專利名稱：：帶有冷卻槽法蘭的內涂層連續(xù)管道及其連接方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種法蘭，特別是一種方便在焊接過程中進行冷卻的法蘭，帶有該法蘭的管道以及上述管道的連接方法。
背景技術：
：金屬管道由于機械性能好、制造工藝成熟而被廣泛采用。但金屬管道的腐蝕問題尤其是管道連接處的腐蝕一直無法得到有效的解決。鋼質管道施工時多采用對接焊接的方法。這種方法連接的管道接頭性能好，成本低，操作簡便，密封性能好。但接頭焊接溫度高達一千度以上，管道在焊接接頭周圍的內防腐層通常都會遭到破壞，焊口處就成了棵管，整根帶有內防腐層的管道往往形成了大陰極小陽極，加速管道腐蝕。所以，焊縫和焊縫周圍內防腐層遭到破壞的區(qū)域如果不進行補口處理，在使用過程中往往會被優(yōu)先腐蝕，造成泄漏和停工停產的損失。目前，還缺少焊后內補口的有效設備和方法。尤其是對于號稱可以埋在地下50年不腐蝕的噴資管道和耐蝕性比較強的涂塑鋼管，焊接接頭的防護問題一直是制約其推廣應用的主要因素。
發(fā)明內容為了克服現有技術中的不足，本發(fā)明提供了一種法蘭，其具有良好的強度和密封能力，并且方便在通過焊接連接時進行冷卻以保護內部的涂層，因此適合各種焊接管道，例如油、氣管道的連接。本發(fā)明的一方面提供了一種法蘭，其在密封面上設有冷卻槽，而在該法蘭的背面設有至少一個冷卻孔，該冷卻孔穿透所述法蘭并與所述冷卻槽連通。在一優(yōu)實施方案中，所述冷卻槽環(huán)繞所述法蘭的中心孔形成諸如圓形、螺旋型或其它的曲線形狀，優(yōu)選圓形。在另一優(yōu)選實施方案中，所述冷卻槽的橫截面形狀為諸如半圓形、矩形、半橢圓形的任意幾何形狀，優(yōu)選半圓形。在某些優(yōu)選實施方案中，所述法蘭的密封面可以采用平面式、凹凸面式、榫槽面式或環(huán)連接面式等密封形式。在其它優(yōu)選實施方案中，所述法蘭的密封面的外緣設有坡口。在本發(fā)明的具體實施方案中，所述法蘭選自帶頸對焊法蘭、帶頸平焊法蘭、板式平焊法蘭、整體法蘭或其它類型的法蘭。本發(fā)明的法蘭由于具有冷卻槽，因此通過焊接連接時可以削弱熱量向法蘭內壁的傳導，從而避免焊接時熱量輸入對管道內防腐層的破壞，從而保證管道內防腐層的完整性，以保證管道整體具有良好的防腐性能。本發(fā)明的另一方面提供了帶有本發(fā)明法蘭的管道。在一優(yōu)選實施方案中，所述管道的內表面涂有防腐內涂層。本發(fā)明還提供了連接本發(fā)明所述管道的方法，包括以下步驟(1)將兩個需要連接的管道的法蘭的密封面同軸對接，并在密封面處施加粘結劑進行黏接；(2)通過其中一個法蘭的冷卻孔向冷卻槽內注入冷卻流體，并,人另一個法蘭的冷卻孔排出冷卻流體；(3)沿兩個法蘭的密封面的外緣進行焊接，使兩個法蘭連接成一體；(4)焊接結束后排出冷卻流體；(5)向冷卻槽內灌注密封劑使之充滿整個冷卻槽。圖1為本發(fā)明法蘭的一個優(yōu)選實施方案的剖面示意圖。圖2為本發(fā)明法蘭的另一優(yōu)選實施方案的剖面示意圖。圖3為本發(fā)明管道的一個優(yōu)選實施方案的立體示意圖。圖4為本發(fā)明的管道連接方法的一個優(yōu)選實施方案的示意圖。圖5為本發(fā)明的管道連接方法的另一優(yōu)選實施方案的示意圖，其中法蘭密封面是凹凸面式。圖6為本發(fā)明的管道連接方法的另一優(yōu)選實施方案的示意圖，其中法蘭密封面是榫槽面式。具體實施方式如圖l所示，在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中提供了一種法蘭，在其密封面8上設有冷卻槽4，在法蘭的背面6設有至少一個冷卻孔9，冷卻孔9穿透所述法蘭并與冷卻槽4連通。