CN105215131A - 一种双金属复合管液涨成形全抱持装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的这种双金属复合管液涨成形全抱持装置，由上模具和下模具在管径方向上形成一封闭模腔，该封闭模腔可以将钢管在整长范围内进行夹持，又称之为全夹持装置，并由左右勾头将上下模具紧紧卡箍住，以承受水压涨形过程的分模力。由于上下模具形成的模腔对钢管外径有限制作用，因此在双金属复合管液涨成形过程中，即使水压涨形力超过基管的最大屈服强度，也不会使基管发生超过API标准要求的变形，由于钢管在整长范围内都受到模具限制，因此基管也不会发生轴向弯曲变形，相反会提高基管直线度并降低基管的椭圆度，因此该全夹持装置不仅可以充分发挥基管的性能，提高复合管的成形质量，并能提高基管的直线度降低基管的椭圆度。

Description

一种双金属复合管液涨成形全抱持装置

技术领域

本发明涉及一种双金属复合管液涨成形全抱持装置。

背景技术

近年来随着我国经济的迅猛发展，对能源需求日益增长，为满足市场需要，油气田的开采逐步向深井、海洋、偏远陆地等高腐蚀环境方向发展，因此需要开发高品质耐高酸性管材。双金属复合管是由两种不同材质的金属管构成：基管为高强度碳钢管材，内衬层为耐腐蚀性合金，管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合，管材既具有良好的强度和耐腐蚀性，而且成本低，得到了国内外市场的广泛认可，发展迅速。

液涨成形是生产双金属复合管主要成形方式之一，首先将成品衬管穿套在基管内部，衬管的外径小于基管的内径，然后利用水压压力使衬管发生塑性变形，消除基衬间隙，然后继续升高水压压力，基管发生弹塑性变形，然后将水压压力降至0，利用基管的回弹变形大于衬管得回弹变形，因此基管与衬管将产生一定的残余应力，基衬之间将紧密贴合，成形后的钢管称之为双金属复合管。

液涨成形目前主要采用爆炸法，其原理是依靠爆炸力驱动水压压力生产双金属复合管，该方法需要精密计算炸药用量并且需要精密布置炸药位置，需要专业人员进行操作，存在一定安全隐患；另外，该方法生产的复合管存在复合力不均，易使钢管发生弯曲变形等缺陷，因此目前有些制造商采用静水压原理进行双金属复合管液涨成形，但是由于基管在整长范围内屈服强度不均匀，并且在整长范围内屈服强度相差较大，一般最大和最小屈服强度相差100MPa，因此在计算水压压力时，为保证生产过程的安全，只能按照屈服强度较小的数值进行计算，但实际上我们也不可能对每根钢管进行测试从而获得每根钢管的最小屈服强度，因此在实际双金属复合管的生产中，为了安全，所设定的复合涨形压力都较小，这没有完全发挥基管的能力，所制取得复合管的成形质量较差，因此需要发明一种新型的双金属复合管液涨成形基管全抱持装置，既能解决上述问题，又具有全自动控制模式。

发明内容

本发明的目的是克服现有的利用液涨成形生产双金属复合管时制取的复合管的成形质量差的问题。

为此，本发明提供了一种双金属复合管液涨成形全抱持装置，包括分别位于基管左右两侧且相对设置的左勾头和右勾头，位于基管上下两端且相对设置的的上模具和下模具，所述左勾头、上模具、右勾头、下模具首尾相连卡合形成中空腔体，对中空腔体内的基管进行夹持，基管内套设有衬管；

