一种耐负压氟塑料内衬制品及管件、防腐容器设备的制作方法

1.本实用新型属于氟塑料制品领域，具体涉及一种耐负压氟塑料内衬制品及管件、防腐容器设备。


背景技术：

2.氟塑料制品，尤其是聚四氟乙烯材料的氟塑料制品作为化工防腐设备、管道等钢铁构件的内衬早已得到广泛应用。目前化工防腐设备、管道等钢铁构件通常会希望构件壁厚不要过厚，但是很多工况下，化工防腐设备、管道等钢铁构件需要承受较高的负压，一般的薄层氟塑料内衬强度差，容易负压抽瘪，因此目前针对耐负压要求较高的需求通常大大加厚氟塑料内衬的厚度才能满足较高负压工况下的耐负压性能需求，因此目前的氟塑料制品，其厚度需求和产品的耐负压性能需求无法同时满足。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种耐负压氟塑料内衬制品及其制备方法。
4.本实用新型所采取的技术方案如下：一种耐负压氟塑料内衬制品，包括外层氟塑料，所述耐负压氟塑料制品其中至少部分为径向截面均为圆形的管状结构，在径向截面均为圆形的管状结构的外层氟塑料内设有第三氟塑料层以及在第三氟塑料层与外层氟塑料之间设有至少一根金属筋条，每条所述金属筋条呈螺旋环绕固定在第三氟塑料层与外层氟塑料之间。
5.所述外层氟塑料与第三氟塑料层在金属筋条的间隙之间形成连接。
6.一段径向截面均为圆形的管状结构中设有一条由一定直径的金属线连续呈螺旋缠绕形成金属筋条，且该金属筋条的轴向两端接近所述管状的结构的轴向两端部设置。
7.所述外层氟塑料包括从内至外依次设置的第一氟塑料层、金属网套、第二氟塑料层，所述第一氟塑料层与第二氟塑料层在金属网套的网格孔隙之间形成连接，所述第一氟塑料层与第三氟塑料层在金属筋条的间隙之间形成连接；所述金属网套的网格孔隙为菱形使所述金属网套沿轴向方向可伸缩变形。
8.所述金属网套为金属丝与金属丝经纬交错编织而成的管状金属网套或由可伸缩变形的带菱状网格的金属网片首尾相连焊接形成的管状金属网套。
9.所述第二氟塑料层外设有粘接层，所述粘接层为由可熔性氟塑料形成的内层和玻璃纤维缠绕形成外层复合烧结形成的。
10.所述氟塑料为聚四氟乙烯。
11.一种耐负压氟塑料衬里管件，包括金属材质制成的壳体、设置在壳体两端用于连接的法兰和与壳体内壁连接的氟塑料衬里，所述氟塑料衬里为如上所述的耐负压氟塑料内衬制品，设置在壳体内侧的部分为径向截面均为圆形的管状结构。
12.一种防腐容器设备，包括金属刚性壳体，所述金属刚性壳体内壁粘合设有如上所
述的耐负压氟塑料制品所制成的氟塑料衬里，所述氟塑料衬里内壁设有若干金属加强条，所述金属加强条与金属刚性壳体通过穿过氟塑料衬里的螺纹紧固件形成螺纹连接关系且使金属加强条紧贴氟塑料衬里的内壁，所述金属加强条外紧密包覆有氟塑料防腐层，所述氟塑料防腐层边界与氟塑料衬里之间通过可熔性聚四氟乙烯粘合连接使金属加强条与防腐容器设备内腔相隔绝。
13.所述螺纹紧固件包括固设穿入氟塑料衬里内的内螺纹套件和穿过金属刚性壳体的螺栓，所述内螺纹套件设有内螺孔，所述内螺纹套件外端部位于氟塑料衬里内，所述螺栓伸入内螺孔中与内螺纹套件螺纹连接紧固。
14.本实用新型的有益效果如下：本实用新型在现有技术中夹设金属网套的氟塑料制品内层加设一层氟塑料层以及在两层氟塑料层之间加设螺旋状的金属筋条，烧结后两层氟塑料层相连并使金属筋条固定，这样设置的耐负压氟塑料制品可以在较薄的厚度规格下具有较强的耐负压性能，满足市场的需求。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。
16.图1为实施例1的耐负压氟塑料制品的结构示意图；
17.图2为图1中a-a部分剖视图；
18.图3为为呈螺旋环绕固定的金属筋条的侧视图（a）和剖视图（b）；
