一种高压非金属氢气输送管道及其组装工艺的制作方法

1.本发明涉及氢气输送管道技术领域，具体涉及一种高压非金属氢气输送管道及其组装工艺。


背景技术：

2.氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，在绿色可持续的发展理念以及新能源产业的高速发展的大环境下，氢能的运用以及相关的技术开发日益受到重视。氢能产业中氢气的输送是重要的一环，而如何降低运输成本以及提高输送的安全性是氢气规模化应用的关键，而管道输氢成为了最受关注的方式。传统技术的氢气输送管道主要采用无缝不锈钢，如蒙乃尔合金等，但是其不仅生产成本高，而且存在氢脆等现象，另外在铺设时因为材料本身的质地导致铺设不方便。并且两根管道连接时大多采用焊接的方式，在连接处容易出现开裂、氢气泄漏等问题，不利于氢气输送管道的大规模铺设以及氢气的安全输送。


技术实现要素：

3.本发明的目的之一是针对现有技术的不足之处，提供一种高压非金属氢气输送管道，包括管道主体以及设置在管道主体上的连接装置，管体主体从内到外依次设置有第一保护层、主体结构层、增强层和第二保护层，解决了现有技术生产成本高、管道本身容易受损、铺设不方便以及连接方式不牢固等问题。
4.本发明的技术解决措施如下：一种高压非金属氢气输送管道，包括管道主体以及设置在管道主体上的连接装置，所述管体主体从内到外依次设置有第一保护层、主体结构层、增强层和第二保护层，所述连接装置用于多个管道主体之间的连接。
5.作为一种优选，所述第一保护层和第二保护层均采用高密度聚乙烯材料。
6.作为一种优选，所述主体结构层采用增强芳纶纤维材料。
7.作为一种优选，所述增强层采用15%碳纤维增强尼龙材料。
8.作为一种优选，所述连接装置包括固定设置在管道主体前端的金属环a和金属环b。
9.作为一种优选，所述连接装置还包括对应金属环a和金属环b开设在管道主体尾端的连接槽a和连接槽b。
10.本发明还提供一种高压非金属氢气输送管道组装工艺，其能通过电磁感应加热的方式使管道本体上设置的金属环a和金属环b与管道本体相熔融，达到可以大幅提高管道相连接后的牢固性、避免相接处容易开裂渗漏、加工过程更环保等目的。
11.一种高压非金属氢气输送管道组装工艺，包括以下步骤：s.首先将一根管道主体的前端与另一根管道主体的尾端相对；s.通过打磨工具对金属环a和金属环b进行打磨；s.将金属环a插入连接槽a，将金属环b插入连接槽b，使前后两根管道主体相连接；
s.通过电磁感应加热器对两根管道主体的连接部位加热使金属环a和金属环b熔融。
12.作为一种优选，所述步骤s4中金属环a和金属环b呈半熔融状态即停止加热并使其自然冷却。
13.本发明的有益效果在于1.本发明通过采用多层结构，大幅度提升了管道主体的性能，管道主体从内到外依次设置有第一保护层、主体结构层、增强层和第二保护层，其中第一保护层和第二保护层均采用高密度聚乙烯材料，具有耐磨性、化学稳定性好，水蒸气和空气的渗透性小，吸水性低，能够有效抵御酸、碱和各种盐类的腐蚀等优点，能有效避免氢气的渗漏，能从内部和外部对管道主体进行保护，避免出现氢脆和开裂的情况；主体结构层采用增强芳纶纤维，具有柔性好、质量轻、耐高温、结构稳定等优点，不仅适合氢气输送，而且相较于传统的不锈钢管道更便于安装布置且免维护，成本也更为低廉；增强层采用15%碳纤维增强尼龙材料，具有极低的吸水性和良好的抗渗透性，耐低温性能优良，进一步提升了管道主体的性能，且能够避免氢气在输送过程中因为温差产生的冷凝水对管道造成损伤。解决了现有技术的输送管道存在易受损、容易出现氢脆、成本高、安装不够便捷的问题。
14.本发明采用电磁感应加热的工艺对两根管道主体的连接部位进行加热，使金属环a和金属环b发生熔融，加热过程中金属环a和金属环b不完全熔融，当金属环a和金属环b处于半熔融状态后即停止加热令其自然冷却，使得金属环a和金属环b在半熔融状态下能够与上下两层结构产生更紧密的结合，在通过金属环a和金属环b与连接槽a和连接槽b插接实现两根管道主体连接后，进一步使连接处连接更牢固更紧密，解决了现有技术的不锈钢输送管道通常采用焊接的方式进行连接，容易在连接处出现开裂，发生氢气渗漏的问题，且加热组装工艺加工过程相比焊接组装工艺更清洁环保。
15.综上所述，本发明具有输送管道不易受损产生氢脆、生产成本低、安装布置便捷、连接处不易开裂氢气不易渗漏、工艺过程更清洁环保等优点，适合氢气输送管道技术领域。
附图说明
16.下面结合附图对本发明做进一步的说明：图1为该高压非金属氢气输送管道的剖视结构示意图；图2为两根管道主体连接组装后的状态示意图；图3为金属环a和金属环b的位置结构示意图；图4为连接槽a和连接槽b的位置结构示意图；图5为工艺流程图；图6为添加铝镀层后的剖视结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明。
18.实施例一如图1至图5所示，一种高压非金属氢气输送管道，包括管道主体1以及设置在管道主体1上的连接装置2，管体主体1从内到外依次设置有第一保护层3、主体结构层4、增强层5
