一种复合管的分层密封接头结构及其制备方法与流程

本发明属于管道接头技术领域，具体的讲涉及一种复合管的分层密封接头结构及其制备方法。

背景技术：

管道是目前油气输送的主要设备，普通钢制管道存在易腐蚀、易结垢、静电不易消除、施工难度大、使用寿命短的缺点，综合使用成本居高不下，而且大口径长输管线一旦出现腐蚀穿孔、静电过高，将会引起大规模泄漏污染等安全事故，尤其是在海洋动态管线领域，钢制管线因耐疲劳性能差很难满足使用要求，而柔性复合管以耐疲劳性好、柔韧性强、耐腐蚀优异的特点，成为替代钢制管道的较佳选择，并且逐渐得到推广应用。

目前，柔性复合管接头多采用钢塑连接，钢塑接头成为保证管道安全有效运行的重要组成部分。比如，2英寸到8英寸的非金属柔性复合高压输送管接头普遍采用钢制接头，锁紧方式为径向扣压外部套筒，该种操作方式成本较低，但缩进量不易控制，易受接头本身材质、管体外径尺寸的影响，且不适用于轴向抗拉要求高的海洋管线。此外，当复合管内经大于8英寸时，受限于接头扣压设备的工作直径，不能实现大口径管道的接头作业，这极大的限制了大口径非金属柔性复合高压输送管的推广应用。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种实现分层密封连接，连接安全牢靠并且结构简单紧凑、便于制造和装配的复合管分层密封接头结构，特别适用于大口径柔性复合管的接头连接。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种复合管的分层密封接头结构，包括与接头体密封连接的分层剥离管口，所述接头体包括法兰盘和连接管，所述连接管与复合管的内芯层通过法兰连接方式实现内侧密封，所述连接管外设有套筒，所述套筒的一端与连接管管身法兰连接，所述套筒的另一端与复合管的外护层通过法兰方式实现外侧密封，所述套筒与连接管之间具有容纳固定复合管抗拉层和/或增强层的腔体。

构成上述一种复合管的分层密封接头结构的附加技术特征还包括：

——所述内侧密封为复合管的内芯层与所述连接管承插连接且通过第一内撑管与第一外箍法兰扣压密封，所述第一外箍法兰与所述连接管的管口通过螺杆密封连接；

——所述连接管的承插管口呈扩径段，复合管的抗拉层和/或增强层被箍圈锁定在所述扩径段的根部凹槽内；

——所述第一外箍法兰与所述连接管的管口螺杆连接处具有紧箍在内芯层上的密封压环，所述密封压环位于连接管的管口内侧的缩径斜面内，所述第一外箍法兰与所述连接管的管口螺杆连接拧紧时，所述缩径斜面压实所述密封压环实现对内侧密封的补强；

——所述外侧密封为套装在复合管外护层的第二外箍法兰与设置在外护管与内芯层之间的第二内撑管将复合管的外护层扣压密封，所述套筒端部设置环形封盖与所述第二外箍法兰通过螺杆密封连接；

——所述第二外箍法兰与所述套筒端部的螺杆连接处具有紧箍在外护层上的密封压环，所述密封压环位于套筒端口内侧的缩径斜面内，所述第二外箍法兰与所述套筒端口螺杆连接拧紧时，所述缩径斜面压实所述密封压环实现对外侧密封的补强；

——所述密封压环由弹性材料制成，所述密封压环的前端设置与缩径斜面配合的楔形部，所述密封压环的后端设置与内芯层压实的块体，所述楔形部与块体之间具有能够压缩变形的桥接部，所述楔形部与内芯层的接触面设有凹凸刻痕或麻面；

——所述套筒与连接管之间的腔体内还设有用于补强密封效果的隔绝体；

——所述隔绝体为填充在腔体内的由聚氨酯或丙烯酸脂构成的凝固胶，所述套筒的筒身上设置进胶孔和排气孔，所述进胶孔和排气孔处均设置封闭堵头。

本发明还提供了一种用于制备上述复合管分层密封接头结构的方法,其特征在于，包括如下步骤：

对复合管的管口分层剥离处理：将管口的外护层剥除，将内里的抗拉层、增强层与内芯层分离；

内芯层与接头体的连接管通过法兰连接方式实现内侧密封：将内芯层与连接管承插固定，连接处用第一内撑管和第一外箍法兰扣压密封，所述第一外箍法兰与所述连接管的管口通过螺杆密封连接；

