一种用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件及方法与流程

本发明涉及一种用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件及方法，属于管道工程和材料科学。

背景技术：

1、异种金属（如：碳钢与不锈钢、碳钢与钛材、铜镍合金与钛材、碳钢与铜镍合金等）法兰连接时，由于电位差易引发电偶腐蚀，导致管道泄漏和安全隐患。现有技术中，法兰隔离套件通常包括独立的绝缘垫片、螺栓套筒和绝缘垫圈，安装复杂，易造成装配误差、电气短路或机械强度不足。传统垫片多采用环氧玻璃纤维g10等材料，套筒独立成型，无法实现无缝集成，扭矩损失大，长期稳定性差。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，其核心创新在于绝缘垫片与螺栓隔离套筒的一体成型，绝缘垫片采用改性ptfe（填充玻璃纤维，提升压缩强度和抗蠕变），螺栓隔离套筒采用改性hdpe（填充玻璃纤维或硫酸钡，提供高机械强度和注塑成型性），并通过复合注塑工艺实现无缝连接，确保电气隔离和机械咬合。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，包括一体成型的如下各部件：

4、一个绝缘垫片和若干螺栓隔离套筒，所述绝缘垫片上开设有若干通孔，若干所述螺栓隔离套筒与若干所述通孔一一对应装配在一起；

5、所述绝缘垫片上开设有凹槽，所述凹槽内嵌入密封元件，所述螺栓隔离套筒无内螺纹。

6、所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，优选地，所述绝缘垫片为改性ptfe垫片。

7、所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，优选地，所述绝缘垫片的厚度为3-6mm、介电强度≥500v/mil、压缩强度为7,000-12,000psi、吸湿率<0.01%。

8、所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，优选地，所述螺栓隔离套筒为改性hdpe套筒。

9、所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，优选地，所述螺栓隔离套筒的壁厚为2.5-3.5mm、介电强度>500v/mil、压缩强度>20,000psi、吸湿率<0.1%。

10、所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，优选地，所述凹槽内喷涂厚度为0.1-0.3mm的环氧树脂，和/或；

11、所述密封元件为ptfeo型圈、氟橡胶o型圈、全氟醚橡胶o型圈或包覆式复合密封圈。

12、所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，优选地，所述凹槽设置在所述绝缘垫片的两个端面上，所述凹槽为单道环形凹槽或双道同心环形凹槽。

13、本发明第二方面提供一种用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件的制备方法，包括如下步骤：

14、利用改性ptfe经压缩成型制成绝缘垫片，通过数控机床在所述绝缘垫片两端面加工出一定深度的凹槽，喷涂环氧树脂并固化后，嵌入密封元件以确保气密性；

15、将改性hdpe颗粒真空干燥至水分<0.05%，在注塑前，对所述绝缘垫片表面进行等离子刻蚀处理、钠萘处理或coblast处理；

16、将等离子刻蚀处理后的所述绝缘垫片置入模具中，采用双料筒注塑机，将所述改性hdpe颗粒熔体完全包覆于所述绝缘垫片边缘，成型后水冷冷却，最后经顶针系统脱模并修整飞边，得到所述一体成型电绝缘法兰隔离组件。

17、所述的制备方法，优选地，所述绝缘垫片的厚度为3-6mm、密度为2.0-2.2g/cm³、压缩强度为7,000-12,000psi，所述凹槽的深度为1.5-2.5mm，所述环氧树脂的厚度为0.1-0.3mm。

18、所述的制备方法，优选地，所述绝缘垫片表面进行等离子刻蚀处理后，表面能提升至45-55dynes/cm，以确保与所述改性hdpe颗粒的键合强度≥600n。

19、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

20、1、本发明的核心创新点在于绝缘垫片与螺栓隔离套筒的一体成型，绝缘垫片采用改性ptfe（填充玻璃纤维，提升压缩强度和抗蠕变），螺栓隔离套筒采用改性hdpe（填充玻璃纤维或硫酸钡，提供高机械强度和注塑成型性），并通过复合注塑工艺实现无缝连接，确保电气隔离和机械咬合。

21、2、本发明通过一体成型简化安装，减少组件数量，提高机械咬合强度，有效隔离电偶腐蚀，提升系统耐压和耐温性能。相比传统方案，安装效率提高30%以上，密封可靠性增强，适用于海洋环境，降低维护成本，并具有环保优势。

1.一种用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，其特征在于，包括一体成型的如下各部件：

2.根据权利要求1所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，其特征在于，所述绝缘垫片（2）为改性ptfe垫片。

3.根据权利要求2所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，其特征在于，所述改性ptfe垫片的厚度为3-6mm、介电强度≥500v/mil、压缩强度为7,000-12,000psi、吸湿率<0.01%。

4.根据权利要求1所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，其特征在于，所述螺栓隔离套筒（3）为改性hdpe套筒。

5.根据权利要求4所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，其特征在于，所述改性hdpe套筒的壁厚为2.5-3.5mm、介电强度>500v/mil、压缩强度>20,000psi、吸湿率<0.1%。

6.根据权利要求1所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，其特征在于，所述凹槽内喷涂厚度为0.1-0.3mm的环氧树脂，和/或；

7.根据权利要求1所述的用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件，其特征在于，所述凹槽设置在所述绝缘垫片（2）的两个端面上，所述凹槽为单道环形凹槽或双道同心环形凹槽。

8.一种用于异种金属高效连接的一体成型电绝缘法兰隔离组件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘垫片（2）的厚度为3-6mm、密度为2.0-2.2g/cm³、压缩强度为7,000-12,000psi，所述凹槽的深度为1.5-2.5mm，所述环氧树脂的厚度为0.1-0.3mm。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述绝缘垫片（2）表面进行等离子刻蚀处理后，表面能提升至45-55dynes/cm，以确保与所述改性hdpe颗粒的键合强度≥600n。