19.图4为实施例2的耐负压氟塑料制品的剖视图；
20.图5为实施例2中金属网套一种结构的平面（a）和焊接后（b）的结构示意图；
21.图6为实施例2中金属网套另一种结构平面（a）和焊接后（b）的结构示意图；
22.图7为实施例3的耐负压氟塑料制品的结构示意图；
23.图8为实施例4的防腐容器设备的一种布置结构示意图；
24.图9为图8中a部分放大示意图；
25.图10为实施例4的防腐容器设备的一种布置结构示意图；
26.图中，1，第三氟塑料层；2，金属筋条；3，第一氟塑料层；301，焊接边；4，金属网套；5，第二氟塑料层；6，粘接层；7，氟塑料衬里；8，金属刚性壳体；9，金属加强条；10，氟塑料防腐层；11，内螺纹套件；12，螺栓。
具体实施方式
27.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
28.需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
29.本实用新型所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「
内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本实用新型，而非对本实用新型保护范围的限制。
30.实施例1：
31.如图1、图2所示，一种耐负压氟塑料内衬制品，包括外层氟塑料，所述耐负压氟塑料制品其中至少部分为径向截面均为圆形的管状结构，在径向截面均为圆形的管状结构的外层氟塑料内设有第三氟塑料层1以及在第三氟塑料层1与外层氟塑料之间设有至少一根金属筋条2，每条所述金属筋条2呈螺旋环绕固定在第三氟塑料层1与外层氟塑料之间。如图3所示，每条所述金属筋条2呈螺旋环绕固定在第三氟塑料层1与外层氟塑料之间。呈螺旋环绕固定的金属筋条2，其每段均是圆弧凸曲线状，对邻近的氟塑料形成很好的支撑作用，抗凹陷能力强，在较大负压下，仍可保持原状。
32.呈螺旋环绕固定的所述金属筋条2，至少部分相邻圈的金属筋条2之间形成一定的间隙，供制造过程中金属筋条2两侧的氟塑料烧结热胀，挤入相邻圈的金属筋条2之间的间隙中，并相连使第一氟塑料层3与第三氟塑料层1复合，避免出现层间结合度不佳的问题。
33.本实用新型提供的耐负压氟塑料制品可以作为管道可以为直管、弯管、釜、塔等设备上用的防腐衬里，其形状需配合设备的形状，所述的径向截面均为圆形的管状结构可以为直管或弯管、等径管或非等径管。
34.优选的，一段径向截面均为圆形的管状结构中设有一条由一定直径的金属线连续呈螺旋缠绕形成金属筋条2，且该金属筋条2的轴向两端接近管状结构的轴向两端部设置。此处的“接近”指的是位于同一轴向位置上或轴向方向上之间具有不影响整体强度的可忽略不计的间距或完全没有间距，使该管状结构全段都在螺旋状的金属筋条2的抗负压变形的保护作用下。也可以使一段径向截面均为圆形的管状结构中设有多根由一定直径的金属线连续呈螺旋缠绕形成金属筋条2首尾相连，相连接处通过冲压、焊接或者缠绕等方式连接，但是这样连接处的厚度会较厚，所制成的耐负压氟塑料制品分布不均匀。也可以使一段径向截面均为圆形的管状结构中设有多根由一定直径的金属线连续呈螺旋缠绕形成金属筋条2从内至外多层布置，但这样会使第一氟塑料层3与第三氟塑料层1之间结合度不佳。
35.优选的，金属筋条2可以只设置在需要承受抗负压变形的部分，例如图1中圆管两端扩口翻边形成的部分不设置金属筋条2。
36.制备上述的耐负压氟塑料制品的方法，包括以下步骤：
37.步骤一：将氟塑料薄膜在模具外来回缠绕形成具有一定厚度的第三氟塑料层1；
