矿用钢塑复合管注塑管件连接技术的开发与应用.pdf

煤矿现代化
2014年第4朝
总第121
矿用钢塑复合管注塑管件连接技术的开发与应用
索祝伟,孙运国
(平媒股分有限公司十一矿,河南平顶山467047
摘要本文主要分析了目前矿用钢塑复合管电熔法兰、热熔法兰管件在加工及使用过程中,复合管
滿裸露钢丝必须经过封ロ工序,由于封口难以确保质量,容易出现封ロ不严,引起介质进入腐蚀钢丝
网金属骨架导致管道系统失效的致命缺陷。突出了复合管直接注塑管件法兰去除封口这一エ序,注塑
法兰具有承压能力高,密封安全可靠,耐腐蚀性强,重量轻,安装快捷方便等特点。エ业性试验的成功
应用,说明了钢塑复合管注塑管件链接技术在煤矿井下管道系统中值得大力推广。复合管直接注塑法
兰技术的实现,改变了传统复合管法兰只能通过焊接方式才能实现,填补了同类行业的技术空白,对
于推动整个行业的发展具有指导作用。
关键词钢丝缠绕;注塑管件;连接技术
中图分类号:TB33文献标志码:B文章编号:1009-0797(2014)04-0089-04
概述
表面的电热丝通过专用焊接工具电加热使管件内表
面与管材外圆界面产生聚合物熔融连接成永久性连
钢丝缠绕增强塑料复合管(以下简称复合管,图接,在塑料法兰后套一个铁法兰盘,通过螺栓紧固法
1所示)是近几年我国自主开发的新型复合管道叫。它兰盘实现管路系统的铺设。
以高强度钢丝左右螺旋缠绕成型的网状骨架为增强
电熔法兰连接主要有以下几个方面的缺点
体,以高密度聚乙烯为基体,并用高性能的粘接树彤
(1)由于在管件内壁预埋电热丝,管件的制造极
层将钢丝网骨架与内外层高密度聚乙烯紧密地连接为繁杂,技术难度大,由于设备或操作失误往往造成
在一起。PSP集钢、塑两种管材的优点于一体,在石管件成品合格率降低。
油、化工、市政等领域貝有广阔的应用前景円。
(2)由于管件生产过程相对复杂,生产技术难度
内层,料
相对较大,产品合格率低,导致管件的制造成本偏
高,限制了电熔法兰在煤矿行业的推广应用。
专用胶
(3)由于传统的连接方式管件与管材只能在管件
内表面和管材外表面产生聚合物熔融迕接,无法解决
用
复合管端面必须密封以防止钢丝骨架裸露在外而造
外层限
成钢丝骨架腐蚀、与管材内外层分离脱层的难题,以
往只好在复合管生产时增加一道封口工序,即先用注
图1复合管材结构图
塑机制造封凵环,再用电加热板将封口换与复合管端
对于煤矿井下管道系统而言,连接技术是整个面热熔融密封连接起来,还要对密封面的内外圆进行
系统的关键,关系着整个系统的安全。大量实践表切削修光,工序比较繁琐。如果封口工序操作不当,封
明,管道系统出现的毛病集中在连接部位,安全可口环容易与复合管端头分离脱层,有腐蚀介质通过管
靠,高效方便的连接技术对煤矿管道系统的推广具端的金属骨架与聚合物的界面渗透入金属骨架,腐蚀
有重要作用。钢塑复合管在市政给排水、燃气管道系金属骨架,进而穿破金属骨架上的塑料层而使管道失
统中采用热熔、电熔连接为主,然而在煤矿这个禁止效,从而造成整个管路系统破坏失效
明火、明电的特殊行业中,上述两种连接方式是无法3传统热熔法兰连接的缺陷
实现的,煤矿井下管道系统的连接必须采用机械式
连接技术。机械连接主要有法兰连接和卡箍连接。
热熔法兰连接是在生产车间内把聚乙烯塑料法
传统的法兰连接主要有电熔法兰和焊接法兰,但这兰放置在热熔机顶端,使聚乙烯法兰尾端对准双向
两种连接方式都存在各自的缺陷。
热嫆器的阳模,后再安放半成品管材与热熔器的阴
2传统电熔法兰连接的缺陷
模对齐,确保聚乙烯法兰与管材在同一轴线上,同时
