CN102588702B - 一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头及其制造方法，包括虾米弯头本体已经组成虾米弯头本体的多个分体，其特征在于：所述组成虾米弯头的各分体均为复合分体，所述复合分体包括基体钢管层、内衬耐腐蚀合金层，复合分体内衬耐腐蚀合金层通过静水压扩径复合工艺与基体钢管层复合连接。本发明不仅解决长期以来没有与双金属复合管相配套的复合虾米弯头问题，而且解决了直接采用复合钢管拼焊虾米弯头时，无法保证焊缝质量的问题。

Description

一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头及其制造方法

技术领域

本发明涉及金属管复合技术领域，具体涉及一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头及其制造方法。

背景技术

目前，随着内衬不锈钢复合钢管制造技术的日益成熟，复合钢管在各行各业的使用量逐年攀升。与之配套的螺纹连接和沟槽连接复合管件经过几代人努力开发，应用在较小口径的低压流体管道系统已经比较成熟了；然而，作为管件系列中重要组成部分的大口径复合虾米弯头却处于市场空白。究其原因在于：

国内个别厂家采用整体内覆（冶金结合）方法生产复合虾米弯头虽然获得成功，但受到装备水平以及制造成本所限，产品价格太高、不具备推广价值。

如复合虾米弯头采用机械方法进行整体复合，则困难如下：

首先，无法解决内、外层装配的难题： 

由于外层基体部分是弯曲的，要想将内衬层穿套进去就必须要求内衬管也是弯曲的，而且弯曲的形状要与外层相一致；解决这个问题无外乎两个途径：

一、采用直管冷弯（或热弯）；由于内衬管的直径通常都比较大（一般≥DN200）、壁厚比较薄(一般≤2.0mm)，如果采用传统方法对直管进行冷弯或热弯，势必会造成内衬管局部断裂（或破裂）。况且，如采用热弯，则热处理工艺十分复杂，很容易造成不锈钢发生相的改变，致使耐腐蚀性能下降。因此，市场上无法购买到合适的内衬弯管。

二、将内衬的弯管拆分为两部分，分布制作，每一部分采用不锈钢板冲压成型，最后在将两个部分对接焊成整体。这也是很多业内人士率先想到的方法。但由于现有的装备技术要求不锈钢板材的厚度必须≥3.0mm才可能实现冲压成型，这样坐下来的内衬弯管成本很高，即使撇除其他因素也不具备推广价值。

其次，传统方法无法解决内外层复合的难题：即使可以得到合适的内衬弯管，内、外层装配以后采用传统的复合方法（如冷拔、旋压）也无法对弯曲部分施加扩张压力，从而达到内外层紧密贴合的目的。如采用爆炸法或爆燃法进行整体复合，则必须对每一个单体弯头进行独立密封、然后引爆，这种方法难以实现规模化生产，生产效率低下，成本十分高昂。

还有一种貌似可行的方法；即采用复合钢管直接进行相贯线切割，然后拼接成虾米弯头。然而，这种方法也是不可行的，其原因在于，无论是采用相贯线切割机还是高压水刀进行相贯线切割，都难以避免在切割的过程中造成内外层分离，而且即使切割的过程是成功的，切割以后也无法对切口部位进行封焊处理，因此也就难以保证各个分体之间对接焊缝的可靠性，尤其是内衬的不锈钢层焊缝的可靠性。

综上所述，采用整体复合方法制作机械结合的复合弯头，难以实现。

发明内容

本发明目的是提供一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头及其制造方法，本发明不仅解决长期以来没有与双金属复合管相配套的复合虾米弯头问题，而且解决了直接采用复合钢管拼焊虾米弯头时，无法保证焊缝质量的问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头，包括虾米弯头本体已经组成虾米弯头本体的多个分体，所述组成虾米弯头的各分体均为复合分体，所述复合分体包括基体钢管层、内衬耐腐蚀合金层，复合分体的内衬耐腐蚀合金层通过静水压扩径复合工艺与基体钢管层复合连接。

本发明进一步的技术方案是：

所述相邻复合分体的连接端内衬耐腐蚀合金层出露于基体钢管层，并形成台阶，台阶处通过焊接形成焊接坡口，焊接坡口堆高大于基体钢管层壁厚的3/5；所述相邻复合分体的基体钢管端壁、焊接坡口形成“U”型填焊槽，“U”型填焊槽内填充焊料。