外护层与套筒的一端通过法兰连接方式实现外侧密封：将外护层和/或增强层用第二内撑管和第二外箍法兰扣压密封，所述第二外箍法兰与套筒的端口通过螺杆密封连接；

复合管的抗拉层和/或增强层敷设在连接管承插管口的扩径段，在扩径段根部凹槽内用箍圈锁定抗拉层和/或增强层；

套筒的另一端与连接管管身法兰连接，套筒与连接管之间的腔体内填充聚氨酯或丙烯酸脂构成的凝固胶，用于固定复合管抗拉层和/或增强层补强密封效果。

本发明所提供的一种复合管的分层密封接头结构同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该新型分层密封接头结构由接头体与复合管的分层剥离管口密封连接而成，接头体的连接管与复合管的内芯层通过法兰连接方式实现内侧密封，套筒的一端与复合管的外护层通过法兰方式实现外侧密封，套筒的另一端与连接管管身法兰连接，二者之间的腔体用于容纳固定复合管抗拉层和/或增强层，即通过内、中、外三层密封形成接头结构，其连接更加安全牢靠、密封更加严谨，并且不受复合管口径大小的限制；其二，复合管内外两层与接头体均采用法兰密封连接，既提高了连接结构强度，接头稳定严密，又将连接管段置于套筒内，确保在使用过程中不发生变径问题，维持接头管段的管径恒定，同时，抗拉层置于套筒与连接管的腔体内用密封胶压实，提高了复合管的轴向抗拉强度，提高了接头管道的使用寿命；其三，该新型分层密封接头结构简单紧凑，生产效率高，加工费用低，接头制备过程快捷，使用装配简便，使用成本低。

附图说明

图1为本发明一种复合管分层密封接头结构的结构示意图；

图2为图1中圈示的外侧密封处密封压环的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的一种复合管分层密封接头结构和工作原理作进一步的详细说明。

参见图1、图2，为本发明所提供的一种复合管的分层密封接头结构的示意图。构成该新型分层密封接头结构包括与接头体密封连接的分层剥离管口，接头体包括法兰盘11和连接管12，连接管12与复合管的内芯层21通过法兰连接方式实现内侧密封3，连接管12外设有套筒13，套筒13的一端与连接管12管身法兰连接20，套筒13的另一端与复合管的外护层22通过法兰方式实现外侧密封5，套筒13与连接管12之间具有容纳固定复合管抗拉层23和/或增强层24的腔体14。

其工作原理为：复合管的管口分层剥离与接头体密封连接，其内芯层21与连接管12、其外护层22与套筒13端部均通过法兰连接方式实现内外双侧密封（3、5），套筒13的另一端部与连接管12管身也通过法兰连接20，套筒13与连接管12之间的腔体14容纳固定复合管抗拉层23和/或增强层24形成中间补强密封，多层复合的密封结构，提高了连接强度和密封效果，抗拉层23位于套筒13内的腔体14内，增强了管道接头的轴向承受力，也便于调整接头内的缩进量，适应管道不同孔径的需要，接头体选择不锈钢制成，优先选用304或316l不锈钢，其端部的法兰盘11可以实现相邻接头的快速连接。

在构成上述复合管的分层密封接头结构中，

——优选地，上述内侧密封3为复合管的内芯层21与连接管12承插连接且通过第一内撑管31与第一外箍法兰32扣压密封，第一外箍法兰32与连接管12的管口通过螺杆33密封连接；

复合管的内芯层21内侧预先布置第一内撑管31，将内芯层21管口承插入连接管12内，在连接管12外套装第一外箍法兰32，并与第一内撑管31配合扣压，第一外箍法兰32与连接管12的管口在外缘相对齐，采用螺杆33密封连接后，结合处平整，便于与套筒13形成腔体14结构，抗拉层23更容易平顺定位；

——进一步的，上述连接管12的承插管口121呈扩径段，复合管的抗拉层23和/或增强层24被箍圈123锁定在扩径段的根部凹槽122内，复合管的抗拉层23或增强层24多为纤维、金属丝或带缠绕结构，具有柔韧特性，机械刚性连接不牢固，因此将其敷设在连接管12承插管口121的扩径段上，便于梳理定位，并用箍圈123在扩径段的根部凹槽122内锁定，箍圈123的数量可以为多个，既提高了抗拉层23的结合强度，接头处抗拉层23受力均匀，又增强了接头在轴向的承受力；

——作为较佳的实施方式，如图2所示，上述第一外箍法兰32与连接管12的管口螺杆连接处具有紧箍在内芯层21上的密封压环4，密封压环4位于连接管12的管口内侧的缩径斜面40内，第一外箍法兰32与连接管12的管口螺杆33连接拧紧时，缩径斜面40压实所述密封压环4实现对内侧密封3的补强，通过缩径斜面40与密封压环4的挤压，密封压环4逐渐箍紧锁死内芯层21，进一步提高了连接结构强度，避免出现脱节问题，同时密封性能更好；

