CN106523812A - 一种耐高压金属软管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高压金属软管及其制备方法，所述金属软管包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁21～39份、镍12～25份、铬11～22份、锡青铜4～11份、钛5～11份、氮化硅3～8份、氧化铝1～5份、氧化锡1～4份。(1)本发明所述金属软管具有优良的耐高压性能，能够有效的抗击水击和输送介质的压力；(2)本发明所述金属软管通过添加合理量的碳元素提高了自身的抗腐蚀性能，减少了金属软管疲劳失效的发生。
Description
技术领域
本发明属于金属材料领域，涉及一种金属连接管，尤其涉及一种耐高压金属软管及其制备方法。
背景技术
金属软管是以波纹管为核心元件的输送各种流体的管配件，其主要功能是减震，消除噪音，具有柔性好、质量轻、耐腐蚀、抗疲劳、耐高低温、减震降噪，密封性强，使用寿命长等优点，广泛应用于航空航天、机车船舶、冶金石化、城市供水、医疗卫生、轻纺电子、能源建筑等领域。近年来，市场对高端金属软管产品需求以每年超过50％的速度增长，进口金属软管产品也以每年30％的速度递增，因此，应提升自主创新能力，强化科技开发，形成核心技术，加快科技成果的转换，满足对金属软管产品需求。
近些年随着金属软管的不断发展，各行各业耐高温、耐高压的波纹金属软管的需求量愈来愈大。与此同时金属软管发生失效的事故也在日益增多，由于软管失效而造成事故、环境污染及经济等方面的损失巨大。近期出现的金属软管失效案例，如：
某公司沿海供热管系金属软管在生产运行中爆裂，造成10吨油品泄漏至内河，造成环境污染。其主要失效原因为电腐蚀及应力腐蚀造成钢丝网套损坏引起失效。乌鲁木齐市某炼油厂芳烃车间连续重整装置加热炉辅助火嘴金属波纹软管发生泄漏，其失效原因主要是金属软管材料不符合设计要求，腐蚀性环境也加剧了管道破裂。某艇与空压机连接的金属软管在靠近管路系统一端发生断裂，金属软管的钢丝网套与接头完全崩断，其失效主要原因为氯离子腐蚀造成钢丝网套损坏引起失效。某工程制冷机房冷冻水循环水泵出口金属软管在运行时，出现外网破坏，内胆局部变形，管道在软节处错位的现象，其失效主要原因为固定支架强度低、金属软管外钢网强度低。某输送液硫的波纹金属软管发生破裂导致液硫泄漏，其失效主要原因为使用过程中的应力腐蚀及生产过程中的材料固溶处理不当导致金属软管开裂。某油库油罐进出油管阀门前安装的金属软管变形严重，网套不锈钢带及金属软管被拉伸引起失效，其失效主要原因为管线支座设置不合理致使补偿时管线整体侧移引起失效。
为了解决上述技术问题，现有技术中常通过改变原材料的质量等方式解决，如一般软管的材料和丝网均选用奥氏体不锈钢，铬、钼和镍等元素能使其具有良好抗电腐蚀性能，且随着钢中的碳含量的降低，抗电腐蚀性能提高。但是仅仅通过原料的改变仍然不能解决金属软管的耐高压问题。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有技术的缺陷，获得一种耐高压金属软管，且在具有合理碳含量的同时提高金属软管的耐蚀性能，本发明提供了一种耐高压金属软管及其制备方法。
技术方案：一种耐高压金属软管，所述金属软管包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁21～39份、镍12～25份、铬11～22份、锡青铜4～11份、钛5～11份、氮化硅3～8份、氧化铝1～5份、氧化锡1～4份。
优选的，所述金属软管包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁32份、镍21份、铬16份、锡青铜8份、钛9份、氮化硅6份、氧化铝4份、氧化锡3份。
一种耐高压金属软管的制备方法，金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成；所述金属波纹管的制备过程如下：
(1)基体制备：将铁和铬投入金属熔炉中，在温度为1920～2300℃条件下熔融，然后向其中投入镍和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1910℃，保温2～6小时，获得基体；
(2)外加剂制备：将氮化硅、氧化铝和氧化锡混合后研磨成粉末，粉磨粒径为50～120目，将钛在1950～2100℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1600～1780℃，制备获得外加剂；
(3)粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至2360～2720℃，保温5～20分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深1.7～2.7mm，螺旋槽间距7.2～8.6mm，螺旋角20～35°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧7～11mm，过渡圆弧至管端直径14.6～14.78mm，制得粗坯金属波纹管；
(4)机械打磨：将步骤(3)获得的粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑；
(5)机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－10～－20℃下进行冷冻处理1～3小时；
(6)清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为1～4％的硫酸水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
优选的，步骤(1)中基体制备：将铁和铬投入金属熔炉中，在温度为2150℃条件下熔融，然后向其中投入镍和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1910℃，保温4小时，获得基体。
