CN1045725A - 双层管制作和处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制作双层管的方法，它包括：准备一个内管件(2)松动地装在外管件(1)内的套装管子组(3)；使设置在内管件内的加热器(4)和冷却器(5)一起沿着管子组的纵向向前推动，并使加热器在前；从而由加热器使内管件的连续环状部分(9)加热，使其径向膨胀，紧接着，由冷却器使相邻的连续环状部分冷却而收缩，但不能收缩到其原来的直径，这样，便可使内管件的整个长度膨胀而紧密贴在外管件上。该原理也可被用来使双层管的内、外管件脱开。

Description

本发明涉及一种制作或加工双层管的方法，例如制作那些用作热交换器管道或在原子能电厂中应用的抗磨损结构的管子。更加具体地说，本发明是关于一种方法，在制造这种管子时用来使一个双层管的内管件膨胀以紧贴在外管件上，或者使外管件膨胀，使其从紧贴着的内管件脱开，以拆卸这双层管。

管道在很多种工业中都有广泛应用，目前已不是局限于输送液体，而是在近年来用作建筑或其他结构中的梁，甚至用于传递信息。

通常，在管道的每种应用中，管子内壁和外壁常处在全然不同的工作条件下。为了在这种不同的工作条件下提高其耐用度，则建议采用组合管子，这种组合管子具有两个或多个不同直径的管子组件套叠在一起，以使其内外表面对压力，热，腐蚀，磨损等呈现出最佳的抵抗力。这种组合管的基本形式就是双层管，由内管件和外管件紧密地贴合在一起，以防止在使用过程中脱开的可能性。

生产双层管的方法已经知道的就有好几种。其中之一即大家熟悉的制造所谓复合管的冶金法，这个方法不适用，因为其中包含了很多复杂的工序。也有人提出用加热的方法或者加液压的方法将内、外管件配合在一起。但是这些方法在热的如何施加方面或在控制液压方面存在着困难，而且这些方法比其他已知方法更为昂贵。

本申请的申请人在美国专利4，332，073和4，727，641号中曾提出过较此更为先进的方法。这些现有技术方法不外是将外管件用加热的方法使其收缩紧包在内管件上。虽然比起一般的通用方法，它们有一定的优点，但是当用于制造热交热，原子能电厂和类似用途的耐磨管道时，这些方法就显得不能令人满意。在这些应用场合中，为了使双层管能贴切地装在支座，托架等上，对其外管件的外直径公差要求是极端严格的。

因此，虽然对双层管的潜在需要量很大，但是还没有开发出使内管件膨胀以贴压在外管件上来制作它们的方法。人们一直期待着这样一种方法的问世，即用加热的方法使内管件膨胀以便与外管件密切贴合，而同时使外管件的外径保持不变。

此外，在使用双层管时，有时需要将其拆成内、外管件以利于修理和其它目的，因此也需要有一种容易的拆卸双层管的方法。

本发明的一个首要目的就是克服在利用内、外管件密切贴合来生产双层管中迄今所遇到的问题。更加具体地说，本发明提供一种制造高质量双层管的改进方法，而这种双层管能用于许多工业中的不同管道。本发明的方法有可能使内管件的直径膨胀与外管件密切贴合，而在此过程中丝毫不改变外管件的直径。内管件的径向膨胀是用从一端到另一端的简单的热处理法促成的，而不是用复杂的机械处理法。

本发明的另一目的是提供一种具有上述特征的方法，借以使双层管的内外管件能很容易地相互脱开。

为完成上述第一个目的，本发明提供一种制造双层管的方法，使形成的外管件直径具有非常严格的公差，以便用于热交热器，原子能电厂等。这方法是，首先，将一个高炭钢或类似的耐磨材料的内管件插入一个炭素钢或类似材料的外管件中。一个适用的加热器，如一个喷烧器或是一个高频感应加热器被放入在内管件内，并且沿着内管件相对纵向移动，同时，对内管件的连续环状部分加热，紧接在加热的后面，内管件的连续环状部分受到工业用水的喷淋冷却。加热器和冷却器以同一速度穿过套叠的管子部件向前移动。结果，内管件的受热膨胀的部分趋向于使内管件的邻近的冷却而收缩的部分增加直径，因而使其屈服膨胀变形。这样连续地加热和冷却，或许要从头端到末端重复几次，内管件的整个长度就能膨胀，直到与外管件密切贴合，构成符合于本发明的双层管。而外管件的直径在内管件膨胀之前和之后绝对保持不变。

对于上述第二个目的的完成也是应用这相同的原理，即拆卸开一个由内外管件密切套装在一起的双层管，必须围绕着外管件的周围安置一个环形的加热器，并使其相对地沿着外管件的纵向向前推动，加热外管件的连续环状部分。紧接在这样加热之后，外管件的连续环状部分即被工业用水的喷淋所冷却。加热器与冷却器是以相同速度向前推进的。外管件受热膨胀部分趋向于使外管件的邻近的已冷却和收缩部分的直径增大，使其产生屈服膨胀变形。这样从头端到末端连续加热和冷却，并重复一定的次数，外管件就能在整个长度上膨胀而与密切贴合着的内管件脱开。