如圖2所示，為了方便法蘭之間的焊接連接，優(yōu)選在法蘭密封面的外緣設置坡口5。為了方便冷卻流體的灌注，在冷卻孔9上還可連接有冷卻管10。所述冷卻槽可以Y義分布在密封面的局部，也可以分布在整個密封面上，可以是間斷的，也可以是連續(xù)的。為了實現均勻冷卻，以及方便冷卻流體的流動，優(yōu)選冷卻槽環(huán)繞法蘭的中心孔形成連續(xù)的曲線。在一優(yōu)選實施方案中，冷卻槽環(huán)繞法蘭的中心孔形成諸如圓形、螺旋型或其它形狀的曲線。為了加工方便，冷卻槽優(yōu)選形成封閉的圓形。本發(fā)明對冷卻槽的截面形狀并沒有嚴格的要求，任何常規(guī)的幾何形狀都可以使用，例如半圓形、矩形、半橢圓形、三角形、梯形等等，也可以是各種無規(guī)則的曲線圍成的幾何圖形。在一優(yōu)選實施方案中，冷卻槽的橫截面形狀選自半圓形、矩形和半橢圓形?？紤]到加工的方便，以及對法蘭強度及應力等的影響，更優(yōu)選截面形狀為半圓形。冷卻槽的具體尺寸可根據阻斷焊接熱量向管道內壁方向傳導的需求、管道承壓要求以及管道強度設計要求等條件決定。冷卻孔的位置與數量可根據冷卻流體阻斷焊接熱量向管道內壁方向傳導的需求以及均勻灌注密封劑的要求設計。本發(fā)明法蘭的具體尺寸可按照保護內防腐層以及管道結構安全設計的要求進行選取。本發(fā)明的法蘭可以通過焊接及黏結與另一法蘭相結合，因此可以不設置螺栓孔。本發(fā)明法蘭的制作可在加工車間里進行，也可以在管道施工現場進行，優(yōu)選加工車間進行，便于內涂層等的處理，可在管道施工現場將兩個或數個本發(fā)明的法蘭組接成任意的長度。在本發(fā)明的法蘭可以由任何本領域的常規(guī)法蘭制得，包括但不限于帶頸對焊法蘭、帶頸平焊法蘭、板式平焊法蘭、整體法蘭或其它類型法蘭。在一優(yōu)選實施方案中，根據冷卻需要以及法蘭強度的要求，密封面上設有至少兩個冷卻槽。在另一優(yōu)選實施方案中，在冷卻孔9位于法蘭背面的開口處連接適當長度的空心圓管作為冷卻管10，令此冷卻管與冷卻槽連通。如圖3所示，本發(fā)明的另一優(yōu)選實施方案提供了一種包含本發(fā)明法蘭的管道，其包括主管1和法蘭2。其中主管1的至少一端連接有法蘭2。主管主要是指金屬管道，例如鋼管，特別是適用于大型的、用于輸送物料的管道，例如輸氣輸油管道。根據實際工程的需要，法蘭的材質與其所連接的主管材質可以相同，也可以不相同。為了保證管道中流體的流動性，優(yōu)選法蘭內徑與其所連接的主管內徑相同。法蘭與主管通過焊接的方式連接。為保證焊接質量，在焊接處應事先打好坡口。上述主管管道與法蘭背面或帶頸端焊接完畢后，使用本領域已知的方法在對主管及法蘭的內表面進行防腐處理后，再實施兩個法蘭接頭結構的連接。本發(fā)明所述的主管和法蘭的制造必須符合相關的技術要求和制造標準。其中，主管和法蘭的同軸度是影響接頭質量的關鍵指標之一，為了保證主管和法蘭的同軸度和平行度，可以借助本領域常用的設備，如現場簡易裝配器、管道對口器等進行組對。如圖4所示，本發(fā)明的又一優(yōu)選實施方案中提供了一種連接包含本發(fā)明法蘭的管道的方法，包括如下步驟(1)將兩個需要連接的管道的法蘭2的密封面同軸對接，并使兩個法蘭的冷卻槽4相互配合，并在密封面處施加粘結劑13進行黏接；(2)通過其中一個法蘭的冷卻孔9向冷卻槽4內注入冷卻流體，并從另一個法蘭的冷卻孔9排出冷卻流體；(3)沿兩個法蘭的密封面的外緣進行焊接，使兩個法蘭連接成一體；(4)焊接結束并充分冷卻后排出冷卻流體；(5)待冷卻流體充分揮發(fā)后，向冷卻槽4內灌注密封劑使之充滿整個冷卻槽。