一種可用於雙金屬管和內壁耐磨金屬管生產的方法
2023-04-23 21:08:36
專利名稱：一種可用於雙金屬管和內壁耐磨金屬管生產的方法
技術領域：
本發明涉及工業民用各類管道加工技術，具體地說，是一種可用於雙金屬管生產的方法，該方法也可用於內壁加工硬化耐磨金屬管生產。
雙金屬管(也稱為金屬複合管或襯裡管)，是工業，民用備類管道防介質腐蝕或防介質被汙染迫切需要的產品，可用於取代不鏽鋼等耐蝕貴金屬管和腐蝕嚴重的碳鋼管，大大降低工程造價和大幅度提高管道壽命。但是，目前雙金屬管的生產工藝很不成熟。以爆炸複合板卷管焊縱縫生產冶金結合雙金屬管，工藝複雜成本高且小口徑長管至今很難加工；對非治金結合雙金屬管，使用中的主要同題是內管的熱態失穩，即內管在熱應力間隙氣體壓力作用下會發生起泡、塌癟，甚至整體脫殼堵塞管道，造成重大事故。因此，消除間隙氣體使內管與外管密切結合，最好是過盈結合是加工工藝的關鍵。但是，目前各種加工工藝(例如拔制和剛性旋壓)均受管長限制不能適應外管坯內徑的尺寸波動形位公差(不圓度、不直度、直徑軸向波動)和工裝定位偏差，既不能保證完全消除間隙，又易擦傷或拔裂內管金屬，並且薄壁內管無法加工。此外，生產速度慢，驅動功率高也是其難以克服的缺陷。
針對以上工藝現狀，本發明者提供了一種《可用於雙金屬管生產的機械滾壓裝置(專利號ZL95217289.5)。但是該裝置作為一種結構，一種實用新型，不能包括本發明涵蓋的更多形式的結構，也不能包括本發明方法的應用方式和多種用途以及雙金屬管的管接頭結構。
在工業生產中，有很多管道需要抗介質磨損，而耐磨材料又常常性脆不抗衝擊，也不易焊接，採用滾壓工藝使金屬管內壁加工硬化可以大大提高管道抗磨性能，但因為缺少加工手段未能引起工業界的注意。
本發明的目的是提供一種雙金屬管的加工方法，該方法既可以生產過盈結合的雙金屬管，並輔之以完善的管接頭結構形式，又可生產冶金結合的雙金屬管，同時還能生產內壁加工硬化耐磨金屬管。
本發明的技術方案是以液壓脹形或其他現有工藝方法使雙金屬管內外管達到小間隙松配合，內外管的密切結合通過管內壁的滾壓過程完成且周向分布的滾壓元件能隨時自動進行徑向位移補償，同時滾壓力保持穩定或基本穩定。
滾壓裝置由滾壓元件，元件載體，傳遞流體壓力並能進行密封的零部件或硬彈簧為主要要素構成。
在要求內外管為冶金結合時，滾壓過程在高溫下進行。在內管材料比外管熱膨脹係數大的情況下，可在冷卻過程中和冷卻後再進行一次或多次滾壓。
內管管端部與外管基體進行封焊。
內管管端也可與管接件進封焊，管接件可與外管基體焊接或在安裝中以其他方式夾固。
滾壓方法可對易加工硬化的金屬管內壁進行。
本發明的技術優勢在於由於滾壓元件能隨時自動進行徑向位移補償，採用液壓方式又可調節滾壓力參數保持滾壓力穩定和吸振，因此，既可以適應雙金屬管外管內壁的尺寸波動和形位公差，保證不出現內外管之間隙，又可以保證內管壁厚的均勻一致；同時，局部連續滾壓摩擦阻力小，驅動功率低，不會擦傷和破壞內管金屬。如果採用冷卻措施，滾壓過程可以快速進行，有很高的生產率。
以此滾壓工藝生產的雙金屬管，由於滾壓元件的周向分布使外管脹大，滾壓的結果使內管周向延長，因此使內外管之間為一定粗糙度的各個局部均勻一致的大過盈量結合，可有效地防止內管熱態失穩失效的發生。
以此滾壓方式在高溫下進行滾壓，可以將熱軋複合板的加工工藝引入複合管材的加工，使內外管達到擴散焊冶金結合，考慮到內管熱膨脹係數可能大於外管，在冷卻收縮中產生拉應力，在冷卻過程中和冷卻之後再進行一至多次後續滾壓可以消除這種應力，使內管仍處在壓縮應力狀態下。
以此方法生產的雙金屬管，由於內管處在壓應力狀態下，端部密封焊縫經滾壓、擠壓工藝處理，實際管接縫先焊內部進行冷卻，再焊外部冷卻後形成對內部焊縫的擠壓，抗應力腐蝕和局部腐蝕能力增強。
以此方法生產的雙金屬管，由於內管端部與外管基體進行封焊，可以有效防止個別管段意外洩漏造成失穩破壞的擴展。
以此方法生產的雙金屬管，由於採用一般較厚的管接件，為利用現有各種管接頭形式或焊接形式提供了方便，同時也提高了接頭抗局部腐蝕能力，解決了內管較薄(如0.3mm)時的內管連接問題。