38.步骤二：将柔性可变形的金属丝呈螺旋缠绕于模具上形成金属筋条2，缠绕时，如图3所示，每绕下一圈时都接近上一圈边缘绕，避免两圈之间的间隙过大；
39.步骤三：将氟塑料薄膜在金属筋条2外来回缠绕形成具有一定厚度的外层氟塑料；
40.步骤四：在外层氟塑料外用玻璃纤维带捆扎固定，形成玻璃纤维辅助层；
41.步骤五：置于烧结炉内烧结，冷却脱模，拆除玻璃纤维辅助层。
42.步骤五中，烧结温度可以根据不同成分的氟塑料设定，对于目前绝大部分氟塑料材质，烧结在300-400℃即可。玻璃纤维的耐热性较强，其软化温度一般在500-750℃，因此玻璃纤维在烧结过程中不会发生软化或者膨胀，因此可以制约烧结过程中氟塑料向外膨胀，氟塑料在模具和玻璃纤维的内外限制下产生内压力而融为高致密性的一体。
43.其中，氟塑料薄膜为聚四氟乙烯树脂，氟塑料薄膜的制备方法包括以下步骤：将聚
四氟乙烯树脂粉料置于圆柱形凹槽模具中，压制形成毛坯料块，烧结成块，冷却后车削成氟塑料薄膜。车削形成的氟塑料薄膜的厚度可以为0.01-0.5mm。
44.实施例2：
45.本实施例即将实施例1的外层氟塑料替换为第一氟塑料层3、金属网套4以及第二氟塑料层5三层复合的结构。如图4所示，一种耐负压氟塑料内衬制品，包括从内至外依次设置的第三氟塑料层1、第一氟塑料层3、金属网套4以及第二氟塑料层5，在第三氟塑料层1与第一氟塑料层3之间设有至少一根金属筋条2，如图3所示，每条所述金属筋条2呈螺旋环绕固定在第三氟塑料层1与第一氟塑料层3之间。
46.本实用新型的金属网套4的网格孔隙为菱形使所述金属网套4沿轴向方向可伸缩变形。
47.通过菱形网格的金属网套4可伸缩的特性使金属网套4在生产过程中直径可调，这样便于金属网套4套装在模具外以及使套装后的金属网套4与第一氟塑料层2形成紧密的配合关系，形成第二氟塑料层5后，金属网套4仍可保持贴合、平整、规范、均匀的置于第一氟塑料层2和第二氟塑料层5之间。
48.在升温过程中，第一氟塑料层2和第二氟塑料层5热胀，对金属网套形成轴向拉长和径向尺寸扩大的作用力，在降温过程中，第一氟塑料层2和第二氟塑料层5冷缩，对金属网套形成轴向压缩和径向尺寸缩小的作用力，但是金属网套的轴向尺寸和径向尺寸无法同时扩大或同时缩小，因此金属网套会制约整个耐负压氟塑料制品的热胀和冷缩。
49.其中，所述金属网套4可以为金属丝与金属丝经纬交错编织而成的管状金属网套4，即金属网套4编织成型后为一体的管状金属网套，金属丝与金属丝经纬交错点可以通过焊接固定。
50.所述金属网套4也可以为由可伸缩变形的带菱状网格的金属网片首尾相连焊接形成的管状金属网套4。如图5所示，切割后的平面的正方形金属网片，两侧边缘首尾相连然后进行焊接，焊接形成的焊接边301沿轴向方向设置。也可以如图6所示，切割后的平面的平行四边形的金属网片，两侧边缘首尾相连然后进行焊接，焊接形成的焊接边301相对轴向方向倾斜设置。也可以使焊接形成的焊接边301为非规则的直线。
51.制备上述的耐负压氟塑料制品的方法，包括以下步骤：
52.步骤一：将氟塑料薄膜在模具外来回缠绕形成具有一定厚度的第三氟塑料层1；
53.步骤二：将柔性可变形的金属丝呈螺旋缠绕于模具上形成金属筋条2，缠绕时，如图3所示，每绕下一圈时都接近上一圈边缘绕，避免两圈之间的间隙过大；
54.步骤三：将氟塑料薄膜在金属筋条2外来回缠绕形成具有一定厚度的第一氟塑料层2；
55.步骤四：在第一氟塑料层2外套设金属网套4；
56.步骤五：将氟塑料薄膜在金属网套4外来回缠绕有形成具有一定厚度的第二氟塑料层5；
57.步骤六：在第二氟塑料层5外用玻璃纤维带捆扎固定，形成玻璃纤维辅助层；
58.步骤七：置于烧结炉内烧结，冷却脱模，拆除玻璃纤维辅助层。