优选的，步骤(2)中外加剂制备：将氮化硅、氧化铝和氧化锡混合后研磨成粉末，粉磨粒径为100目，将钛在2050℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1720℃，制备获得外加剂。
优选的，步骤(3)中粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至2560℃，保温12分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深2.3mm，螺旋槽间距8.1mm，螺旋角30°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧8mm，过渡圆弧至管端直径14.68mm，制得粗坯金属波纹管。
优选的，步骤(5)中机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－15℃下进行冷冻处理2.5小时。
优选的，步骤(6)中清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为2.5％的硫酸水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
有益效果：(1)本发明所述金属软管具有优良的耐高压性能，能够有效的抗击水击和输送介质的压力；(2)本发明所述金属软管通过添加合理量的碳元素提高了自身的抗腐蚀性能，减少了金属软管疲劳失效的发生。
具体实施方式
实施例1
一种耐高压金属软管，所述金属软管包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁21份、镍12份、铬11份、锡青铜4份、钛5份、氮化硅3份、氧化铝1份、氧化锡1份。
一种耐高压金属软管的制备方法，金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成；所述金属波纹管的制备过程如下：
(1)基体制备：将铁和铬投入金属熔炉中，在温度为1920℃条件下熔融，然后向其中投入镍和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1910℃，保温2小时，获得基体；
(2)外加剂制备：将氮化硅、氧化铝和氧化锡混合后研磨成粉末，粉磨粒径为50目，将钛在1950℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1600℃，制备获得外加剂；
(3)粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至2360℃，保温5分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深1.7mm，螺旋槽间距7.2mm，螺旋角20°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧7mm，过渡圆弧至管端直径14.6mm，制得粗坯金属波纹管；
(4)机械打磨：将步骤(3)获得的粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑；
(5)机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－10℃下进行冷冻处理1小时；
(6)清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为1％的硫酸水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
实施例2
一种耐高压金属软管，所述金属软管包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁32份、镍21份、铬16份、锡青铜8份、钛9份、氮化硅6份、氧化铝4份、氧化锡3份。
一种耐高压金属软管的制备方法，金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成；所述金属波纹管的制备过程如下：
(1)基体制备：将铁和铬投入金属熔炉中，在温度为2150℃条件下熔融，然后向其中投入镍和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1910℃，保温4小时，获得基体；
(2)外加剂制备：将氮化硅、氧化铝和氧化锡混合后研磨成粉末，粉磨粒径为100目，将钛在2050℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1720℃，制备获得外加剂；
(3)粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至2560℃，保温12分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深2.3mm，螺旋槽间距8.1mm，螺旋角30°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧8mm，过渡圆弧至管端直径14.68mm，制得粗坯金属波纹管；
(4)机械打磨：将步骤(3)获得的粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑；
(5)机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－15℃下进行冷冻处理2.5小时；
(6)清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为2.5％的硫酸水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
实施例3
一种耐高压金属软管，所述金属软管包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁39份、镍25份、铬22份、锡青铜11份、钛11份、氮化硅8份、氧化铝5份、氧化锡4份。
一种耐高压金属软管的制备方法，金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成；所述金属波纹管的制备过程如下：
