加強防腐聚乙烯鋼塑轉換接頭及加工工藝的製作方法
2023-10-19 09:42:47
專利名稱：加強防腐聚乙烯鋼塑轉換接頭及加工工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種管道連接配件，尤其涉及一種用於燃氣、液體等流體輸送的管道連接配件，主要用於聚乙烯(PE)塑料管道與金屬管道的連接接頭及加工工藝
背景技術：
在燃氣等流體輸送管道領域，常用的管道通常為鋼管等金屬管道以及聚乙烯(PE)的塑料管道，其中金屬管道通常用於中高壓力流體輸送系統，而塑料管道則一般用於低壓為主；此外，為了安全起見，國家相關工程規範規定，塑料管道不允許直接進入管道的末端一用戶的室內。因此在高壓管道向低壓管道過渡，以及塑料管道從庭院管入戶時，通常需要採用聚乙烯(PE)鋼塑轉換接頭。聚乙烯(PE)管道的防腐性能非常突出，其設計使用壽命可長達50年，而與之配套的鋼塑轉換接頭的鋼管端由於採用的是鋼製材料，其本身的防腐性能遠遠跟不上聚乙烯(PE)管的要求，加上鋼塑轉換接頭多數埋設於潮溼的地下，或暴露在空氣中，因此對其防腐的要求非常高。普通的鋼塑轉換通常僅僅在鋼管端的外部噴塗一層尼龍或環氧樹脂等防腐材料，在儲運、安裝，及後期使用過程中，容易遭受磕碰等因素，出現防腐層脫落的問題，防腐效果和使用壽命均不理想。而目前工程上也在採用的其他多層加強防腐措施，也往往存在工序複雜、施工要求高、防腐材料無法同時與鋼管和聚乙烯(PE)管之間同時可靠粘合等缺陷，存在各種各樣的問題，在防腐效果和經濟性方面難以達到完美的統一。
發明內容
本發明的主要目的是解決現有技術所存在的不足，從而通過塑、鋼之間完善的密封結構設計和相互兼容的防腐材料的選擇，達到完美防腐效果的聚乙烯鋼塑轉換接頭。為配合上述目的，本發明研究成功了一套完整的加強防腐聚乙烯鋼塑轉換接頭加工工藝，確保聚乙烯(PE)鋼塑轉換接頭不論直埋在地下，還是裸露於空氣中，均可完美實現與聚乙烯(PE )管道相同使用壽命的目的。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的
一種加強防腐聚乙烯鋼塑轉換接頭，
具有聚乙烯塑料管件和金屬管件，所述聚乙烯塑料管件和金屬管件部分套接，其特徵在於所述聚乙烯塑料管件套接在金屬管件外面；所述聚乙烯塑料管件和金屬管件套接處的金屬管件外面加工有5-8道倒扣結構,兩側加工有2至3圈密封圈環形槽,所述環形槽內安裝有0形密封圈；所述聚乙烯塑料管件和金屬管件套接處的聚乙烯塑料管件外面有楔形金屬套筒；在連接後的金屬管件外面包覆DH無溶劑環氧塗料層，在所述環氧塗料層、楔形金屬套筒和部分聚乙烯塑料管外面包覆有熱熔膠纏繞層，在所述熱熔膠纏繞層外面包覆有PEX熱收縮套管；所述金屬管件與聚乙烯塑料管件和楔形金屬套筒與聚乙烯塑料管件之間形成過盈配合；所述楔形金屬套筒的錐度為2±0. 2°。一種加強防腐聚乙烯鋼塑轉換接頭的加工工藝，所述加強防腐鋼塑轉換接頭為聚乙烯塑料管件部分套接在金屬管件外面，套接處的金屬管件外面有5-8道倒扣結構和2至3圈密封圈環形槽，套接處的塑料管件外面有楔形金屬套筒，三者形成過盈配合； 1)、選料
根據產品規格，選用用於加工金屬管件和楔形金屬套筒的無縫鋼管；
採用專用加厚聚乙烯(PE)注塑配件，所述注塑配件的轉角處經倒角處理；所述加厚度為常規設計厚度的I. 2-1. 4;
