一种节材的新型电熔直通套筒制造技术

本发明专利技术涉及塑料管道焊接技术，旨在提供一种节材的新型电熔直通套筒。该种节材的新型电熔直通套筒包括用于连接管材的套筒主体，套筒主体的中部位置鼓起，鼓起部分占总套筒长度的1/3，鼓起部分处为套筒主体的最大壁厚，套筒主体上的两个端口处为套筒主体的最小壁厚，套筒主体上分别距两个端口1/3套筒长度处设为起点位置，套筒主体从起点位置的最大壁厚过渡至端口的最小壁厚。本发明专利技术根据电熔直通套筒不同区域应力分布的不同，采用变化的壁厚设计，使得已有材料的强度得到了充分的发挥，提高了材料利用率，进而能够降低电熔套筒的生产成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及塑料管道焊接技术，旨在提供一种节材的新型电熔直通套筒。该种节材的新型电熔直通套筒包括用于连接管材的套筒主体，套筒主体的中部位置鼓起，鼓起部分占总套筒长度的1/3，鼓起部分处为套筒主体的最大壁厚，套筒主体上的两个端口处为套筒主体的最小壁厚，套筒主体上分别距两个端口1/3套筒长度处设为起点位置，套筒主体从起点位置的最大壁厚过渡至端口的最小壁厚。本专利技术根据电熔直通套筒不同区域应力分布的不同，采用变化的壁厚设计，使得已有材料的强度得到了充分的发挥，提高了材料利用率，进而能够降低电熔套筒的生产成本。【专利说明】一种节材的新型电熔直通套筒
本专利技术是关于塑料管道焊接技术，特别涉及一种节材的新型电熔直通套筒。
技术介绍
随着我国能源结构和政策的调整以及“西气东输”二期工程、三期工程的实施，我国的管道行业得到了巨大的发展。由于具有优良的力学性能，塑料管及其复合管道在国民经济的各个领域中得到了广泛的应用，这其中包括聚乙烯管、聚丙烯管、聚氯乙烯管、铝塑复合管以及刚塑复合管等。电熔焊接是塑料管及其复合管道的主要连接方式之一。据调查，电熔接头失效占据了聚乙烯管失效比例的一半以上。因此，电熔接头引起了人们足够的重视。由于电熔套筒至今没有明确规范的设计方法，技术人员对电熔接头服役过程中的受力情况及其影响规律尚不明确，因而设计出的电熔套筒往往较其强度所要求的厚度要厚，这是出于避免电熔接头失效而考虑的，但这种设计会造成材料的浪费，在塑料原材料日趋昂贵的今天，这是很不经济的，会降低企业的市场竞争力。事实情况是，电熔接头在服役过程中不同区域处的应力并不相等，由于绝大多数企业均采用等壁厚的设计方法，使得相当一部分材料并没有真正用于承载。此外，由于电熔套筒壁厚大，使得电熔套筒往往比管材具有更充裕的强度，对于整个管道系统而言，相当于在电熔接头处产生了强度浪费。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种既能满足强度要求，又能减少制造原材料的电熔直通套筒。为解决上述技术问题，本专利技术的解决方案是:提供一种节材的新型电熔直通套筒，包括套筒主体，用于连接管材，套筒主体的中部位置鼓起，鼓起部分占总套筒长度的1/3，鼓起部分处为套筒主体的最大壁厚，最大壁厚满足:套筒主体与管材的MRS分级相同时，最大壁厚值为管材厚度的I?1.2倍；套筒主体与管材的MRS分级不同时，最大壁厚值为管材厚度与修正系数的乘积，所述修正系数为管材的MRS分级数与套筒主体的MRS分级数的比值；其中，MRS值是指在20°C和50年内压长期作用下，管道环向抗拉强度的最低保证值，MRS值的10倍定义为材料的MRS分级数；套筒主体上的两个端口处为套筒主体的最小壁厚，最小壁厚的确定方法为:当管材的厚度小于5mm时,最小壁厚与管材厚度相等；当管材厚度大于5mm时,最小壁厚取5mm与1/2管材厚度两者中的较大值；套筒主体上分别距两个端口 1/3套筒长度处设为起点位置，套筒主体从起点位置的最大壁厚过渡至端口的最小壁厚。作为进一步的改进，套筒主体的轴向横截面中，两个起点位置分别至两个端口的外表面轮廓是直线、曲线或者直线加曲线。作为进一步的改进，所述套筒主体的轴向横截面壁厚相同。作为进一步的改进，所述套筒主体的鼓起部分壁厚相同。作为进一步的改进，所述节材的新型电熔直通套筒是塑料或者复合塑料材质的电熔直通套筒。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:根据电熔直通套筒不同区域应力分布的不同，采用变化的壁厚设计，使得已有材料的强度得到了充分的发挥，提高了材料利用率，进而能够降低电熔套筒的生产成本。【专利附图】【附图说明】图1为常用电熔接头的几何模型结构示意图。图2为常用套筒以及管材最大环向应力分布示意图。图3为本专利技术实施例中的优化后的套筒几何模型示意图。图4为本专利技术实施例中的优化后的套筒、常用套筒以及管材最大环向应力分布示意图。