左勾头通过螺栓与左勾头油缸的活塞杆连接，左勾头油缸安装在位于左勾头和左勾头油缸之间的左勾头固定机架上；

右勾头通过螺栓与右勾头油缸的活塞杆连接，右勾头油缸安装在位于右勾头和右勾头油缸之间的右勾头机架上；

上模具通过螺栓与上模具油缸的活塞杆连接，上模具油缸安装在位于上模具和上模具油缸之间的固定机架上；

下模具固定安装在右勾头机架上。

所述右勾头机架上还安装有右勾头机架移动油缸。

所述右勾头机架的底面安装有右勾头机架移动装置。

所述右勾头机架移动装置是均匀分布在右勾头机架底面的滚轮。

所述右勾头机架的底端设有支撑右勾头机架或者滚轮的支撑平台。

所述左勾头、上模具、右勾头、下模具沿轴向与基管的长度一致。

本发明的有益效果：本发明提供的这种双金属复合管液涨成形全抱持装置，由上模具和下模具在管径方向上形成一封闭模腔，并由左右勾头将上下模具仅仅卡箍住，以承受水压涨形过程的分模力。由于上下模具形成的模腔对钢管外径有限制作用，因此在双金属复合管液涨成形过程中，即使水压涨形力超过基管的最大屈服强度，也不会使基管发生超过API标准要求的变形，由于钢管在整长范围内都受到模具限制，因此基管也不会发生轴向弯曲变形，相反会提高基管直线度并降低基管的椭圆度，因此该全夹持装置不仅可以充分发挥基管的性能，提高复合管的成形质量，并能提高基管的直线度降低基管的椭圆度。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是双金属复合管液涨成形全抱持装置的结构示意图。

图2是双金属复合管液涨成形全抱持装置移动至水压涨形工位的示意图。

图3是左勾头、右勾头、上模具、下模具合模后的示意图。

附图标记说明：1、左勾头油缸；2、左勾头固定机架；3、左勾头；4、上模具；5、上模具固定机架；6、上模具油缸；7、基管；8、衬管；9、下模具；10、右勾头；11、右勾头机架；12、右勾头油缸；13、右勾头机架移动装置；14、支撑平台；15、右勾头机架移动油缸。

具体实施方式

实施例1：

如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种双金属复合管液涨成形全抱持装置，包括分别位于基管7左右两侧且相对设置的左勾头3和右勾头10，位于基管7上下两端且相对设置的的上模具4和下模具9，所述左勾头3、上模具4、右勾头10、下模具9首尾相连卡合形成中空腔体，对中空腔体内的基管7进行夹持，基管7内套设有衬管8；左勾头3通过螺栓与左勾头油缸1的活塞杆连接，左勾头油缸1安装在位于左勾头3和左勾头油缸1之间的左勾头固定机架2上；右勾头10通过螺栓与右勾头油缸12的活塞杆连接，右勾头油缸12安装在位于右勾头10和右勾头油缸12之间的右勾头机架11上；上模具4通过螺栓与上模具油缸6的活塞杆连接，上模具油缸6安装在位于上模具4和上模具油缸6之间的固定机架5上；下模具9固定安装在右勾头机架11上。

需要说明的是，下模具9位于左勾头3和右勾头10之间；所述左勾头3和右勾头10的中心线重合，上模具4和下模具9的中心线重合，且左勾头3和右勾头10的中心线垂直于上模具4和下模具9的中心线。

双金属复合管液涨成形全抱持装置的工作原理如下：

为方便钢管上料，将下模具9，右勾头10，右勾头油缸12设计制造在一个可整体移动的右勾头机架11上，可以移动至水压涨形工位。在这之前，首先将穿套好的基管7和衬管8上料至下模具9上，然后整体移动至水压涨形工位。之后上模具7落下，与下模具9形成一封闭模腔，将基管7在全长范围内进行限制，然后左勾头3和右勾头10就位，承受双金属管水压复合涨形过程的上模具4和下模具9的分模力，当上述动作完成后，开始对钢管进行水压涨形，初始时，衬管8发生弹性变形，随着涨形压力的升高，衬管8发生塑性变形，使得衬管8外表面紧贴在基管7内表面上，然后涨形压力继续升高，衬管8与基管7一起变形，基管7外表面紧贴在上模具4和下模具9的内表面，钢管外径受到模具约束，因此基管7外径不会发生超过API标准要求的变形，另外，由于有模具的保护，液涨成形压力可以按照钢管最大屈服强度计算，可最大限度发挥基管的能力，从而提高双金属复合管的剪切分离强度，进而提高双金属复合管的成形质量；由于受到外模具的限制作用，可使基管7发生整形，从而提高基管的直线度降低基管的椭圆度。

双金属复合管液涨成形全抱持装置的工作过程如下：

一、本发明提供的的双金属复合管液涨成形全抱持装置初始位置如图1所示，左勾头油缸1和左勾头3，安装在左勾头固定机架2上，左勾头固定机架2固定不动，而左勾头3可以在左勾头油缸1作用下左右运动，从而实现对上模具4和下模具9左侧进行锁紧；下模具9，右勾头10，右勾头油缸12设计制造在右勾头机架11上，右勾头机架11可以左右移动，可移动至水压涨形工位；