2)、金加工
金屬管件的外面加工有5-8道倒扣結構和2至3圈用於安裝O形密封圈的環形槽；所述倒扣結構與環形槽位於聚乙烯塑料管件與金屬管件套接處的位置；所述環形槽位於套接處的兩側或兩側與中間位置；
楔形金屬套筒採用高精數控車床加工，內徑尺寸公差控制在±0. 03mm以內；
3)、塑料管件精確加工
塑料管件按工藝卡要求注塑毛坯後，需放置I個月以上，以消除管件內部由於生產過程產生的內應力；
精確加工前，先將注塑件毛坯移至20°C恆溫環境中經過24小時以上的狀態調節；
採用高精度數控車床對與金屬管件和楔形金屬套筒配套的內外表面進行精確加工，內外徑的精度控制在±0. 06mm以內；
4)、裝配
在金屬管件外面套上止口環和O形密封圈；
將聚乙烯塑料管件套於金屬管件外面，到止口環處為止，使金屬管件和與之配合的聚乙烯材料之間形成緊密過盈配合；既達到連接兩種材質的作用，同時承擔部分密封作用。將高精度楔形金屬套筒套於聚乙烯塑料管件外面，到止口環處為止，使聚乙烯塑料管件向內擠壓，兩者形成可靠連接；
5)、金屬管件、楔形金屬套筒和聚乙烯塑料管件外面包覆層加工
金屬管件外層預先噴塗一層DH無溶劑環氧塗料，該塗料為雙組份，由A、B組份按比例攪拌均勻後進行塗覆，具有快幹、厚膜的特點；
DH無溶劑環氧塗料經乾燥後，採用車床改裝的自製打磨機上對環氧塗料表面進行均勻充分的打磨，使塗料層表面更加粗糙，顯著提高與其他防腐材料的粘合力；
對塗有DH無溶劑環氧塗料的金屬管件進行190°C _210°C的高溫預熱，充分消除環氧塗料層的水分；
對DH無溶劑環氧塗料層經過充分加熱乾燥及金屬管件經高溫預熱後，採用寬約50_，厚0. 5-lmm的低分子量聚乙烯熱熔膠帶，按照50%的螺旋搭接量進行纏繞覆蓋，覆蓋面涉及金屬管件、楔形金屬套筒以及聚乙烯管端的局部；
根據產品的總長度套裝PEX熱收縮套管，所述熱收縮套管覆蓋所有的熱熔膠帶纏繞區
域；
採用專用噴火槍，燃燒溫度控制300-50(TC之間，按位置依次對熱收縮套管進行加熱處理；為了避免PEX熱縮套管外表面因溫度過高而焦化，需要採用短周期，反覆來回掃動加熱的方式，局部連續停留加熱的時間不宜超過3s，整個產品總體加熱時間約控制在15min以內。充分加熱後的熱收縮套管可充分回縮，緊密抱緊在熱熔膠的外部，而通過熱收縮套管傳遞過來的熱量進一步融化內部的聚乙烯(PE)熱熔膠帶，使熔融的熱熔膠帶上下兩面分別與熱收縮套管以及鋼塑轉換接頭鋼管端和聚乙烯(PE)管端粘合，從而熔接在一起； 各層防腐層經過噴火槍加熱，各層之間初步融合後，再採用電磁感應加熱的原理，對鋼管進行二次加熱處理，根據不同的產品規格設定工藝，電磁加熱圈的加熱溫度控制在160±10°C，整體加熱時間控制在5min內；由於電磁感應加熱僅對金屬有效，因此，此時的加熱熱量是由內部的鋼管向外均勻擴散，剛好可與之前噴火槍外部加熱形成完美的互補效應，熱量從外向內傳遞和由內向外擴散相結合，使各層間的熱熔分布更加均勻，各層防腐層之間的粘合更加可靠。本發明有益效果是通過塑、鋼之間完善的密封結構設計，相互兼容的防腐材料的選擇和獨特的處理工藝，從而確保本發明不論直埋在地下，還是裸露於空氣中，遠較其他同類產品更加優異的防腐效果，完美實現與聚乙烯(PE)管道相同的使用壽命。
