高强度高稳定性管道连接结构的制作方法

1.本发明属于管道连通技术领域，更具体地说，是涉及高强度高稳定性管道连接结构。


背景技术：

2.目前用于石油、天然气、化工、电力和核电等管道输送工程中均需要将管道进行对接，在对接时通常采用焊接的方式。传统的双金属复合管件和管道焊接顺序是先焊基层再焊过渡层最后焊复层，或者先焊复层再焊过渡层最后焊基层。
3.上述方法虽然能够满足实现两个管道的连通，但是当地下沉降不同或者相邻的管道受到的作用力不同时，两个相邻的管道会相对远离或者靠近，当管道承受偏离轴向的作用力时，相邻管道之间具有弯折的趋势，而这种弯折的力会使管道的部分区域产生应力集中，当外部作用力超过管道结构的强度极限时，管道会发生塑性变形。
4.现有的管道在连通处虽然设置有用于变形的结构，但是这种变形结构使两个相邻管道变形的角度有限，在实际使用时发现，当超过变形结构的最大弯曲角度之后，管道依然会发生破损以及泄漏等问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供高强度高稳定性管道连接结构，旨在解决两个相邻的管道相对可变形的角度较小，而产生破损以及泄露的问题的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供高强度高稳定性管道连接结构，包括：
7.连接管，所述连接管用于与两个管道的扩口端插接配合；所述连接管的两端用于分别与两个所述管道固定；
8.限位环，所述限位环为沿所述连接管的中部向外侧凸起的环形结构，所述限位环用于与两个所述扩口端固定；所述限位环的内侧设有连接槽，且所述限位环具有沿所述连接管周向伸缩以及弯折的变形余量；
9.加强环，所述加强环为沿所述限位环中部周向设置的凸起结构或者凹陷结构，所述加强环用于降低所述限位环中部的应力；
10.封堵环，所述封堵环为柔性材料制件且用于封堵所述连接槽。
11.在一种可能的实现方式中，所述限位环上安装有传感器，所述传感器的感应端贯穿所述封堵环用于检测管道内介质的参数。
12.在一种可能的实现方式中，所述连接管的管端开设有用于与所述管道焊接的坡口。
13.在一种可能的实现方式中，沿所述连接管的周向设置有多个用于与所述扩口端固定的铆钉。
14.在一种可能的实现方式中，所述连接管的周向设有多个凸起部，所述凸起部用于
与所述扩口端上开设的卡槽卡接配合，所述铆钉的端部设于所述凸起部内侧。
15.在一种可能的实现方式中，所述限位环外侧面设置有两个连接环，两个所述连接环上均开设有用于与所述扩口端焊接固定的坡口。
16.在一种可能的实现方式中，所述连接管、所述限位环和所述加强环一体成型。
17.在一种可能的实现方式中，，所述封堵环粘接在连接槽内。
18.在一种可能的实现方式中，所述封堵环的内侧面涂覆有隔离胶。
19.在一种可能的实现方式中，所述限位环上安装有多个应变感应器。
20.本发明提供的高强度高稳定性管道连接结构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明高强度高稳定性管道连接结构中连接管分别用于与两个管道的扩口端插接配合。限位环为沿连接管中部向外侧凸起的环形结构。加强环为自限位环中部周向设置的凸起结构或者凹陷结构。而封堵环用于封堵限位环上形成的连接槽。