59.步骤四中，将金属网套4的轴向两端向中心压缩使金属网套4内径大于所述第一氟塑料层2外径，将金属网套4套设在第一氟塑料层2外后，将金属网套4的轴向两端向外拉伸
使金属网套4紧紧贴合在第一氟塑料层2外。
60.实施例3：
61.本实施例即将在实施例2的第二氟塑料层5外层增设粘接层6，所述粘接层6为由可熔性氟塑料形成的内层和玻璃纤维缠绕形成外层复合烧结形成的。如图7所示，一种耐负压氟塑料内衬制品，包括从内至外依次设置的第三氟塑料层1、第一氟塑料层3、金属网套4、第二氟塑料层5、粘结层6，在第三氟塑料层1与第一氟塑料层3之间设有至少一根金属筋条2，如图3所示，每条所述金属筋条2呈螺旋环绕固定在第三氟塑料层1与第一氟塑料层3之间。
62.因此，制备过程中，在形成第二氟塑料层5后，要在第二氟塑料层5外缠绕一定厚度可熔性氟塑料薄膜带，然后包上一层玻璃纤维带，再在玻璃纤维带外用多层交错的玻璃纤维带紧紧捆扎至一定的厚度形成玻璃纤维辅助层，最后进行烧结。在烧结过程中，可熔性氟塑料薄膜带高温下融化且在玻璃纤维带之间流动，充分渗透到玻璃纤维带之间使条状的玻璃纤维带连成完整的一体且与第二氟塑料层5之间紧密粘合。聚四氟乙烯与钢铁外壳构件之间直接采用粘接剂粘接，其粘结力很弱、难与金属外壳粘接，目前现有技术中对通常聚四氟乙烯内衬制品的外表面进行钠化处理，提高粘结作用力，但是这种工艺的内衬只能承受轻微负压。可熔性氟塑料形成的内层和玻璃纤维缠绕形成外层复合烧结形成的粘接层6由于玻璃纤维粘结性能优良，可用粘接剂与钢铁外壳构件粘接，大大提升了内衬的耐负压能力，避免了聚四氟乙烯不粘性、难与金属外壳粘接的困难。
63.可熔性氟塑料采用聚偏氟乙烯、可熔性聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、乙烯四氟乙烯共聚体等，在本实用新型的一些实施例中，可熔性氟塑料采用聚偏氟乙烯。其中可熔性氟塑料薄膜带的制备方法包括以下步骤：将可熔性氟塑料粉料置于圆柱形凹槽模具中，压制形成毛坯料块，烧结成块，冷却后车削成可熔性氟塑料薄膜带。车削形成的可熔性氟塑料薄膜带的厚度可以为0.01-0.5mm。
64.制备上述的耐负压氟塑料制品的方法，包括以下步骤：
65.步骤一：将氟塑料薄膜在模具外来回缠绕形成具有一定厚度的第三氟塑料层1；
66.步骤二：将柔性可变形的金属丝呈螺旋缠绕于模具上形成金属筋条2，缠绕时，如图3所示，每绕下一圈时都接近上一圈边缘绕，避免两圈之间的间隙过大；
67.步骤三：将氟塑料薄膜在金属筋条2外来回缠绕形成具有一定厚度的第一氟塑料层2；
68.步骤四：在第一氟塑料层2外套设金属网套4；
69.步骤五：将氟塑料薄膜在金属网套4外来回缠绕有形成具有一定厚度的第二氟塑料层5；
70.步骤六：用聚偏氟乙烯薄膜带在第二氟塑料层5外缠绕一定厚度，然后包上一层玻璃纤维带，形成粘接层6；
71.步骤七：在第二氟塑料层5外用玻璃纤维带捆扎固定，形成玻璃纤维辅助层；
72.步骤八：置于烧结炉内烧结，冷却脱模，拆除玻璃纤维辅助层。
73.步骤四中，将金属网套4的轴向两端向中心压缩使金属网套4内径大于所述第一氟塑料层2外径，将金属网套4套设在第一氟塑料层2外后，将金属网套4的轴向两端向外拉伸使金属网套4紧紧贴合在第一氟塑料层2外。
74.实施例4：
75.一种防腐容器设备，包括金属刚性壳体8，所述金属刚性壳体8内壁粘合设有如实施例1所述的耐负压氟塑料制品所制成的氟塑料衬里7，所述氟塑料衬里7内壁设有若干金属加强条9，所述金属加强条9与金属刚性壳体8通过穿过氟塑料衬里7的螺纹紧固件形成螺纹连接关系且使金属加强条9紧贴氟塑料衬里7的内壁，所述金属加强条9外紧密包覆有氟塑料防腐层10，所述氟塑料防腐层10边界与氟塑料衬里7之间通过可熔性聚四氟乙烯粘合连接使金属加强条9与防腐容器设备内腔相隔绝。