图1是两个套装着的管件的局部轴向截面图，一部分是立面图，并显示应用本发明方法将该管件制成双层管所用的加热器和冷却器;

图2是本发明工作原理的曲线图;

图3是类似于图1的视图，但显示实施本发明的一个不同的方式;

图4是一个双层管的局部轴向截面图，一部分是立面图，并显示应用本发明方法将该管子拆卸开所用的加热器和冷却器;

图5是用实施本发明的另一不同方式制成为一种双层管的两个套装着的管件的局部轴向截面图;

图6是用实施本发明的另一不同方式拆开的一种双层管的局部轴向截面图。

根据本发明的方法，如图1中实施例所示，首先准备好欲制成一种双层管的一套管子组3，管子组3包括一个具有规定直径的外管件1，和一个松动地套在外管件内，并具有规定的较小直径的内管件2。外管件1可由炭素钢或类似材料制成，而内管件2可由高炭钢或类似的耐磨材料制成。

图1还显示，在内管件2中装有一个加热器4，例如一个高频感应加热器，紧接在其后面有一个冷却器5，例如能辐射状喷射工业用水的喷淋圈组件。加热器4和冷却器5以预定的速度一起通过管子组3向前移动，如箭头A所指。加热器4和冷却器5刚性地连结在一起，冷却器5与一个供水管道7相连通。

当加热器4以环状高频感应加热器的形式穿过管子组3向前移动时，由加热器产生的磁感应线8也通过该管子组，因而一次又一次地加热内管件2的邻近环状部分9。这样被加热的内管件2的部分9逐渐地增大其直径。

紧接在加热器4后面的冷却器5用喷淋的水将内管件2的周围环状部分予以冷却。加热器4周围的膨胀部分趋于增大围绕冷却器5的已冷却和收缩部分的直径，从而使其产生屈服膨胀变形。由于内管件2的连续环状部分受到以等速向前推进的加热器4和冷却器5的加热和冷却，整个长度的内管件的直径逐渐地增大而与外管件1密切贴合。为取得最佳效果，内管件2被热至不低于200℃的温度，或者不低于400℃，而通常是冷却至室温。

这样，内管件2从首端到末端受到上述的处理，管子组3即被制成为一种双层管，其中内管件在全长上与外管件1紧密贴合。

现参照图2的曲线图形来说明如何用本发明的方法使内管件的直径增大，以与外管件密切贴合。在这曲线图上，横座标轴代表内管件的温度t，而纵座标轴代表内管件的直径R。曲线Q1指示出内管件的直径随着温度t的增加而增加。然而，当温度超过预定的限度时，内管件即按照温度一应变曲线，经历塑性变形r。

此外，在加热后紧接着冷却时，内管件的连续环状部分所产生的收缩受到在前面的膨胀部分的制约，如图2图形中曲线Q2所示。内管件并不收缩至其原来的直径而是收缩至一个较大的直径R₀。这一在直径上的增大使其有可能形成所要求的双层管，其中，管件1和2密切地套装在一起。

在实践上述本发明方法中，可能有各种修改或替换型，例如，内部件可以用一个喷烧器加热，而不用高频感应加热器。还有，加热器和冷却器可以两次或多次通过套装的管子组而不仅是一次，以使管子组件之间的贴合更加密切。

图3显示了实施本发明的一个不同的方式。图3的方案与图1的不同处在于应用两个加热器4a和4b，一前一后地安置在套装的管子组3的的纵向上。另一个不同点是在加热器4a和4b与包含三个喷淋圈5a，5b和5c的冷却器5之间设置了一个圆盘型的防溅挡板11。加热器和冷却器都是安装在同一个支座10上。

配置两个加热器4a和4b（或者更多一些）的好处在于内管件在同一时间里受到加热的部分沿着它的纵向伸长了，在加热器的前方形成一个比较缓和的温度梯度。这样一种在内管件纵向的缓和的温度梯度赋与其在径向热膨胀以更大的自由度。由此，实现一定程度的径向膨胀的加热温度就能予以减低。

然而，为了得到内管件最有效的最终径向膨胀，在加热部分和冷却部分之间的温度梯度应当尽可能大些。装在支座10上的圆盘形防溅挡板11就是起的这个作用，它防止冷却器的喷淋水溅到被加热器4a和4b正在加热的内管件部分上。图3中的安排方案能够使内管件更有效地膨胀以与外管件密切地贴合。

至目前为止所描述的本发明只是将内管件作径向膨胀以与外管件相贴合来制造双层管。采用同一工作原理也可以将外管件作径向膨胀以与内管件脱离来拆卸开双层管，如下面所详细讨论的。

