CN102563222A - 混凝土输送管道及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种混凝土输送管道及其制造方法。根据本发明的混凝土输送管道，混凝土输送管道由两个或者两个以上的弧状槽片拼接而成，其中，弧状槽片包括作为基体的外层和形成在外层内表面上的内层，内层为将耐磨材料熔覆到外层上形成的熔覆层。根据本发明的制造方法包括：选用平板钢材作为外层的母材；将耐磨材料熔覆到平板钢材上形成内层并使平板钢材热弯曲形成弧状槽片；将两个或者两个以上的弧状槽片拼接在一起形成混凝土输送管道。本发明选择普通钢板材为外层基体，在板材上将耐磨材料熔覆堆积形成熔覆层作为内层，输送管道由两个或者两个以上的弧状槽片拼接而成，简化了复合输送管的生产工艺、降低了生产成本、提高了管道的耐磨能力。

Description

混凝土输送管道及其制造方法

技术领域

本发明涉及建筑工程机械领域，更具体地，涉及一种混凝土输送管道及其制造方法。

背景技术

随着混凝土机械的泵送朝着大方量、高压力的方向发展，对混凝土输送管道的要求越来越高。混凝土输送管道包括混凝土输送管、混凝土输送缸等多种管路。

以混凝土输送管为例，首先是对混凝土输送管的耐磨能力的要求越来越高，从起初的1万方到3万方再到现在的5-7万方，这不但要求混凝土输送管采用更好的耐磨材料，同时又对混凝土输送管的耐循环压力冲击有要求。

然而，耐磨和耐压是互相矛盾的，如果采用单一耐磨材料，用提高硬度的方式来增强耐磨能力，必将导致输送管或者输送缸的强度的急剧下降，因此，为了达到越来越高的耐磨量和耐压能力，现有技术中采用内层为耐磨材料、外层为保证强度的材料生产双层复式混凝土输送管。然而由于双层复合输送管道生产成本较高，一直难以实现完全替代原来的单层管。

如图1所示的现有技术的输送管直管的制造工艺一般包括：

1、下料：按尺寸要求分别加工外钢管3、内钢管4、第一法兰1和第二法兰6；

2、连接：将外钢管3、内钢管4以及第一法兰1、第二法兰6用焊接的方法连接在一起，形成第一焊缝2和第二焊缝5；

3、淬火：采用中高频淬火技术硬化输送管内壁或用淬火炉将输送管整体淬火硬化。

双层管或者复合管的两层材料由于是分开制作，为了装配，两层钢管之间必然要存在间隙，因而实际中发现内层管变形比较大，内外层间间隙不均匀的现象，尤其是长管，这种现象更加突出。

虽然通过填充混凝土等填充物可以改善内外层之间的空隙，但是如果内外层管间隙不均匀，可能存在双层管间局部过盈导致填充物无法通过的情况，尽管在内壁或者外壁上开孔挖槽会对填充物在双层管间的填充情况有所改善，但不能完全保证双层管间的间隙全部消除。只要有间隙存在，双层管中的内层材料就会存在受力不均现象，而且可能存在局部应力集中，会大大降低输送管的使用寿命。通过填充物将内、外层材料结合起来，存在的安全隐患主要是内层材料弯曲磨穿之后填充层材料会脱落混杂在混凝土中，而且耐磨材料的硬度很高必然造成其强度很差，一旦耐磨材料磨穿，内层耐磨层在泵送压力冲击与混凝土浆摩擦下可能造成大块掉落，造成混凝土输送管堵塞的严重事故。

发明内容

本发明目的在于提供一种生产工艺简单、生产成本低、而且耐磨能力高的混凝土输送管道及其制造方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种混凝土输送管道，混凝土输送管道由两个或者两个以上的弧状槽片拼接而成，其中，弧状槽片包括作为基体的外层和形成在外层内表面上的内层，内层为将耐磨材料熔覆到外层上形成的熔覆层。

进一步地，混凝土输送管道为混凝土输送缸或为混凝土输送管。

进一步地，耐磨材料为硬质合金、碳化钨、氧化铝、镍基合金、铬基合金、高铬铸铁、铁基合金、钴基合金或它们中任意两种或两种以上的组合。

根据本发明的另一个方面，提供了一种混凝土输送管道的制造方法，混凝土输送管道包括内层和外层，制造方法包括：选用平板钢材作为外层的母材；将耐磨材料熔覆到平板钢材上形成内层并使平板钢材热弯曲形成弧状槽片；将两个或者两个以上的弧状槽片拼接在一起形成混凝土输送管道。