76.在本实施例中，其中金属加强条9沿防腐容器设备轴向方向竖直设置的长条状，其横向方向截面为贴合氟塑料衬里7内壁的弧形板状，如图8所述，其沿防腐容器设备轴向方向分为若干段设置以及沿环周设有若干条且均匀分布。在本实施例中，金属加强条9具体为约2mm厚度、约50mm宽度、约300mm长度的金属长条。也可以如图10所示，相邻列的金属加强条9上下交错设置。
77.如图9所示，所述螺纹紧固件包括固设穿入氟塑料衬里7内的内螺纹套件11和穿过金属刚性壳体8的螺栓12，所述内螺纹套件11设有内螺孔，所述内螺纹套件11外端部位于氟塑料衬里7内，所述螺栓12伸入内螺孔中与内螺纹套件11螺纹连接紧固。其中，内螺纹套件11的外壁可以至少部分与氟塑料衬里7和/或金属加强条9之间为非旋转体配合（如六角外周和六角开孔之间的配合）。在本实施例中，内螺纹套件11一端开设内螺孔且另一端为六角凸环，金属加强条9远离氟塑料衬里7的外壁上设有用于供内螺纹套件11的六角凸环放置形成限位配合的沉孔，内螺纹套件11两端分别相对金属加强条9和氟塑料衬里7均未凸起。
78.本实施例制备过程如下：
79.步骤一：将0.1mm厚度的聚四氟乙烯薄膜带在不锈钢圆柱状模具外来回缠绕形成3.0mm厚度的第三氟塑料层1；
80.步骤二：将钢丝呈螺旋一圈一圈贴合缠绕于第三氟塑料层1外形成金属筋条2；
81.步骤三：将0.1mm厚度的聚四氟乙烯薄膜带在金属筋条2外来回缠绕形成具有0.5mm厚度的第一氟塑料层3；
82.步骤四：将轴向方向可伸缩的金属网套4收短使其直径略大于上述第一氟塑料层3外径，方便套在其外面，然后将金属网套4的轴向方向的两端部向外拉伸，拉伸过程中直径变小，直至金属网套4紧紧贴在上述第一氟塑料层3外；
83.步骤五：将0.1mm厚度的聚四氟乙烯薄膜带在金属网套4外来回缠绕有形成1.5mm厚度的第二氟塑料层5；
84.步骤六：在第二氟塑料层5外用多层交错的玻璃纤维带紧紧捆扎至一定的厚度，形成玻璃纤维辅助层；
85.步骤七：置于烧结炉内，升温至380℃进行烧结，然后冷却脱模，拆除玻璃纤维辅助层，得到圆管状耐负压氟塑料制品，即氟塑料衬里7；
86.步骤八：在氟塑料衬里7上预设位置开设若干通孔，在金属加强条9用于与氟塑料衬里7贴合的侧面（即凸起一侧侧面）上涂抹胶黏剂，将金属加强条9放置在氟塑料衬里7内壁使其与氟塑料衬里7内壁形成紧密贴合的关系，然后套入内螺纹套件11使内螺纹套件11伸入通孔中；
87.步骤九：在金属加强条9外覆盖一层一定厚度的与金属加强条9形状适配的聚四氟乙烯罩，该聚四氟乙烯罩用于与氟塑料衬里7贴合的边缘覆盖一层由可熔性四氟乙烯组成
的粘合层，然后采用对应的模具对聚四氟乙烯罩形成固定以及施加向氟塑料衬里7方向的较大的压力，然后加热进行焊接，焊接时间为4h左右，完成该步骤后，形成固定在氟塑料衬里7内表面的氟塑料防腐层10，氟塑料防腐层10将金属加强条9与氟塑料衬里7内腔完全隔绝，氟塑料衬里7形成具有金属加强条9和内螺纹套件11的一体的零件；
88.步骤十：在金属刚性壳体8预设位置开设若干通孔，在步骤九得到的一体的氟塑料衬里7零件表面涂抹粘结剂，然后放置到金属刚性壳体8内，在金属刚性壳体8的通孔装入螺栓12，使螺栓12与内螺纹套件11形成螺纹连接，此步骤不需要完全拧紧螺栓12；
89.步骤十一：通过加压的方式（例如封闭后向圆耐负压氟塑料制品内注水或注入高压气体）使氟塑料衬里7外壁与金属刚性壳体8内壁之间紧密贴合，直至粘结剂固化，然后拧紧螺栓12。
90.对进行抽真空测试，在接近真空的情况下，氟塑料衬里7没有出现明显的鼓包现象。
91.以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。