以此方法用於金屬管的內壁滾壓，可使金屬管的內壁產生加工硬化，提高抗磨能力，是一種廉價的工藝處理方式。
以下結合
具體實施例方式圖中各零件的名稱如下1、外管；2、內管；3、長杆；4、滾壓頭；5、液壓管；6、冷卻液進口；7、滾壓頭體；8、螺栓；9、密封胎；10、滾珠座；11、滾珠；12、限位結構；13、管接件；14、粗定位結構；15、焊縫圖1為滾壓原理圖，圖2為滾壓結構圖，圖3為雙金屬管端部結構。
首先說明滾壓結構。圖2中滾珠11為滾壓元件，滾珠座10為元件載體，密封胎9與液壓管5及其聯接件組合成傳遞流體壓力的零部件。除此外，滾壓頭體7上，冷卻潤滑液通道(圖中未標出，包括6)，粗定位結構14和限位結構12各有其重要作用。
在實用新型(ZL95217289.5)中，滾壓元件為滾柱，滾柱的形狀為一般軸對稱迴轉體且其軸線相對滾壓頭體7軸截面有小交角。可以取消這種交角，將滾柱及其附加部件延至很長。
在實際操作中，將流體壓力施加之後，利用驅動機構使松配合的雙金屬管與滾壓元件產生相對滾動滾壓過程就可進行。軸向進動本例採用機械加電氣調速實現，也可採用(ZL95217289.5)的自進方式或步進方式。
雙金屬管的生產過程，對外管坯內壁，可以採用一般內塗料防腐的預處理工藝，內管管坯縱焊縫最好經過探傷，在套裝經過液壓脹形達到內外管松配合後進行滾壓，最後處理端部結構。對密切過盈結合的雙金屬管，其結合的穩定性取決於內管的力學狀態，所以徹底除去緻密氧化皮並不重要，重要的是保證外管內壁曲面連續不內凸，結合面上不殘存使用溫度下易汽化的物質。
對冶金結合的雙金屬管，由於滾壓過程在高溫下進行，要選擇耐熱的滾壓結構材料和設計完善的循環冷卻系統，減少滾壓進行的時間。在內管材料比外管冷卻收縮較大時，在冷卻過程中和冷卻之後，至少要進行一次後續滾壓，防止內外管脫殼和消除收縮拉應力。
管接頭的形式如圖3所示。圖3a接頭形式可採用複合板焊接工藝規範，圖3b可採用一般焊接，管接件還可以是雙層金屬法蘭或任何現有形式的管接件。
以上描述的滾壓方法可對綜合性能好，使用廣泛的鋼管內壁進行，產生硬化層深度達2mm以上，對20#鋼管，內壁硬度提高80％左右。
權利要求
1.一種雙金屬管的生產方法，一般先通過液壓脹形或其他現有工藝方法使內外管達到小間隙松配合，其特徵在於，內外管的密切結合或冶金結合通過對管內壁的滾壓過程完成且周向分布的滾壓元件(11)能隨時自動進行徑向位移補償同時滾壓力保持穩定或基本穩定。
2.以權利要求1所描述的雙金屬管生產方法，其特徵在於；滾壓結構以滾壓元件(11)，元件載體(10)和傳遞流體壓力的零部件(5)(9)或硬彈簧為主要要素構成。
3.以權利要求1或2所描述的雙金屬管生產方法，其特徵在於，滾壓過程在高溫下進行，必要時在冷卻過程中和冷卻之後再進行一次或多次滾壓，可使內外管達到冶金結合。
4.以權利要求1或2所描述的雙金屬管生產方法，其特徵在於；內管管端與外管基體進行封焊。
5.以權利要求1或2或3所描述的雙金屬管生產方法，其特徵在於；內管端與管接件(13)進行封焊，管接件(13)可與外管基體焊接或在安裝中以其他方式夾固。
6.以權利要求1或2所描述的雙金屬管生產方法，其特徵在於；滾壓方法可用於金屬管道內壁的加工硬化，生產內壁耐磨金屬管。
全文摘要
本發明涉及工業、民用內防腐管道加工技術,具體地說是提供了一種雙金屬管的生產方法。該方法使非冶金結合的雙金屬管內外管的貼合不受管長限制和外管內壁尺寸波動、形位公差及工裝定位偏差影響,徹底消除間隙,達到一定粗糙狀態下均勻一致的大過盈量結合。其主要特徵是:對管內壁進行滾壓的周向分布滾壓元件能隨時自動進行徑向位移補償且滾壓力保持穩定。該方法同樣可用於冶金結合雙金屬管生產及內壁加工硬化耐磨金屬管的生產。
文檔編號B21D39/08GK1174767SQ97101519
公開日1998年3月4日 申請日期1997年1月16日 優先權日1996年8月27日
發明者章新生 申請人:章新生