进一步地，制造方法还包括对弯曲后的弧状槽片进行矫形校正。

进一步地，混凝土管道为混凝土输送缸或为混凝土输送管。

进一步地，采用激光焊接将多个弧状槽片拼接在一起。

进一步地，采用激光熔覆工艺通过调整激光行进轨迹将耐磨材料熔覆在平板钢材上。

进一步地，弧状槽片的母线为平板钢材的设计母线，激光行进轨迹与平板钢材的设计母线的夹角为C，其中0°≤C≤90°。

进一步地，外层的材料采用低碳钢或中碳钢。

进一步地，制造方法还包括将连接法兰固定在输送管道两端。

根据本发明的混凝土输送管道及其制造方法，选择普通钢板材为外层原材料，在板材上将耐磨材料熔覆堆积形成熔覆层作为内层，输送管道由两个或者两个以上的弧状槽片拼接而成，不仅简化了复合输送管的生产工艺，降低了生产成本，而且提高了输送管的耐磨能力。采用新设计的输送管道，主机泵送方量可以进一步提高，可获得高质量的输送管道和可观的经济效益。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有的混凝土输送管道的结构示意图；

图2是根据本发明的混凝土输送管道的主视结构示意图；

图3是根据本发明的混凝土输送管道的侧视结构示意图；

图4是根据本发明的混凝土输送管道的总成的主视结构示意图；

图5是根据本发明的混凝土输送管道的激光行进轨迹的一个实施例的示意图；以及

图6是根据本发明的混凝土输送管道的激光行进轨迹的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图2和图3所示，根据本发明的混凝土输送管道，混凝土输送管道由两个或者两个以上的弧状槽片10拼接而成，其中，弧状槽片10包括作为基体的外层11和形成在外层11内表面上的内层12，内层12为将耐磨材料熔覆到外层11上形成的熔覆层。

本实施例从制造、材料的角度，选择普通钢板材为外层基体，在板材上将耐磨材料熔覆堆积形成熔覆层作为内层，输送管道由两个或者两个以上的弧状槽片10拼接而成，不仅简化了复合输送管的生产工艺，降低了生产成本，而且提高了输送管的耐磨能力。采用新设计的输送管道，主机泵送方量可以进一步提高，采用本设计可以获得高质量的输送管道和可观的经济效益。

前述的混凝土输送管道既可以为混凝土输送管，也可以为混凝土输送缸。混凝土输送管可进一步为直管或锥管。为了描述方便，以下实施例中均以混凝土输送管为例。

优选地，前述的耐磨材料为硬质合金、碳化钨、氧化铝、镍基合金、铬基合金、高铬铸铁、铁基合金、钴基合金或它们中两种或两种以上组合。通过使用这些新材料，减少了耐磨层的厚度，节省了材料，减轻了输送管的重量，更加有利于混凝土的泵送。

本发明还提供了一种混凝土输送管道的制造方法，混凝土输送管道包括内层和外层，制造方法包括：选用平板钢材作为外层的母材；将耐磨材料熔覆到平板钢材上形成内层并使平板钢材热弯曲形成弧状槽片；将两个或者两个以上的弧状槽片拼接在一起形成混凝土输送管道。

本制造方法可以用于制造混凝土输送管，还可以用于制造混凝土输送缸。为了描述方便，以下实施例中均以混凝土输送管为例。

如图2所示的混凝土输送管，其管体由内层耐磨材料12和外层普通钢材11复合而成。如图3所示，管体为分体式制作，整个管体由2至6个弧状槽片拼接而成，每个弧状槽片的制作方式为：以平板钢材为外层的母材，采用熔覆的方式将耐磨材料熔覆到外层母材上。本实施例中，采用激光熔覆，在激光熔覆的过程中，熔覆耐磨材料形成作为内层的耐磨层，同时通过控制激光的热输入，采用激光加热的方式使得平板钢材在熔覆上耐磨材料的同时发生热弯曲变形得到弧状槽片，并将两个或者两个以上的弧状槽片拼接在一起形成混凝土输送管。本实施例中，采用两个弧状槽片时，焊缝少，制造工艺比较简单。采用6个弧状槽片时，弧状槽片容易弯曲成形。

优选地，得到需要的弧形槽片后，对弯曲后的弧状槽片进行矫形校正，然后通过校正使弧形钢达到所需的弧状。此步骤能够提高制造精度。

如图4所示，在所有的弧状槽片分别制作完成后进行拼接，得到一根封闭的所需长度的圆管，或者在圆管制作完成后根据生产需要截取特定长度。然后将法兰20固连到圆管两端即可得到混凝土输送管总成半成品，再经过油漆即可得到混凝土输送管成品。本实施例中，法兰20通过焊接的方式与混凝土输送管相连接，其焊缝为30。

优选地，采用激光焊接将多个弧状槽片拼接在一起。本发明优选激光焊接。因为激光焊接与传统焊接相比有热效率高、热影响区小、焊缝晶粒细小、焊缝软化效果不明显、焊接效率高等优点。