21.在实际应用时，将连接管的两端分别与两个管道固定，而限位环分别用于与两个扩口端固定，此时通过连接管和限位环将两个管道进行了连通。而限位环为连接管上的凸起结构，加强环为在限位环的基础上形成的凸起结构或者凹陷，加之限位环具有变形余量，能够使得两个管道相互远离或者靠近，并且其中一个管道可相对于另一个管道摆动使限位环弯折。本技术中，通过限位环使得在保证连通的基础上能够使两个管道产生相对运动，而通过设置加强环降低了限位环上的应力，保证了限位环结构的稳定并且延长了使用寿命。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例一提供的高强度高稳定性管道连接结构的结构示意图；
24.图2为本发明实施例二提供的高强度高稳定性管道连接结构的结构示意图；
25.图3为本发明实施例三提供的高强度高稳定性管道连接结构的结构示意图。
26.图中：1、管道；2、限位环；3、凸起部；4、封堵环；5、扩口端；6、传感器；7、连接环；8、隔离胶；9、铆钉。
具体实施方式
27.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的高强度高稳定性管道连接结构进行说明。高强度高稳定性管道连接结构，包括：连接管、限位环2、加强环和封堵环4。连接管用于与两个管道1的扩口端5插接配合；连接管的两端用于分别与两个管道1固定。限位环2为沿连接管的中部向外侧凸起的环形结构，限位环2用于与两个扩口端5固定；限位环2的内侧设有连接槽，且限位环2具有沿连接管周向伸缩以及弯折的变形余量。加强环为沿限位环2中部周向设置的凸起结构或者凹陷结构，加强环用于降低限位环2中部的应力。封堵环4为柔
性材料制件且用于封堵连接槽。
29.本发明提供的高强度高稳定性管道连接结构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明高强度高稳定性管道连接结构中连接管分别用于与两个管道1的扩口端5插接配合。限位环2为沿连接管中部向外侧凸起的环形结构。加强环为自限位环2中部周向设置的凸起结构或者凹陷结构。而封堵环4用于封堵限位环2上形成的连接槽。
30.在实际应用时，将连接管的两端分别与两个管道1固定，而限位环2分别用于与两个扩口端5固定，此时通过连接管和限位环2将两个管道1进行了连通。而限位环2为连接管上的凸起结构，加强环为在限位环2的基础上形成的凸起结构或者凹陷，加之限位环2具有变形余量，能够使得两个管道1相互远离或者靠近，并且其中一个管道1可相对于另一个管道1摆动使限位环2弯折。本技术中，通过限位环2使得在保证连通的基础上能够使两个管道1产生相对运动，而通过设置加强环降低了限位环2上的应力，保证了限位环2结构的稳定并且延长了使用寿命。
31.通常情况下管道1会埋设在地下，为了保证两个管道1的可靠连通，现有的做法是将两个管道1对接并进行焊接，这种做法虽然在一定程度上保证了两个管道1的连通，但是由于地下沉降的不均匀以及受到外部作用力不相同等原因，一个管道1会具有相对于相邻管道1有运动趋势，而焊接处的连接强度通常会高于管道1本身的结构强度，因此容易造成管道1产生塑性变形进一步导致泄漏。
32.为了解决上述问题，本技术中限位环2为连接管上的凸起结构，为了更加便于理解，限位环2的横截面为u形。由于限位环2的存在使得在一定程度上两个管道1可以沿轴向相互靠近或者远离一定的距离，并且其中一个管道1可以相对于另一个管道1摆动也即两个管道1不再同轴设置。
33.限位环2突出于连接管的外侧，同时管道1的摆动可视为以一个管道1为基准，另一个管道1以一个特定的圆心的运动，虽然通过设置限位环2在一定程度上能够保证管道1的相对与运动，但是在限位环2弯折过程中，限位环2一侧受压一侧拉伸。限位环2受拉的一侧以及受压的一侧的应力均较大，并且此时应力均较为集中，而应力集中点均集中在限位环2的中部区域，因此在限位环2的中部区域通常会发生塑性变形，这就导致密封的失效。