(1)基体制备：将铁和铬投入金属熔炉中，在温度为2300℃条件下熔融，然后向其中投入镍和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1910℃，保温6小时，获得基体；
(2)外加剂制备：将氮化硅、氧化铝和氧化锡混合后研磨成粉末，粉磨粒径为120目，将钛在2100℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1780℃，制备获得外加剂；
(3)粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至2720℃，保温20分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深2.7mm，螺旋槽间距8.6mm，螺旋角35°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧11mm，过渡圆弧至管端直径14.78mm，制得粗坯金属波纹管；
(4)机械打磨：将步骤(3)获得的粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑；
(5)机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－20℃下进行冷冻处理3小时；
(6)清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为4％的硫酸水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
对实施例1～3制备获得的耐高压金属软管进行检测，结果如下表所示：
Claims (8)
1.一种耐高压金属软管，其特征在于，所述金属软管包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁21～39份、镍12～25份、铬11～22份、锡青铜4～11份、钛5～11份、氮化硅3～8份、氧化铝1～5份、氧化锡1～4份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高压金属软管，其特征在于，所述金属软管包括网体部分及其两端的连接接头，所述网体包括金属波纹管、接管、环、钢丝网套；其中金属波纹管由以下组分按重量份数配比制成：铁32份、镍21份、铬16份、锡青铜8份、钛9份、氮化硅6份、氧化铝4份、氧化锡3份。
3.权利要求1所述的一种耐高压金属软管的制备方法，其特征在于，金属软管由网体部分和两端连接接头焊接而成，网体由金属波纹管、接管、环、钢丝网套焊接而成；所述金属波纹管的制备过程如下：
(1)基体制备：将铁和铬投入金属熔炉中，在温度为1920～2300℃条件下熔融，然后向其中投入镍和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1910℃，保温2～6小时，获得基体；
(2)外加剂制备：将氮化硅、氧化铝和氧化锡混合后研磨成粉末，粉磨粒径为50～120目，将钛在1950～2100℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1600～1780℃，制备获得外加剂；
(3)粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至2360～2720℃，保温5～20分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深1.7～2.7mm，螺旋槽间距7.2～8.6mm，螺旋角20～35°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧7～11mm，过渡圆弧至管端直径14.6～14.78mm，制得粗坯金属波纹管；
(4)机械打磨：将步骤(3)获得的粗坯金属波纹管采用机械磨砂处理毛刺，至表面平滑；
(5)机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－10～－20℃下进行冷冻处理1～3小时；
(6)清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为1～4％的硫酸水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
4.根据权利要求3所述的一种耐高压金属软管的制备方法，其特征在于，步骤(1)中基体制备：将铁和铬投入金属熔炉中，在温度为2150℃条件下熔融，然后向其中投入镍和锡青铜，至完全熔融混匀后，将温度降至1910℃，保温4小时，获得基体。
5.根据权利要求3所述的一种耐高压金属软管的制备方法，其特征在于，步骤(2)中外加剂制备：将氮化硅、氧化铝和氧化锡混合后研磨成粉末，粉磨粒径为100目，将钛在2050℃条件下熔融，完全熔融后向其中加入混合粉末，至完全混匀后降温至1720℃，制备获得外加剂。
6.根据权利要求3所述的一种耐高压金属软管的制备方法，其特征在于，步骤(3)中粗坯制备：将步骤(2)获得的外加剂投入步骤(1)所述的金属熔炉中，并将炉内温度升至2560℃，保温12分钟；经模具加工成规格为20.3×0.8mm的直管，沿直管外壁旋压4条全螺旋波纹，螺旋槽深2.3mm，螺旋槽间距8.1mm，螺旋角30°，再将直管缩径段旋压一个过渡圆弧8mm，过渡圆弧至管端直径14.68mm，制得粗坯金属波纹管。
7.根据权利要求3所述的一种耐高压金属软管的制备方法，其特征在于，步骤(5)中机械性能定型：向经步骤(4)处理后的金属波纹管内灌入工业润滑剂，并置于－15℃下进行冷冻处理2.5小时。
8.根据权利要求3所述的一种耐高压金属软管的制备方法，其特征在于，步骤(6)中清洗：取出步骤(5)冷冻处理后的金属波纹管，收集管内的工业润滑剂循环使用，用质量浓度为2.5％的硫酸水溶液清洗金属波纹管，干燥后即可制得。
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