和第二保护层6，连接装置2用于多个管道主体1之间的连接。采用多层结构，管道主体从内到外依次设置有第一保护层3、主体结构层4、增强层5和第二保护层6，通过材料之间复合，大幅度提升了管道主体1的性能，使其具有强度高、耐酸碱、水气渗透性小，且生产成本大大减少，并具有一定柔性更便于安装布置，解决了现有技术的输送管道存在易受损、容易出现氢脆、成本高、安装不够便捷的问题；通过连接装置2中的金属环a21和金属环b22分别安插入连接槽a23和连接槽b24可以实现多个管道主体1之间的便捷连接，并且能够通过电磁感应加热工艺使金属环a21和金属环b22呈半熔融状态，实现上下两层结构的紧密结合，使多个管道主体1连接处更牢固更紧密，解决了现有技术的不锈钢输送管道通常采用焊接的方式进行连接，容易在连接处出现开裂，发生氢气渗漏的问题，且加热组装工艺加工过程相比焊接组装工艺更清洁环保。
19.如图1所示，第一保护层3和第二保护层6均采用高密度聚乙烯材料。第一保护层3和第二保护层6均采用高密度聚乙烯材料，具有耐磨性、化学稳定性好，水蒸气和空气的渗透性小，吸水性低，能够有效抵御酸、碱和各种盐类的腐蚀等优点，能有效避免氢气的渗漏，能从内部和外部对管道主体进行保护，避免出现氢脆和开裂的情况。
20.如图1所示，主体结构层4采用增强芳纶纤维材料。主体结构层4采用增强芳纶纤维，具有柔性好、质量轻、耐高温、结构稳定等优点，不仅适合氢气输送，而且相较于传统的不锈钢管道更便于安装布置且免维护，成本也更为低廉。
21.如图1所示，增强层5采用15%碳纤维增强尼龙材料。增强层采用15%碳纤维增强尼龙材料，具有极低的吸水性和良好的抗渗透性，耐低温性能优良，进一步提升了管道主体的性能，且能够避免氢气在输送过程中因为温差产生的冷凝水对管道造成损伤。
22.如图2和图3所示，连接装置2包括固定设置在管道主体1前端的金属环a21和金属环b22。金属环a21的尺寸与连接槽a23相吻合，金属环b22的尺寸与连接槽b24相吻合，使得金属环a21和金属环b22分别安插入连接槽a23和连接槽b24后能够紧密贴合，安装便捷，并能够在电磁感应加热工艺作用下实现半熔融状态使得上下两层结构之间结合更紧密，使得连接处更牢固。
23.如图4所示，连接装置2还包括对应金属环a21和金属环b22开设在管道主体1尾端的连接槽a23和连接槽b24。
24.如图5所示一种高压非金属氢气输送管道组装工艺，包括以下步骤：s1.首先将一根管道主体1的前端与另一根管道主体1的尾端相对；将其中一根管道主体1前端的金属环a21和金属环b22与另一根管道主体1尾端的连接槽a23和连接槽b24相对，进行预定位，便于后续的插接。
25.通过打磨工具对金属环a21和金属环b22进行打磨；通过打磨工具对金属环a21和金属环b22进行打磨，减少表面的粗糙度，使其能够更平滑的完成对接。
26.将金属环a21插入连接槽a23，将金属环b22插入连接槽b24，使前后两根管道主体1相连接；通过将金属环a21和金属环b22分别安插入连接槽a23和连接槽b24使得两根管道主体1完成初步的连接，连接方式方便快捷。
27.通过电磁感应加热器对两根管道主体1的连接部位加热使金属环a21和金属环b22熔融。金属环a21和金属环b22插接之后，通过电磁感应加热器对两根管道主体1的连接部位进行电磁感应加热，电磁感应加热器通过线圈产生涡流，涡流使金属内的原子相互碰撞、摩
擦从而产生热量,使金属环a21和金属环b22发生熔融，加热过程中金属环a21和金属环b22不完全熔融，当金属环a21和金属环b22处于半熔融状态后即停止加热令其自然冷却，使得金属环a21和金属环b22在半熔融状态下能够与上下两层结构产生更紧密的结合，进一步使连接处连接更牢固更紧密，解决了传统的焊接连接方式容易在连接处出现开裂，发生氢气渗漏的问题，且加热组装工艺加工过程相比焊接组装工艺更清洁环保。
28.步骤s4中金属环a21和金属环b22呈半熔融状态即停止加热并使其自然冷却。当金属环a21和金属环b22处于半熔融状态后即停止加热令其自然冷却，使得金属环a21和金属环b22在半熔融状态下能够与上下两层结构产生更紧密的结合，在通过金属环a21和金属环b22与连接槽a23和连接槽b24插接实现两根管道主体1连接后，进一步使连接处连接更牢固更紧密。
29.实施例二如图6所示，其中与实施例一中相同或相应的部件采用与实施例一相应的附图标记，为简便起见，下文仅描述与实施例一的区别点；该实施例二与实施例一的不同之处在于：第二保护层6外还设置有铝镀层7。通过添加铝镀层7能够进一步防止氢气从管道主体1中渗漏。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前后”、“左右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。
31.当然在本技术方案中，本领域的技术人员应当理解的是，术语“一”应理解为“至少一个”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
32.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术提示下可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。