34.本技术中沿限位环2的周向设置有加强环，加强环为沿限位环2的周向向外或者向内的环形凸起结构，因此在设置了加强环之后能够降低限位环2中部区域所受到的应力，从而保证了管道1长时间稳定的运行。
35.在本技术提供的高强度高稳定性管道连接结构的一些实施例中，请一并参阅图1至图3，限位环2上安装有传感器6，传感器6的感应端贯穿封堵环4用于检测管道1内介质的参数。现有的在将两个管道1进行连接时通常会采用对接焊接的工艺，由于焊缝的存在使得安装传感器6等检测设备时需要在管道1的管身上进行钻孔并完成安装，这就增加了加工的成本，并且由于管道1与传感器6热胀冷缩率不同以及对用于密封的密封胶的腐蚀等原因会对管道1的密封性造成一定的影响。
36.为了解决上述问题，本技术中将传感器6安装在限位环2上，同时使传感器6的感应端贯穿封堵环4。一方面传感器6可在管道1铺设之前即安装在限位环2上，在对管道1进行连通时直接固定连接管即可，从而提高了安装效率。另一方面由于传感器6贯穿封堵环4，传感器6与限位环2会进行密封，而封堵环4通过封堵连接槽从而再次实现密封，通过双重密封，
有效的保证了密闭性。
37.在本技术提供的高强度高稳定性管道连接结构的一些实施例中，请一并参阅图1至图3，连接管的管端开设有用于与管道1焊接的坡口。本技术中在两个管道1之间连接该连接管，通过连接管使两个管道1连通，为了保证管道1与连接管连接的可靠，因此需要将连接管与管道1进行焊接固定。
38.需要特别指出的是，管道1的端部设置有扩口端5，因此扩口端5的内径大于管道1的内径，也即在管道1与扩口端5的连接处会形成一个环形的圆环，该圆环用于连接管道1与扩口端5并且内径逐渐增大。连接管的管端与扩口端5的内壁滑动配合，连接管的管道1会抵靠在圆环上，为了实现连接管与管道1连接的可靠，可事先在连接管的管端开设用于焊接的坡口，在实际操作时将连接管与圆环进行焊接即可。
39.本技术中的结构同样适用于合金管道1的焊接，当焊接合金管道1时可采用氩弧焊，首先用不锈钢钢丝刷对坡口及坡口周围表面进行清理，然后向管道1内充氩，要确保管道1内空气完全排除，调整焊接工艺参数并控制打底焊缝厚度，保持焊缝表面形状平整，避免出现凹陷或较高突起，防止由于局部应力集中而产生裂纹。
40.打底完成检测合格后，进行填充及盖面焊接，填充时继续进行管道1内充氩，防止焊缝背面氧化，也起到冷却作用。施焊时选用比较低的线能量，采用小直径焊丝、小电流、快速焊和多层多道焊，以减小电弧热输入降低层间温度，每焊完一层均需要使用不锈钢丝刷将焊缝及焊缝两侧杂质清理干净。
41.在本技术提供的高强度高稳定性管道连接结构的一些实施例中，请参阅图3，沿连接管的周向设置有多个用于与扩口端5固定的铆钉9。由于两个管道1会相互远离或者靠近，同时会使限位环2发生弯曲，这就对连接管与管道1以及限位环2与扩口端5的连接处均会产生影响。为此，在焊接基础上，通过铆钉9将连接管与扩口端5进行固定。
42.由于焊接过程中会产生变形，加之本技术中焊接的次数较多，若没有任何的限位措施，极易导致在焊接过程中发生变形，因此本技术中首先将连接管和扩口端5进行铆接固定，在铆接完成之后才进行焊接，此时能够最大限定的降低变形保证相对位置的可靠。
43.在本技术提供的高强度高稳定性管道连接结构的一些实施例中，请参阅图3，连接管的周向设有多个凸起部3，凸起部3用于与扩口端5上开设的卡槽卡接配合，铆钉9的端部设于凸起部3内侧。通过铆钉9连接时铆钉9的端部会处于连接管的内壁上，这就对介质的流动造成影响，同时还会造成杂质等的堆积，为此事先在连接管上设置多个向外侧凸起的凸起部3，通过凸起部3与扩口端5上卡槽的配合，一方面能够使铆钉9的端部设置在凸起部3的内侧，使连接管的内壁相对光滑，另一方面能够进一步保证连接管和管道1连接的可靠，进一步防止在焊接过程中连接管与管道1产生变形。