下面介绍本发明的一个优选的实施例：

如图4所示的混凝土输送管，其包括连接法兰20；连接焊缝30；输送管外层11，其厚度为h1；输送管内层12，其为耐磨材料且其厚度为h2。管体采用分体制造的方式，即先制作两个半管再拼合成管。输送管的具体制作流程包括：

1、下料：根据需要准备原材料。

法兰20：法兰20为两个，其中，单个法兰的长度为l。

外管：根据需要输送管的长度与规格下料，如要制作ΦD×h×L的输送管，(其中，D为输送管内径，h为输送管壁厚，其值为外管厚度h1与耐磨层厚度h2之和，即h＝h1+h2，L为输送管总长，)则需要下料的钢板尺寸为：长*宽*厚＝(L-2*1)*(π*D/2)*h1，外层材料采用低碳钢或中碳钢，如20号钢、35号钢，45号钢等。

内层耐磨材料体积：V＝(L-2*1)*(π*D/2)*h2，根据密度可以计算出需要的耐磨材料质量。耐磨材料为硬质合金、碳化钨、氧化铝、镍基合金、铬基合金、高铬铸铁、铁基合金、钴基合金或它们中两种或两种以上组合的粉末颗粒或金属丝。

2、制作两外管半管：

采用激光熔覆工艺通过调整激光行进轨迹将耐磨材料熔覆在平板板材上，如图5所示，激光行进轨迹S2与设计母线S1成一定角度C。其中，0°≤C≤90°。激光行进轨迹可以根据输送管的流体力学状况进行调整，以使混凝土在管道内流通的阻力尽可能减小。通过控制激光的热量输入时间可以使钢板在熔覆耐磨材料的过程中发生热弯曲，在熔覆结束后钢板弯曲成近似半圆弧。在其他实施例中，如图6所示，激光行进轨迹S2沿输送管内混凝土实际流线方向沿其弧线进给延伸。

3、矫形校正：使用液压卷板机对制作的外管半管进行矫形校正，使半管截面成半圆状，同时对半管长度方向进行校直。

4、拼合：在夹具/模具的辅助下用焊接的方法将两个半管拼合成整管。

5、平端面：在夹具/模具的辅助下将拼合后的输送管端面用车/铣等机械加工方法平整，满足与法兰的装配要求。

6、连接法兰：在夹具/模具的辅助下将法兰与管体焊接在一起。本设计优选激光焊。

采用此种方法生产的输送管道，使用寿命得到大大提高。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、避免了双层材料结合过程中的间隙问题，使输送管在输送混凝土过程中更加稳定，通过可以调节的熔覆方向引导线使管内的摩擦力减小，磨损减小，提高了管道寿命；

2、新材料的使用，使得混凝土输送管道通过减少耐磨层的厚度来节省材料，减轻输送管的重量，更加有利于混凝土的泵送；

3、输送管制作过程中熔覆的材料灵活，可以根据实际需要配用，大大提高了输送管的使用寿命；

4、输送管内壁采用流线设计，可以减小管道流通阻力，便于实现高压管路长距离的布置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种混凝土输送管道，其特征在于，所述混凝土输送管道由两个或者两个以上的弧状槽片(10)拼接而成，其中，所述弧状槽片(10)包括作为基体的外层(11)和形成在所述外层(11)内表面上的内层(12)，所述内层(12)为将耐磨材料熔覆到所述外层(11)上形成的熔覆层。

2.根据权利要求1所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述混凝土输送管道为混凝土输送缸或为混凝土输送管。

3.根据权利要求2所述的混凝土输送管道，其特征在于，所述耐磨材料为硬质合金、碳化钨、氧化铝、镍基合金、铬基合金、高铬铸铁、铁基合金、钴基合金或它们中任意两种或两种以上的组合。

4.一种混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述混凝土输送管道包括内层和外层，所述制造方法包括：

选用平板钢材作为所述外层的母材；

将耐磨材料熔覆到所述平板钢材上形成所述内层并使所述平板钢材热弯曲形成弧状槽片；

将两个或者两个以上的所述弧状槽片拼接在一起形成混凝土输送管道。

5.根据权利要求4所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括：对弯曲后的所述弧状槽片进行矫形校正。

6.根据权利要求4所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述混凝土输送管道为混凝土输送缸或为混凝土输送管。

7.根据权利要求4所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，采用激光焊接将多个所述弧状槽片拼接在一起。

8.根据权利要求4所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，采用激光熔覆工艺通过调整激光行进轨迹将耐磨材料熔覆在所述平板钢材上。

9.根据权利要求8所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述弧状槽片的母线为所述平板钢材的设计母线，所述激光行进轨迹与所述平板钢材的所述设计母线的夹角为C，其中0°≤C≤90°。

10.根据权利要求4所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述外层的材料采用低碳钢或中碳钢。

11.根据权利要求4所述的混凝土输送管道的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括将连接法兰固定在所述输送管道两端。

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