通电加热,聚乙烯法兰内表面与管材端部外表面同
电熔法兰连接是在生产车间内靠预埋在法兰内时加热5~8min后,脱开阴阳模热熔器,立即通过液
煤矿规代化
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压油缸将管材插人聚乙烯法兰内径,在室温下冷却具,注塑法兰脱模,将管材连带法兰一起斜放入水池
5min成型。加工另一端法兰前,在塑料法兰后套上铁中进行冷却,待塑料法兰冷却后,装上两片钢制铁法
法兰盘,通过螺栓紧固法兰盘实现管路系统的铺设。兰,同样原理注塑管材另一端法兰。在管端法兰冷却
热熔法兰连接存在以下几个方面的不足
过程中可以先注塑其它法兰,提高工效
(1)同时给管端外表面和聚乙烯塑料法兰内表面4.2复合管直接注塑管件的性能特征
加热,由于无法观測塑料的熔融状态,无法准确判断
复合管直接注蟈法兰去除了焊接管件工艺管材
塑料熔融状态是否能够满足法与管材的连接强必须封日这一工序,消除了封口不严引起介质进入
度
腐蚀钢丝网金属骨架导致管道系统失效的致命影
(2)复合管管端有钢丝,问样在热熔前需经行管响,具有承压能力高,密封性能安全可靠的特性。复
材封口处理,封口工序相对复杂,且封口的安全性能合管直接注塑法兰技术的实现,改变了传统复合管
无法从根本上得以保证,可能影响到管材的整体安法兰只能通过焊接方式才能实现,该技术填补了同
全性能。
类行业的技术空白,达到国内领先水平,对于推动整
3)热熔法兰承压能力低,只能在煤矿管道系统个行业的发展具有指导作用
1.6MPa以下地方使用,无法大面积推广例。
注塑管件连接技术与传统的机械连接方式电熔
有鉴于此,在电熔法兰和热熔法兰诸多缺陷的法兰和热熔法兰技术相比主要有以下优点
基础上,注塑管件连接技术是生产车间在钢丝网骨
(1)去掉了复合管管端钢丝封口工序,简化操
架聚乙烯复合管端通过注塑机直接注塑聚乙烯法作,降低管件加工成本。消除了因封口不严引起介质
兰,在法兰后面背套一个钢制铁法兰盘,通过螺栓紧进入腐蚀钢丝网金属骨架导致管道系统失效的致命
固连接铁法兰实现整个管路系统的连接。这种管件影响。
具有承压能力高,安装无需橡胶密封垫,连接简单方
(2)与电熔及热熔法兰相比,在注塑过程中,熔
便,安全可靠,综合成本大幅下降等优点。
融料通过注塑机高压送人模具中使之与管材连接
4复合管直接注塑管件技术
不会出现焊接空洞等缺陷,提高了塑料的密实性,确
保了管件的安全。
矿用钢塑复合管注塑管件连接技术是在复合管
(3)承压能力高,以重110管为例,管件地面试
端直接注塑聚乙烯塑料法と,在塑料法兰后面背套验承压能力可以达到5.0MPa。而焊接法兰目前只能
个钢制铁法兰盘,通过螺栓连接铁法兰实现整个达到1.6MPa。
管路系统的连接(如图1所示)。整个管路连接符合
(4)安装过程中无需橡胶密封垫,连接简单方便,
煤矿井下安装的实际需要,安装简单方便,安全可安全可靠。由于法兰面采用聚乙烯柔性材料,螺栓紧
靠,切实可行
固过程就能将两法兰压紧实现密封连接,简单快捷
安全高效。
法兰
(5)管件综合成本大幅下降。与电熔、热熔焊接
注边料法兰
法兰相比,管件综合成本下降30%左右。
4.3复合管直接注塑管件研究的主要内容
4.3.1设计管件法兰连接结构
聚乙烯塑料法兰是在钢丝网骨架聚乙烯复合管
体上设计一个塑料法兰结构,塑料法兰后面背套一
个钢制铁法兰盘,通过螺栓连接铁法兰实现整个管
路系统的连接。整个管路迮接符合煤矿井下安装的
图2复合管注塑法兰连接示意图
实际