表面；所述夹紧装置（102,103）用于在夹紧时，使得所述双向增强件（101）对所述管件本体（104）在轴向和径向两个方向上施加压力。2.根据权利要求1所述的双向增强电熔管件，其特征在于：所述管件承压部（202）的外表面为斜面，且所述斜面与对应所述管件本体（104）的内壁表面之间形成的斜面角度为5
°
~30
°
；所述管件中部（203）的外表面为平面，且所述平面的长度不超过双边内冷焊区长度的两倍。3.根据权利要求1所述的双向增强电熔管件，其特征在于：所述接线柱（201）分别内嵌式地设置于所述管件本体（104）的两个侧端面。4.根据权利要求2所述的双向增强电熔管件，其特征在于：当所述电熔管件的公称直径小于等于150mm时，所述斜面角度小于10
°
；当所述电熔管件的公称直径大于150mm时，所述斜面角度大于等于10
°<...

【专利技术属性】
技术研发人员：施建峰，苑宇童，郑津洋，葛周天，姚日雾，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：