用本发明的方法拆卸开双层管的典型安排如图4中所示，在其中，各种不同的部件都用图1安排中相应部分的同一标号来表示。安放在包括外管件1和内管件2的双层管周围的加热器4和冷却器5沿着双层管的纵向向前推进，加热器在最前面如箭头A所示。如参照图2所解释的，外管件1的连续环状部分9首先受到加热器4的作用进行径向膨胀，然后受到冷却器5的作用进行收缩，但是收缩到一个较其原来直径大的直径。因此，随着加热器4和冷却器5一起从套装管组件的一端到另一端推进时，整个长度的外管件1就与内管件2脱开。如果两个或更多的加热器能沿着管子的纵向排成一行和/或如果在加热器和冷却器之间安置一个防溅挡板，如图3所示，则双层管的拆卸工作能够变得更容易一些。

很容易可以看出，本发明容许内管件或外管件在纵向的两个点或更多的点上同时加热和冷却。因此，在图5中，两组加热器4和冷却器5被安置在内管件2内的纵向相间隔的位置上，以增大其直径使之贴合在外管件1上。当两组加热器和冷却器一起沿箭头A指示的方向推进时，内管件2经历了一个逐段的直径增大，如图5所示。

另外，图6显示出三组加热器4和冷却器5以纵向相间隔的位置安置在一个双层管外管件1的周围。当三组加热器和冷却器一起沿箭头A的方向相对于管子向前推动时，外管件1就能有效地膨胀，而与内管件2脱开。

从上面的描述中可以看出，根据本发明的方法，只要增大内管件的直径就可能制成双层管。外管件的直径在内管件径向膨胀之前或之后都必须保持绝对不变。这样制成的双层管可以用于热交换器和原子能电厂，在那里，要求外管件的直径具有非常严格的尺寸准确性，以便与支座，托架和其他的连接件进行可靠地连接。本发明容许制造出一种双层管，它的外径能无误地与在内管件径向膨胀之前的外管件的直径相同。

另一个优点是由于只是内管件经受热变形，因此，在制造双层管件的过程中其外管件可以用任何方便的方式来予以支撑。

此外，内管件的内部可以被用来安置用于其热变形的装置。高频感应加热器和喷淋圈冷却器可以很容易地放置在内管件内并相对地沿着其纵向推进。

应用高频感应加热器连带地有一个特别的优点。当高频感应加热器在内管件中推进穿过时，高频感应加热器不断地加热管件的周围及其在前的部位，使这些部分比管件的后面部分更容易径向膨胀。这样内管件的后面部分就能有效地冷却以便与外管件紧密结合。

还有，本发明的方法可以用于制造所要求的任何直径大小的或任何长短的双层管。

还可以理解到的是，本发明的工作原理同样可以用来分离双层管的内、外管件。

本发明的用途在于制造用于热交换器，原子能电厂和其他管道的双层管，在这些领域里，管子外径大小的误差必须保持为极小。它还能用于将双层管拆卸成内，外管件。

Claims (14)

1、一种制作双层管的方法，在这方法中，一个内管件被加热进行径向膨胀，以便与外管件紧密贴合形成一根双层管，其特征在于该方法包括下列步骤：提供一个管子组，在该管子组中，一个内管件松动地容纳在一个外管件之内，在管子组的内管件内放置加热装置和冷却装置，并使这两种装置沿着内管件的轴向，相互邻近；使加热装置和冷却装置一起沿着管子组纵向向前推动，并使加热器在前面，从而由加热装置加热内管件的连续环状部分而由冷却装置冷却内管件的相邻的环状部分。

2、根据权利要求1的制作双层管的方法，其特征在于：管子组的内管件是由高频感应加热器来加热的。

3、根据权利要求1的制作双层管的方法，其特征在于管子组的内管件是由喷烧器来加热的。

4、根据权利要求1的制作双层管的方法，其特征在于管子组的内管件是由喷淋圈进行冷却的。

5、根据权利要求1的制作双层管的方法，其特征在于管子组的内管件是由沿着内管件纵向安置的一系列加热器进行加热的。

6、根据权利要求1的制作双层管的方法，其特征在于一个防溅挡板安置在加热装置和冷却装置之间。

7、根据权利要求1的制作双层管的方法，其特征在于管子组的内管件是由沿内管件纵向间隔设置的许多组加热器和冷却器进行加热和冷却的。

8、一种处理内，外管密切套装在一起的双层管的方法，其特征在于它包括下列步骤：沿着双层管的纵向将环状加热装置和环状冷却装置相互邻近地安置在双层管的周围;使加热装置和冷却装置一起，并使加热装置在前地，沿着双层管纵向向前推动，从而使外管件径向膨胀以便与内管件脱开。

9、根据权利要求8的处理双层管的方法，其特征在于双层管的外管件是由高频感应加热器来加热的。

10、根据权利要求8的处理双层管的方法，其特征在于双层管的外管件是由喷烧器来加热的。

11、根据权利要求8的处理双层管的方法，其特征在于双层管的外管件是由喷淋圈进行冷却的。

12、根据权利要求8的处理双层管的方法，其特征在于双层管的外管件是由沿外管件纵向安置的一系列加热器进行加热的。

13、根据权利要求8的处理双层管的方法，其特征在于一个防溅挡板安置在加热装置和冷却装置之间。

14、根据权利要求8的处理双层管的方法，其特征在于双层管的外管件是由沿外管件纵向间隔设置的许多组加热器和冷却器进行加热和冷却的。

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