44.在本技术提供的高强度高稳定性管道连接结构的一些实施例中，请一并参阅图1至图3，限位环2外侧面设置有两个连接环7，两个连接环7上均开设有用于与扩口端5焊接固定的坡口。由于当一侧的管道1相对于相邻的管道1摆动时，会使连接管承受弯折的作用力，该作用力会直接作用在连接管与管道1的焊缝处并且极易会因为应力的过于集中造成焊缝出现裂缝，为了避免上述问题的产生，本技术中将限位环2与扩口端5进行焊接固定。为了方便焊接，在限位环2的两侧臂上均设置有连接环7，并且连接环7靠近扩口端5内侧同样开设有用于焊接的坡口。
45.在本技术提供的高强度高稳定性管道连接结构的一些实施例中，请一并参阅图1至图3，连接管、限位环2和加强环一体成型。为了保证限位环2两侧变形相同，因此限位环2设置在连接管的中部，在实际加工时，限位环2可由连接管的两端向中部挤压而成，在限位环2加工完成之后，通过在限位环2的中部向外侧或者内侧挤压从而形成加强环。
46.通过设置加强环，能够避免限位环2中部发生应力集中的现象，从而保证了限位环2长时间且有效的使用。
47.在本技术提供的高强度高稳定性管道连接结构的一些实施例中，封堵环4粘接在连接槽内。为了保证两个管道1相对位置的稳定，避免一旦受到外力作用其中一个管道1就相对于另一个管道1运动，因此可将封堵环4直接粘接在连接槽内。此时限位环2在变形时会相应的拉伸或者挤压封堵环4，从而在一定程度上保证了稳定性。
48.在本技术提供的高强度高稳定性管道连接结构的一些实施例中，请一并参阅图1至图3，封堵环4的内侧面涂覆有隔离胶8。为了避免不同物质进行焊接时产生电化学腐蚀，因此通常情况下连接管选择与管道1相同的材质，由于封堵环4与限位环2材质不同，并且当限位环2弯折时封堵环4的形状也会相应发生变化。为了避免管道1内的介质对封堵环4的侵蚀，在封堵环4固定在连接槽内之间，在封堵环4上设置隔离胶8，隔离胶8覆盖封堵环4与限位环2之间的间隙，通过隔离胶8保证封堵环4处于一个相对封闭的环境内。
49.为了避免管道1内介质以及外部环境的侵蚀，隔离胶8同样可涂覆在连接管与管道1的焊缝处以及限位环2与扩口端5的焊缝处。
50.在本技术提供的高强度高稳定性管道连接结构的一些实施例中，限位环2上安装有多个应变感应器。应变感应器的数量为多个，多个应变感应器沿限位环2周向设置，由于应变感应器会检测此时限位环2上的应变值，因此通过应变感应器反馈的数值即可确定出限位环2此时的状态，而通过限位环2此时的状态，即可确定出两个管道1相对的角度，通过此种方法即可确定出全部管道1的形态，从而对管道1进行监测。
51.具体的实施例为，当同一限位环2上的多个应变感应器的同时增大或者同时减少，并且变化的数值相同，那么就可以理解为两个管道1相互靠近或者相互远离。当同一限位环2上的多个应变感应器的数值按照特定的顺序呈现增大后减小或者减小后增大时，就可以判断出管道1相对于相邻的管道1在摆动，并且通过应变感应器的数值能够推断出两个相邻管道1角度的变化，通过推算出所有的管道1的角度，从而进行全景的推算。
52.当应变传感器6反馈的值超过预设值时，表明此处应变过大，可提前进行检查与维修，降低了维保的费用。
53.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。