图中的附图标记为:0坐标原点；I套筒主体；2管材；3外冷焊区；4内冷焊区；5融合区轴向1/2套筒第I部分；11轴向1/2套筒第II部分。【具体实施方式】下面结合附图与【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细描述:一种节材的新型电熔直通套筒，包括塑料或者复合塑料材质的电熔直通套筒，用于连接管材2，在满足强度要求的前提下，该电熔直通套筒在服役期间根据不同区域处的应力分布规律采用不同壁厚设计，较常用的电熔套筒具有材料利用率高的优点，能够降低产品成本，从而提升企业的市场竞争力。该种节材的新型电熔直通套筒包括套筒主体1，套筒主体I的中部位置鼓起，承担部分内压载荷，鼓起部分占总套筒长度的1/3，鼓起部分处为套筒主体I的最大壁厚，且鼓起部分的壁厚相同。最大壁厚满足:套筒主体I与管材2的MRS分级相同时，最大壁厚值为相应管材2厚度的I?1.2倍之间；套筒主体I与管材2的MRS分级不同时，需在与管材2分级相同时得到的最大壁厚基础上进行一个系数修正，该修正系数为管材2的MRS分级数与套筒主体I的MRS分级数之比。套筒主体I上的两个端口处为套筒主体I的最小壁厚，当相应管材2的厚度小于5_时，最小壁厚与管材2厚度相等；当相应管材2的厚度大于5_时，最小壁厚取5mm与1/2相应管材2厚度两者中的较大值。应力分析结果表明该种套筒仍可满足强度要求。然而，常用电熔套筒的壁厚一般为管材2壁厚的1.2倍以上，且采用均一厚度，因此，本专利技术所提出的技术方案在不削弱管道系统强度的同时，比常用的厚壁套筒更为节省材料。其中，MRS值是指在20°C和50年内压长期作用下，管道环向抗拉强度的最低保证值，MRS值的10倍定义为材料的分级数。套筒主体I上分别距两个端口 1/3套筒长度处设为起点位置，套筒主体I从起点位置的最大壁厚过渡至端口的最小壁厚，且以各种不同形式的轴向横截面外表面轮廓进行过渡，从而根据各区域应力分布的不同采用不同的壁厚，使其在轴向方向具有变化的壁厚。套筒主体I的轴向横截面中，两个起点位置分别至两个端口的外表面轮廓是直线、曲线或者直线加曲线，譬如斜直线、过渡圆弧加斜线、过渡圆弧加直线等，而其中过渡圆弧可以是一段也可以是两段，或者是其他形式的曲线。下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施案例:目前常用的一种PE100-DN90电熔直通套筒产品尺寸如下:管材2插入套筒主体I的长度为70mm，其中，内冷焊区4长度12mm，融合区5长度36mm，外冷焊区3长度22mm，壁厚11.3mm。对应于PE100-SDR11-DN90用于天然气输送的管材2:壁厚8.2mm，管材2插入套筒主体I部分的端面距套筒轴向对称面2_。取该管道包含电熔套筒的一段进行应力分析，其几何结构示意图如图1所示。根据我国CJJ63-2008 “聚乙烯燃气管道工程技术规范”规定，对于PE100-SDR11-DN90的管道，其最大允许工作压力为0.7MPa。因此，在管材2及套筒主体I与介质接触的内壁面施加0.7MPa的工作压力。对于出厂检验合格的聚乙烯管材，在此工作压力下，其一定满足强度设计要求。同样合格的电熔套筒，若其最大环向应力小于管材2的最大环向应力，则套筒的强度也是满足要求的。图2所示为常用电熔套筒-管材结构的应力分析结果，其中横坐标O点为套筒轴向对称面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种节材的新型电熔直通套筒，包括套筒主体，用于连接管材，其特征在于，套筒主体的中部位置鼓起，鼓起部分占总套筒长度的1/3，鼓起部分处为套筒主体的最大壁厚，最大壁厚满足：套筒主体与管材的MRS分级相同时，最大壁厚值为管材厚度的1～1.2倍；套筒主体与管材的MRS分级不同时，最大壁厚值为管材厚度与修正系数的乘积，所述修正系数为管材的MRS分级数与套筒主体的MRS分级数的比值；其中，MRS值是指在20℃和50年内压长期作用下，管道环向抗拉强度的最低保证值，MRS值的10倍定义为材料的MRS分级数；套筒主体上的两个端口处为套筒主体的最小壁厚，最小壁厚的确定方法为：当管材的厚度小于5mm时，最小壁厚与管材厚度相等；当管材厚度大于5mm时，最小壁厚取5mm与1/2管材厚度两者中的较大值；套筒主体上分别距两个端口1/3套筒长度处设为起点位置，套筒主体从起点位置的最大壁厚过渡至端口的最小壁厚。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐平，施建峰，罗翔鹏，郑津洋，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33