——上述外侧密封5为套装在复合管外护层22的第二外箍法兰52与设置在外护管与内芯层21之间的第二内撑管51将复合管的外护层22扣压密封，套筒13端部设置环形封盖与第二外箍法兰52通过螺杆密封连接；

外侧密封的法兰连接方式与内侧密封基本一致，在外护层22或增强层24下设置第二内撑管51，在外护层22外套装第二外箍法兰52，并与第二内撑管51配合扣压密封，套筒13端部设置环形封盖与第二外箍法兰52通过螺杆密封连接，环向封盖与第二外箍法兰52的边缘对齐，即与贯穿第二外箍法兰52的螺杆对应的螺纹孔设置在环形封盖的边沿，使得接头套筒13整体直径一致，方便管道盘绕和拉动，避免障碍物剐蹭，造成接头结构松动；

——上述第二外箍法兰52与套筒13端部的螺杆连接处具有紧箍在外护层22上的密封压环，密封压环位于套筒13端口内侧的缩径斜面内，第二外箍法兰52与套筒13端口螺杆连接拧紧时，缩径斜面压实密封压环实现对外侧密封的补强，该密封压环与第一外箍法兰32与连接管12管口螺杆连接处的密封压环结构和工作原理相同，同为提高接头强度、补强密封的作用；

——进一步的，上述密封压环4由弹性材料制成，密封压环4的前端设置与缩径斜面40配合的楔形部41，楔形部41与内芯层21的接触面设有凹凸刻痕或麻面44，提高挤压时的摩擦力，密封压环4的后端设置与内芯层21或外护层22压实的块体42，楔形部41与块体42之间具有能够压缩变形的桥接部43，在第二外箍法兰52与套筒13连接的螺杆53拧紧过程中，套筒13的缩径斜面挤压密封压环前端的楔形部，密封压环后端的块体挤压外护层22，楔形部与块体之间的桥接部都会因为挤压变形，使连接处呈现咬合锁死的效果，结构更加密实牢靠，接头强度和密封效果更加优异，第一外箍法兰32与连接管12连接处设置的密封压环作用机理与之相同；

——优选地，上述套筒13与连接管12之间的腔体14内还设有用于补强密封效果的隔绝体6，隔绝体6可以充实腔体14内的其余空间，既能有效的压实抗拉层23，又能起到补强密封的作用；

——进一步的，上述隔绝体6可以采用多种样式，比如是实体衬管，也可以是填充在腔体14内的密封树脂，比如由聚氨酯或丙烯酸脂构成的凝固胶，具有较好的耐磨性和粘附力，柔韧性和剥离强度也很高，优良的耐低温性和耐候性，填充尺寸稳定性好，硬度高，补强效果优异，套筒13的筒身上设置进胶孔61和排气孔62，进胶孔61和排气孔62处均设置封闭堵头，封闭堵头可以使六角螺栓或螺钉，在树脂注射完成后，将其拧紧在进胶孔和排气孔上，防止外部液体侵入套筒13内部，同时，复合管的接头管段前后都置于套筒13内固定，防止管径发生变化，使用中不会出现扩径缩径现象。

本发明还提供了一种用于制备上述复合管的分层密封接头结构的方法，包括如下步骤：

对复合管的管口分层剥离处理：将管口的外护层22剥除，将内里的抗拉层23、增强层24与内芯层21分离；

内芯层21与接头体的连接管12通过法兰连接方式实现内侧密封3：将内芯层21与连接管12承插固定，连接处用第一内撑管31和第一外箍法兰32扣压密封，第一外箍法兰32与连接管12的管口通过螺杆33密封连接；

外护层22与套筒13的一端通过法兰连接方式实现外侧密封5：将外护层22和/或增强层24用第二内撑管51和第二外箍法兰52扣压密封，第二外箍法兰52与套筒13的端口通过螺杆53密封连接；

复合管的抗拉层23和/或增强层24敷设在连接管12承插管口121的扩径段，在扩径段根部凹槽内用箍圈123锁定抗拉层23和/或增强层24；

套筒13的另一端与连接管12管身法兰连接20，套筒13与连接管12之间的腔体14内填充聚氨酯或丙烯酸脂构成的凝固胶，用于固定复合管抗拉层23和/或增强层24补强密封效果。

用该方法制备复合管的接头结构，连接牢固，密封严谨，轴向承受力高，接头缩进量调节方便，具有操作简单，装配快捷，节约人力物力，接头成本低，经济效益好的优点。