附圖I是本發明的一種結構示意圖。附圖標記說明I、聚乙烯塑料管件，2、楔形金屬套筒，3、金屬管件，4、倒扣結構，5、密封圈環形槽，6、0型密封圈，7、DH無溶劑環氧塗料層，8、熱熔膠纏繞層，9、PEX熱收縮套管。
具體實施例方式下面通過實施例，並結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例I :
如圖I所示的聚乙烯鋼塑轉換接頭，具有聚乙烯塑料管件I和金屬管件3，所述聚乙烯塑料管件和金屬管件部分套接，所述聚乙烯塑料管件套接在金屬管件外面；所述聚乙烯塑料管件和金屬管件套接處的金屬管件外面加工有6道倒扣結構4，兩側加工有2圈密封圈環形槽5，所述環形槽內安裝有0形密封圈6 ;所述聚乙烯塑料管件I和金屬管件3套接處的聚乙烯塑料管件外面有楔形金屬套筒2 ;在連接後的金屬管件外面包覆DH無溶劑環氧塗料層7，在所述環氧塗料層、楔形金屬套筒和部分聚乙烯塑料管外面包覆有熱熔膠纏繞層8，在所述熱熔膠纏繞層外面包覆有PEX熱收縮套管9 ;所述金屬管件與聚乙烯塑料管件和楔形金屬套筒與聚乙烯塑料管件之間形成過盈配合；所述楔形金屬套筒的錐度為2±0. 2°。加工工藝
1)、選料
根據產品規格，選用用於加工金屬管件和楔形金屬套筒的無縫鋼管；
採用專用加厚聚乙烯(PE)注塑配件，所述注塑配件的轉角處經倒角處理；所述加厚度為常規設計厚度的I. 2 ；
2)、金加工
金屬管件的外面加工有6道倒扣結構和2圈用於安裝0形密封圈的環形槽；所述倒扣結構與環形槽位於聚乙烯塑料管件與金屬管件套接處的位置；所述環形槽位於套接處的兩側或兩側與中間位置；楔形金屬套筒採用高精數控車床加工，內徑尺寸公差控制在±0. 03mm以內；
3)、塑料管件精確加工
塑料管件按工藝卡要求注塑毛坯後，需放置I個月以上，以消除管件內部由於生產過程產生的內應力；
精確加工前，先將注塑件毛坯移至20°C恆溫環境中經過24小時狀態調節；
採用高精度數控車床對與金屬管件和楔形金屬套筒配套的內外表面進行精確加工，內外徑的精度控制在±0. 06mm以內；
4)、裝配
在金屬管件外面套上止口環和O形密封圈；
將聚乙烯塑料管件套於金屬管件外面，到止口環處為止，使金屬管件和與之配合的聚乙烯材料之間形成緊密過盈配合；既達到連接兩種材質的作用，同時承擔部分密封作用。將高精度楔形金屬套筒套於聚乙烯塑料管件外面，到止口環處為止，使聚乙烯塑料管件向內擠壓，兩者形成可靠連接；
5)、金屬管件、楔形金屬套筒和聚乙烯塑料管件外面包覆層加工
金屬管件外層預先噴塗一層DH無溶劑環氧塗料，該塗料為雙組份，由A、B組份按I :1的比例攪拌均勻後進行塗覆，具有快幹、厚膜的特點；
DH無溶劑環氧塗料經乾燥後，在採用車床改裝的自製打磨機上對環氧塗料表面進行均勻充分的打磨，使塗料層表面更加粗糙，顯著提高與其他防腐材料的粘合力；
對塗有DH無溶劑環氧塗料的金屬管件進行200°C的高溫預熱，充分消除環氧塗料層的水分；
對DH無溶劑環氧塗料層經過充分加熱乾燥及金屬管件經高溫預熱後，採用寬50mm，厚0. 5mm的低分子量聚乙烯熱熔膠帶，按照50%的螺旋搭接量進行纏繞覆蓋，覆蓋面涉及金屬管件、楔形金屬套筒以及聚乙烯管端的局部；