本發(fā)明中所使用的冷卻流體可以是市場流通的各種冷卻流體產品，如各種氣體或液體產品，優(yōu)選為液體冷卻劑，更優(yōu)選為水。在一優(yōu)選實施方案中，所使用的粘結劑是彈性粘結劑。本發(fā)明所用的密封劑可以是市場上通用的密封劑，優(yōu)選為能夠滿足下述表1所示性能指標的環(huán)氧樹脂。表1環(huán)氧樹脂力學性能要求范圍<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>灌注密封劑的速度必須確保在密封劑操作時間內能夠完成所需密封劑量的灌注。為了進一步闡述本技術所涉材料及施工工藝，給出了下述實施例。但是，這些實施例不應理解為以任何方式限制本發(fā)明的范圍。實施例11.材料準備(1)選擇兩段規(guī)格是》133x5的無縫鋼管作為主管，兩主管管道的對接管口表面加工成;皮口。(2)如圖2所示，制作兩個完全相同的帶頸對焊法蘭，法蘭的內徑是123mm，外徑250mm,法蘭厚度50mm。法蘭密封面8外緣設有坡口5。法蘭所帶頸管7長100mm，法蘭頸管壁厚5mm,頸管末端設有坡口。法蘭密封面8為平面式。法蘭密封面8上開設有一個圓環(huán)狀冷卻槽4，其^t黃截面形狀為半圓形。冷卻槽寬12mm，深6mm。連通冷卻槽4與法蘭背面6的冷卻孔9直徑為4mm。在法蘭背面的冷卻孔9開口處焊接一個長度為50mm的冷卻管10。2.主管和法蘭的組對及連接如圖3所示，將一主管1與一個法蘭2組對，組對時應特別注意主管與法蘭的同軸，此步驟應嚴格控制精度。組對后在保持同軸的情況下進行主管與法蘭所帶頸管部分的焊接，形成焊縫12。悍接后制成管道組成件，所述的管道組成件由一根主管與一個法蘭構成。3.主管的內防腐處理對管道組成件的主管內表面及法蘭內表面3按要求進行防腐處理噴涂改性環(huán)氧酚醛樹脂，厚度為125-225pm。其中，底漆和面漆分別進行厚度檢測和外觀檢測。固化后經漏點檢測合格后，才可進行下一道工序。主管和法蘭的組對焊接和內防腐在工裝車間里進行。4.管道組成件的對接和黏結如圖4所示，將經過內防腐處理的兩管道組成件組對，在兩個管道組成件的法蘭密封面上涂抹粘接劑13進行粘結，此處選用北京聯合鈦得膠粘劑有限公司的產品冷焊AB3602膠(剪切強度25MPa)作為粘接劑，操作時間5分鐘。經過大約4小時待粘結劑完全固化后，才可進行下一道工序。對接兩個法蘭時，令兩個法蘭上的冷卻管IO的位置錯開180度的環(huán)向角度。5.兩個法蘭的焊接連接通過法蘭上的冷卻管10向冷卻槽4內灌注冷卻流體。在冷卻流體流動正常的情況下，沿兩個法蘭密封面的外緣進行環(huán)向焊接，形成焊縫11。6.灌注密封劑使組合在一起的管接頭組成件上的一個冷卻孔位于管道的下方，另外一個孔位于管道的上方，以位于下方的孔作為灌注孔，以位于上方的孔作為排氣孔。釆用手動泵通過焊接在灌注孔上的冷卻管10向冷卻槽4灌注密封劑。此處選用環(huán)氧樹脂做為密封劑。所述環(huán)氧樹脂為中國水利水電基礎工程局生產的JX-1環(huán)氧樹脂(抗壓強度54.3MPa;粘合強度3.5N/mm2;抗壓彈性模量4.6Gpa;粘度9.8mPa.s)，操作時間為90分鐘，直至位于上方的焊接在排氣孔上的冷卻流體管溢出環(huán)氧樹脂，停止灌注。7天后，環(huán)氧樹脂完全固化。切除法蘭上的冷卻管，用螺釘密封所述的各孔，制成本發(fā)明的內涂層連續(xù)管道接頭。7.管道法蘭接頭結構的性能測試對本實施例制作的內涂層連續(xù)管道法蘭接頭結構按照本領域的常規(guī)方法進行全尺寸實物爆破試驗，兩端用橢球形鋼封頭電焊連接，管道的兩端分別鉆兩個直徑$20、27mm左右的圓孔，分別用焊條悍接兩個長120mm的20#棒材管接口作為排氣孔、進水孔，其中進水口接頭螺紋尺寸M27xl.5;排氣孔接頭螺紋尺寸M20xl.5。