二、首先将穿套好的基管7和衬管8上料至下模具9装置；

三、右勾头机架11向左移动至水压涨形工位，移动到位后如图2所示；

四、上模具4在上模具油缸6作用下下降，与下模具9形成一轴向封闭的模腔；

五、左勾头3在左勾头油缸1作用下向右运动，从而实现对上模具4和下模具9左侧进行锁紧；右勾头10在右勾头油缸12作用下向左运动，从而实现对上模具4和下模具9右侧进行锁紧，上述动作完成后如图3所示；

六、之后开始对钢管进行水压涨形，初始时，衬管8发生弹性变形，随着涨形压力的升高，衬管8发生塑性变形，使得衬管8外表面紧贴在基管7内表面上，然后涨形压力继续升高，衬管8与基管7一起变形，基管7外表面紧贴在上模具4和下模具9的内表面；之后保压一定时间，然后泄压，钢管内部压力降为0；

七、左勾头3在左勾头油缸1作用下向左运动，从而实现对上模具4和下模具9左侧进行解紧；右勾头10在右勾头油缸12作用下向右运动，从而实现对上模具4和下模具9右侧进行解锁紧；

八、上模具4在上模具油缸6作用下上升，将复合管上部脱离模具，移动到位后如图2所示；

九、移动右勾头机架1，下模具9、右勾头10，右勾头油缸12一起向右移动至初始上料工位；移动到位后如图1所示；

十、将复合好的钢管取出，整个水压复合工艺完成。

本发明提供的这种双金属复合管液涨成形全抱持装置，由上模具和下模具在管径方向上形成一封闭模腔，并由左右勾头将上下模具仅仅卡箍住，以承受水压涨形过程的分模力。由于上下模具形成的模腔对钢管外径有限制作用，因此在双金属复合管液涨成形过程中，即使水压涨形力超过基管的最大屈服强度，也不会使基管发生超过API标准要求的变形，由于钢管在整长范围内都受到模具限制，因此基管也不会发生轴向弯曲变形，相反会提高基管直线度并降低基管的椭圆度，因此该全夹持装置不仅可以充分发挥基管的性能，提高复合管的成形质量，并能提高基管的直线度降低基管的椭圆度。

实施例2：

在实施例1的基础上，为了方便整体移动右勾头机架1、下模具9、右勾头10，右勾头油缸12，所述右勾头机架11上还安装有右勾头机架移动油缸15。

双金属复合管液涨成形全抱持装置的工作过程如下：

一、本发明提供的的双金属复合管液涨成形全抱持装置初始位置如图1所示，左勾头油缸1和左勾头3，安装在左勾头固定机架2上，左勾头固定机架2固定不动，而左勾头3可以在左勾头油缸1作用下左右运动，从而实现对上模具4和下模具9左侧进行锁紧；下模具9，右勾头10，右勾头油缸12设计制造在右勾头机架11上，右勾头机架11可以左右移动，可移动至水压涨形工位；

二、首先将穿套好的基管7和衬管8上料至下模具9装置；

三、右勾头机架移动油缸15驱动右勾头机架11，同时包括与右勾头机架11固定连接的右勾头11、下模具9和右勾头油缸12，向左移动至水压涨形工位，移动到位后如图2所示；

四、上模具4在上模具油缸6作用下下降，与下模具9形成一轴向封闭的模腔；

五、左勾头3在左勾头油缸1作用下向右运动，从而实现对上模具4和下模具9左侧进行锁紧；右勾头10在右勾头油缸12作用下向左运动，从而实现对上模具4和下模具9右侧进行锁紧，上述动作完成后如图3所示；

六、之后开始对钢管进行水压涨形，初始时，衬管8发生弹性变形，随着涨形压力的升高，衬管8发生塑性变形，使得衬管8外表面紧贴在基管7内表面上，然后涨形压力继续升高，衬管8与基管7一起变形，基管7外表面紧贴在上模具4和下模具9的内表面；之后保压一定时间，然后泄压，钢管内部压力降为0；

七、左勾头3在左勾头油缸1作用下向左运动，从而实现对上模具4和下模具9左侧进行解紧；右勾头10在右勾头油缸12作用下向右运动，从而实现对上模具4和下模具9右侧进行解锁紧；