根據產品的總長度套裝PEX熱收縮套管，所述熱收縮套管覆蓋所有的熱熔膠帶纏繞區域。採用專用噴火槍，噴火槍燃燒溫度控制400°C之間，按位置依次對熱收縮套管進行加熱處理，採用短周期，反覆來回掃動加熱的方式，局部連續停留加熱的時間不宜超過3s，整個產品總體加熱時間約控制在15min以內，充分加熱後的熱收縮套管可充分回縮，緊密抱緊在熱熔膠的外部，而通過熱收縮套管傳遞過來的熱量進一步融化內部的聚乙烯(PE)熱熔膠帶，使熔融的熱熔膠帶上下兩面分別與熱收縮套管以及鋼塑轉換接頭鋼管端和聚乙烯(PE)管端粘合，從而熔接在一起。再採用電磁感應加熱的原理，對鋼管進行二次加熱處理，電磁加熱圈的加熱溫度控制在160±10°C，整體加熱時間控制在5min內。由於電磁感應加熱僅對金屬有效，因此，此時的加熱熱量是由內部的鋼管向外均勻擴散，剛好可與之前噴火槍外部加熱形成完美的互補效應，熱量從外向內傳遞和由內向外擴散相結合，使各層間的熱熔分布更加均勻，各層防腐層之間的粘合更加可靠。
上述加工，聚乙烯塑料管件I與金屬管件3通過楔形金屬套管2擠壓後，緊密連接，形成一個密閉的整體，主要承擔產品總體承壓的功能。楔形金屬套筒2對聚乙烯塑料管件I形成緊密的擠壓，確保聚乙烯塑料管件與金屬管件形成可靠而堅固的連接。倒扣結構4與受擠壓形變的聚乙烯塑料管件I的內表面形成過盈配合，達到連接和密封的作用。0型密封圈6介於聚乙烯塑料管件和金屬管件之間，受兩者擠壓形變，起到可靠的密封作用，從而杜絕流體洩漏問題的發生。DH無溶劑環氧塗料層7通過噴塗的方式均勻的塗敷在經過處理的金屬管件3外表面，起到最後一道防腐的作用。低分子量聚乙烯(PE)熱熔膠纏繞層8均勻纏繞在DH無溶劑環氧塗料層7、楔形金屬套管2和聚乙烯塑料管件的外部，即起到加強防腐的作用，又可牢固粘結不同防腐層。 PEX熱收縮套管9套裝在覆蓋了低分子量聚乙烯(PE)熱熔膠纏繞層8的外部，並經過特定工藝工序，緊縮在熱熔膠纏繞層8外面，起到第一道，也是最重要的一道防腐作用。在使用時，聚乙烯塑料管件I的左端與聚乙烯管道通過熱熔等方式連接到塑料管道端，金屬管件3的一端可與金屬管道通過絲扣或焊接的方式連接。實施例2
採用專用加厚聚乙烯(PE)注塑配件，所述加厚度為常規設計厚度的1.4;
金屬管件的外面加工有8道倒扣結構和3圈用於安裝0形密封圈的環形槽。採用寬50mm，厚I. Omm的低分子量聚乙烯熱熔膠帶，按照50%的螺旋搭接量進行纏繞覆蓋。其餘同實施例I。綜上所述，本發明採用雙道0型圈密封結構，通過楔形金屬套筒在塑件和金屬件之間形成機械連接，達到可靠的密封效果，同時採用相互兼容的三層防腐材料，並採用特殊的處理工藝，從而達到完美的防腐效果。
權利要求
1.一種加強防腐聚乙烯鋼塑轉換接頭，具有聚乙烯塑料管件和金屬管件，所述聚乙烯塑料管件和金屬管件部分套接，其特徵在於 所述聚乙烯塑料管件套接在金屬管件外面；所述聚乙烯塑料管件和金屬管件套接部分的金屬管件外面加工有5-8道倒扣結構，兩側加工有2至3圈密封圈環形槽，所述環形槽內安裝有O形密封圈；所述聚乙烯塑料管件和金屬管件套接部分的聚乙烯塑料管件外面有楔形金屬套筒；在三者連接後的金屬管件外面包覆DH無溶劑環氧塗料層，在所述環氧塗料層、楔形金屬套筒和部分聚乙烯塑料管外面包覆有熱熔膠纏繞層，在所述熱熔膠纏繞層外面包覆有PEX熱收縮套管。
2.根據權利要求I所述的加強防腐聚乙烯鋼塑轉換接頭，其特徵在於 所述金屬管件與聚乙烯塑料管件和楔形金屬套筒與聚乙烯塑料管件之間形成過盈配口 ο