本发明通过以下制造方法实现：

所述上述复合虾米弯头制造方法包括如下步骤：

一、选择制造复合虾米弯头所需的基体钢管；

二、根据步骤一中选择的基体钢管内径尺寸，按公式计算复合虾米弯头所需的内衬耐腐蚀合金管外径尺寸；

三、根据所需制造复合虾米弯头的直径、弯曲角度，对步骤一中基体钢管进行相贯线切割成多个分体；

四、将步骤三中切割好的基体钢管若干分体，按顺序装配在步骤二的内衬耐腐蚀合金管外壁上，各分体之间均留有间隙；

五、将步骤四中内衬耐腐蚀合金管两端采用半球形封头进行对接，并进行点焊定位，采用双金属复合管静水压扩径复合工艺使基体钢管多个分体与内衬耐腐蚀合金管复合；

六、采用钨级氩弧焊沿着基体钢管各分体的相贯线边缘与内衬耐腐蚀合金管的夹角进行封焊；

七、步骤六封焊完成，沿相邻两条相贯线之间间隙的中心线对内衬耐腐蚀合金管进行切割分离成多个复合分体，对切割后的复合分体出露于基体钢管部分的内衬耐腐蚀合金管进行切除；

八、将步骤七中的复合分体按照顺序拼接成需要的弯曲角度，并进行电焊定位，同时采用钨级氩弧焊沿相贯线方向进行打底焊接，然后采用适合异种钢焊接的填充焊丝进行过渡焊，最后根据基体钢管的壁厚采用电弧焊、分层焊盖面。

本发明进一步技术改进方案是：

所述步骤二中计算复合虾米弯头所需的内衬耐腐蚀合金管外径尺寸公式为：D2=D1*0.985，式中D2为内衬管外径，D1为基体钢管的内径；

所述步骤四中基体钢管各分体之间的间隙范围在1.5厘米～2.5厘米之间；

所述步骤六中钨级氩弧焊焊丝合金等级高于内衬耐腐蚀合金母材，且需适合异种钢焊接，同时焊丝的直径根据内衬耐腐蚀合金管壁厚来选择；

所述步骤六中封焊坡口堆高应大于基体钢管壁厚的3/5；

对步骤七中各个复合分体的边缘沿封焊坡口进行修磨，钝边厚度保留范围1毫米～1.5毫米。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

1、本发明解决了长期以来双金属复合钢管制造领域没有相配套的内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头；

2、本发明内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头特别是大口径的复合虾米弯头，与现有的连接管件相比成本优势非常明显，为复合虾米弯头在工业制造领域的大规模使用起到了强有力的推动作用。

3、本发明采用分体复合技术制造复合虾米弯头，相邻复合分体连接端的内衬耐腐蚀合金层出露于基体钢管层，并形成台阶，台阶处通过焊接形成焊接坡口，而且相邻复合分体的基体钢管端壁、焊接坡口形成“U”型填焊槽，提高了各复合分体之间的焊接强度和焊接质量，解决了直接采用复合钢管切割、拼焊虾米弯头时，无法保证焊缝质量的难题。

附图说明

图1为本发明内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头结构示意图；

图2为图1的A向局部放大示意图；

图3为本发明内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头制造流程示意图一；

图4为本发明内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头制造流程示意图二。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括虾米弯头本体1已经组成虾米弯头本体的多个分体，组成虾米弯头的各分体均为复合分体2；如图2所示，复合分体2包括基体钢管层21、内衬耐腐蚀合金层22，复合分体2的内衬耐腐蚀合金层22通过静水压扩径复合工艺与基体钢管层21复合连接，仍如图2所示，相邻复合分体2连接端的内衬耐腐蚀合金层22出露于基体钢管层21，并形成台阶，台阶处通过焊接形成焊接坡口3，焊接坡口3堆高大于基体钢管层21壁厚的3/5，相邻复合分体2的基体钢管21端壁、焊接坡口3形成“U”型填焊槽4，“U”型填焊槽4内填充焊料5。

如图3、4所示，本发明制造上述内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头制造方法如下：

首先选择制造复合虾米弯头所需的基体钢管，根据选择的基体钢管内径尺寸，按公式D2=D1*0.985计算复合虾米弯头所需的内衬耐腐蚀合金管外径尺寸，式中D2为内衬管外径，D1为基体钢管的内径；根据所需制造复合虾米弯头的直径、弯曲角度，对基体钢管用相贯线切割机进行相贯线切割成多个分体，同时将多个分体按顺序装配在内衬耐腐蚀合金管外壁上，各分体之间均留有间隙，间隙范围在1.5厘米～2.5厘米之间；将内衬耐腐蚀合金管两端采用半球形封头进行对接，并进行点焊定位，同时采用双金属复合管静水压扩径复合工艺使基体钢管的多个分体均与内衬耐腐蚀合金管复合；然后采用钨级氩弧焊沿着基体钢管各分体的相贯线边缘与内衬耐腐蚀合金管的夹角进行封焊，钨级氩弧焊焊丝合金等级高于内衬耐腐蚀合金母材，且需适合异种钢焊接，同时焊丝的直径根据内衬耐腐蚀合金管壁厚来选择，封焊坡口堆高应大于基体钢管壁厚的3/5，封焊完成，沿相邻两条相贯线之间间隙的中心线对内衬耐腐蚀合金管进行切割分离成多个复合分体，对切割后的复合分体出露于基体钢管部分的内衬耐腐蚀合金管进行切除，同时对各个复合分体的边缘沿封焊坡口进行修磨，钝边厚度保留范围1毫米～1.5毫米；最后将复合分体按照顺序拼接成需要的弯曲角度，并进行电焊定位，同时采用钨级氩弧焊沿相贯线方向进行打底焊接，然后采用适合异种钢焊接的填充焊丝进行过渡焊，最后根据基体钢管的壁厚采用电弧焊、分层焊盖面。