在試樣中灌注滿水后，進行逐級加壓。加壓過程為首先給試樣加壓至3MPa，然后保壓10分鐘；再加壓至4MPa，然后保壓10分鐘，再按每級1.0MPa進一步增壓，并且每級保壓IO分鐘，升壓至20MPa，停止試-瞼。在試驗過程中，法蘭接頭結構無任何異樣出現。實施例2參見圖5,本實施例使用了密封面為凹凸面式的本發(fā)明的法蘭，其它參數及操作同實施例1。此方案的優(yōu)點是主管密封能力提高。實施例3參見圖6,本實施例使用了密封面為榫槽面式的本發(fā)明的法蘭，其它參數及操作同實施例1。此方案的優(yōu)點是法蘭接頭結構組對質量提高，主管密封能力提高。以上示例性地描述了本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方案。而本領域所屬技術人員可以理解，在不偏離本發(fā)明發(fā)明構思和精神的前提下可以對其作出各種等同變換或修飾。而如此得到的技術方案也應屬于本發(fā)明的范圍。權利要求1.一種法蘭，其特征在于，在所述法蘭的密封面(8)上設有冷卻槽(4)，在所述法蘭的背面(6)設有至少一個冷卻孔(9)，所述冷卻孔(9)穿透所述法蘭并與所述冷卻槽(4)連通。2.根據權利要求1所述的法蘭，其中所述冷卻槽(4)環(huán)繞所述法蘭的中心孔形成選自圓形和螺旋型的曲線形狀，優(yōu)選圓形。3.根據權利要求1或2所述的法蘭，其中所述冷卻槽(4)的橫截面形狀選自半圓形、矩形和半橢圓形，優(yōu)選為半圓形。4.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的法蘭，其中所述法蘭的密封面(8)采用選自平面式、凹凸面式、榫槽面式和環(huán)連接面式的密封形式。5.根據權利要求1-4中任一權利要求所述的法蘭，其中所述法蘭的密封面(8)的外緣設有坡口(5)。6.根據權利要求1-5中任一權利要求所述的法蘭，其中所述法蘭選自帶頸對焊法蘭、帶頸平焊法蘭、板式平焊法蘭和整體法蘭。7.—種管道，包括主管(l),其中所述主管(l)的至少一端連接有權利要求1-6中任一權利要求所述的法蘭。8.根據權利要求7所述的管道，其中所述管道的內表面涂有防腐內涂層。9.連接權利要求7或8所述的管道的方法，包括以下步驟(1)將兩個需要連接的管道的法蘭的密封面(8)同軸對接，并在密封面(8)處施加粘結劑進行黏接；(2)通過其中一個法蘭的冷卻孔(9)向冷卻槽(4)內注入冷卻流體，并從另一個法蘭的冷卻孔(9)排出冷卻流體；(3)沿兩個法蘭的密封面(8)的外緣進行焊接，使兩個法蘭連接成一體；(4)焊接結束后排出冷卻流體；(5)向冷卻槽內灌注密封劑使之充滿整個冷卻槽。10.根據權利要求9所述的方法，其中將所述法蘭的密封面(8)同軸對接時使用夾具對兩個法蘭施加預緊力。全文摘要本發(fā)明涉及一種法蘭，所述法蘭的密封面(8)上設有冷卻槽(4)，在法蘭的背面(6)設有至少一個冷卻孔(9)，該冷卻孔(9)穿透法蘭并與冷卻槽(4)連通。本發(fā)明法蘭適用于各種含腐蝕介質金屬管道接頭處的耐蝕性防護。本發(fā)明還涉及帶有本發(fā)明法蘭的管道及其連接方法。本發(fā)明的管道連接方法能夠避免焊接時熱量輸入對管道內防腐層的破壞，從而保證管道內防腐層的完整性，以保證管道整體具有良好的防腐性能。文檔編號F16L58/02GK101270841SQ20071008826公開日2008年9月24日申請日期2007年3月22日優(yōu)先權日2007年3月22日發(fā)明者侯世穎,國劉,王修云,王金友,路民旭申請人:北京安科管道工程科技有限公司