3.根據權利要求I所述的加強防腐聚乙烯鋼塑轉換接頭，其特徵在於 所述楔形金屬套筒的錐度為2±0. 2°。
4.一種如權利要求I所述的加強防腐聚乙烯鋼塑轉換接頭的加工工藝，其特徵在於 .1)、選料 根據產品規格，選用用於加工金屬管件和楔形金屬套筒的無縫鋼管； 採用加厚聚乙烯(PE)注塑配件，所述注塑配件的轉角處經倒角處理；所述加厚度為常規設計厚度的I. 2-1. 4 ； .2)、金加工 金屬管件的外面加工有5-8道倒扣結構和2至3圈用於安裝O形密封圈的環形槽；所述倒扣結構與環形槽位於聚乙烯塑料管件與金屬管件套接處的位置；所述環形槽位於套接處的兩側或兩側與中間位置； 楔形金屬套筒採用高精數控車床加工，內徑尺寸公差控制在±0. 03mm以內； .3)、塑料管件精確加工 塑料管件注塑毛坯後，需放置I個月以上，以消除管件內部由於生產過程產生的內應力； 精確加工前，先將注塑件毛坯移至20°C恆溫環境中經過24小時以上的狀態調節； 採用高精度數控車床對與金屬管件和楔形金屬套筒配套的內外表面進行精確加工，內外徑的精度控制在±0. 06mm以內； .4)、裝配 在金屬管件外面套上止口環和O形密封圈； 將聚乙烯塑料管件套於金屬管件外面，到止口環處為止，使金屬管件和與之配合的聚乙烯材料之間形成緊密過盈配合； 將楔形金屬套筒套於聚乙烯塑料管件外面，到止口環處為止，使聚乙烯塑料管件向內擠壓，兩者形成可靠連接； .5)、金屬管件、楔形金屬套筒和聚乙烯塑料管件外面包覆層加工 在金屬管件外面均勻塗覆一層厚度在O. 5±0. Imm的DH無溶劑環氧塗料； DH無溶劑環氧塗料經乾燥後，進行均勻充分打磨，使塗料層表面更加粗糙； 對塗有環氧塗料層的鋼管本體進行190°C -210°C的高溫預熱，充分消除環氧塗料層的水分； 採用寬50mm，厚O. 5-lmm的低分子量聚乙烯熱熔膠帶，按照50%的螺旋搭接量進行纏繞覆蓋，覆蓋面涉及金屬管件和楔形金屬套筒的全部以及聚乙烯管端的局部； 在熱熔膠帶纏繞區域上面套裝大致等長的PEX熱收縮套管； 採用專用噴火槍，燃燒溫度控制300-500°C之間，按位置依次對熱收縮套管進行加熱處理，整個產品加熱時間控制在15min內； 採用高溫電磁加熱設備對金屬管件和楔形金屬套筒進行第二次加熱處理，電磁加熱的溫度控制在160±10°C，整個產品加熱時間控制在5min內。
全文摘要
本發明公開了一種加強防腐聚乙烯鋼塑轉換接頭及加工工藝，具有聚乙烯塑料管件和金屬管件，所述聚乙烯塑料管件和金屬管件部分套接，其特徵在於所述聚乙烯塑料管件和金屬管件套接部分的金屬管件外面加工有5-8道倒扣結構，兩側加工有2至3圈密封圈環形槽；所述聚乙烯塑料管件外面有楔形金屬套筒；所述金屬管件外面包覆DH無溶劑環氧塗料層，在所述轉換接頭外面包覆有熱熔膠纏繞層和PEX熱收縮套管；所述金屬管件與聚乙烯塑料管件和楔形金屬套筒與聚乙烯塑料管件之間形成過盈配合。本發明通過塑、鋼之間完善的密封結構設計，相互兼容的防腐材料的選擇和獨特的處理工藝，從而確保與聚乙烯管道相同的使用壽命。
文檔編號F16L21/00GK102635757SQ20121009094
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者錢國慶, 陳賢朋, 馬萬科 申請人:餘姚市河姆渡慶發實業有限公司