八、上模具4在上模具油缸6作用下上升，将复合管上部脱离模具，移动到位后如图2所示；

九、右勾头机架移动油缸15驱动右勾头机架1，下模具9、右勾头10，右勾头油缸12一起向右移动至初始上料工位，移动到位后如图1所示；

十、将复合好的钢管取出，整个水压复合工艺完成。

实施例3：

在实施例2的基础上，所述右勾头机架11的底面安装有右勾头机架移动装置13，以达到右勾头移动油缸15在驱动右勾头机架11移动时省力和省时的作用。

实施例4：

在实施例3的基础上，作为优选，所述右勾头机架移动装置13是均匀分布在右勾头机架底面的滚轮，滚轮方便加工和安装，同时也可以达到驱动效果，右勾头机架移动装置13也可以选用其他的形式，比如滑动运动形式等。

实施例5：

在实施例2或者实施例4的基础上，所述右勾头机架11的底端设有支撑右勾头机架11或者滚轮的支撑平台14，可以减少右勾头机架移动装置13在驱动右勾头机架11时的摩擦力，更加省力。

实施例6：

在实施例1的基础上，所述左勾头3、上模具4、右勾头10、下模具9沿轴向与基管7的长度一致，即双金属复合管液涨成形全抱持装置和基管7长度一样长，为了加工方便，双金属复合管液涨成形全抱持装置一般分为3段加工，以基管7长度为12米为例进行说明，为了使基管7在全长12米范围内都受到外模具限制，左勾头3、右勾头10、上模具4、下模具9长度均为12米，为了制造及运输方便，左勾头3、右勾头10、上模具4、下模具9一般分为3段，每段为4米；左勾头3、右勾头10的主要作用是承受双金属管水压复合涨形过程的上下模具的分模力。

本发明提供的这种双金属复合管液涨成形全抱持装置，由上模具和下模具在管径方向上形成一封闭模腔，并由左右勾头将上下模具仅仅卡箍住，以承受水压涨形过程的分模力。由于上下模具形成的模腔对钢管外径有限制作用，因此在双金属复合管液涨成形过程中，即使水压涨形力超过基管的最大屈服强度，也不会使基管发生超过API标准要求的变形，由于钢管在整长范围内都受到模具限制，因此基管也不会发生轴向弯曲变形，相反会提高基管直线度并降低基管的椭圆度，因此该全夹持装置不仅可以充分发挥基管的性能，提高复合管的成形质量，并能提高基管的直线度降低基管的椭圆度。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (6)

1.一种双金属复合管液涨成形全抱持装置，其特征在于：包括分别位于基管（7）左右两侧且相对设置的左勾头（3）和右勾头（10），位于基管（7）上下两端且相对设置的的上模具（4）和下模具（9），所述左勾头（3）、上模具（4）、右勾头（10）、下模具（9）首尾相连卡合形成中空腔体，对中空腔体内的基管（7）进行夹持，基管（7）内套设有衬管（8）；

左勾头（3）通过螺栓与左勾头油缸（1）的活塞杆连接，左勾头油缸（1）安装在位于左勾头（3）和左勾头油缸（1）之间的左勾头固定机架（2）上；

右勾头（10）通过螺栓与右勾头油缸（12）的活塞杆连接，右勾头油缸（12）安装在位于右勾头（10）和右勾头油缸（12）之间的右勾头机架（11）上；

上模具（4）通过螺栓与上模具油缸（6）的活塞杆连接，上模具油缸（6）安装在位于上模具（4）和上模具油缸（6）之间的固定机架（5）上；

下模具（9）固定安装在右勾头机架（11）上。

2.如权利要求1所述的一种双金属复合管液涨成形全抱持装置，其特征在于：所述右勾头机架（11）上还安装有右勾头机架移动油缸（15）。

3.如权利要求2所述的一种双金属复合管液涨成形全抱持装置，其特征在于：所述右勾头机架（11）的底面安装有右勾头机架移动装置（13）。

4.如权利要求3所述的一种双金属复合管液涨成形全抱持装置，其特征在于：所述右勾头机架移动装置（13）是均匀分布在右勾头机架底面的滚轮。

5.如权利要求2或4所述的一种双金属复合管液涨成形全抱持装置，其特征在于：所述右勾头机架（11）的底端设有支撑右勾头机架（11）或者滚轮的支撑平台（14）。

6.如权利要求1所述的一种双金属复合管液涨成形全抱持装置，其特征在于：所述左勾头（3）、上模具（4）、右勾头（10）、下模具（9）沿轴向与基管（7）的长度一致。