本发明中所采用的双金属复合管静水压扩径复合工艺步骤如下：

基体钢管的多个分体按顺序与内衬耐腐蚀合金管装配完成后，内衬耐腐蚀合金管两端采用半球形封头进行对接，并进行点焊定位，为保证焊缝的强度，半球形封头的材质应与内衬耐腐蚀合金管的材料相一致，半球形封头的壁厚应大于内衬耐腐蚀合金管壁厚的两倍；采用钨级氩弧焊对半球形封头和内衬耐腐蚀合金管进行环焊缝焊接，焊接过程中同时做好气体保护；然后根据基体钢管的壁厚、直径、材质,由公式P2=2*(δ/f)*E*T/D-t计算得出基体钢管的最大许用应力，上述公式P2表示基体钢管1管内许用压力，δ表示屈服强度，E表示质量系数，F表示安全系数，D表示基体钢管1外径，t表示基体钢管1壁厚，质量系数E取值范围为0.8～1.0，安全系数F取值为1.5；根据上述公式计算得出基体钢管的最大许用应力，来确定静水压扩径复合的压力，为保证双金属复合管的结合强度，静水压扩径复合的压力应达到或接近基体钢管最大许用应力的90%；根据确定的静水压扩径复合的压力，通过数控水压机对半球形封头上设有的注水阀向内衬耐蚀合金管内加注水压，同时控制升压的速度，压力达到设定值后，并作保压处理，升压速度一般控制在小于0.1Mpa/min，保压时间不低于十分钟；内衬耐蚀合金管内的水压通过半球形封头上设有的排气阀进行泄压，泄压完成后通过切割使两端半球形封头和内衬耐蚀合金管分离，最终基体钢管的多个分体与内衬耐腐蚀合金管完成复合。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头的制造方法，其特征在于：所述复合虾米弯头制造方法包括如下步骤：

一、选择制造复合虾米弯头所需的基体钢管；

二、根据步骤一中选择的基体钢管内径尺寸，按公式计算复合虾米弯头所需的内衬耐腐蚀合金管外径尺寸；

三、根据所需制造复合虾米弯头的直径、弯曲角度，对步骤一中基体钢管进行相贯线切割成多个分体；

四、将步骤三中切割好的基体钢管若干分体，按顺序装配在步骤二的内衬耐腐蚀合金管外壁上，各分体之间均留有间隙；

五、将步骤四中内衬耐腐蚀合金管两端采用半球形封头进行对接，并进行点焊定位，采用双金属复合管静水压扩径复合工艺使基体钢管多个分体与内衬耐腐蚀合金管复合；

六、采用钨级氩弧焊沿着基体钢管各分体的相贯线边缘与内衬耐腐蚀合金管的夹角进行封焊；

七、步骤六封焊完成，沿相邻两条相贯线之间间隙的中心线对内衬耐腐蚀合金管进行切割分离成多个复合分体，对切割后的复合分体出露于基体钢管部分的内衬耐腐蚀合金管进行切除；

八、将步骤七中的复合分体按照顺序拼接成需要的弯曲角度，并进行电焊定位，同时采用钨级氩弧焊沿相贯线方向进行打底焊接，然后采用适合异种钢焊接的填充焊丝进行过渡焊，最后根据基体钢管的壁厚采用电弧焊、分层焊盖面。

2.根据权利要求1所述的一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头的制造方法，其特征在于：所述步骤二中计算复合虾米弯头所需的内衬耐腐蚀合金管外径尺寸公式为：D2=D1*0.985，式中D2为内衬耐腐蚀合金管外径，D1为基体钢管的内径。

3.根据权利要求1所述的一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头的制造方法，其特征在于：所述步骤四中基体钢管各分体之间的间隙范围在1.5厘米～2.5厘米之间。

4.根据权利要求1所述的一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头的制造方法，其特征在于：所述步骤六中钨级氩弧焊焊丝合金等级高于内衬耐腐蚀合金母材，且需适合异种钢焊接，同时焊丝的直径根据内衬耐腐蚀合金管壁厚来选择。

5.根据权利要求1所述的一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头的制造方法，其特征在于：所述步骤六中封焊坡口堆高应大于基体钢管壁厚的3/5。

6.根据权利要求1所述的一种内衬耐腐蚀合金复合虾米弯头的制造方法，其特征在于：对步骤七中各个复合分体的边缘沿封焊坡口进行修磨，钝边厚度保留范围1毫米～1.5毫米。

Images