CN1073896C - 柔性滚压双金属管及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业民用内防腐管道加工技术具体地说是提供一种柔性滚压双金属管及生产方法，该方法使非冶金结合的双金属管内外管的贴合不受管长限制和外管内壁尺寸波动、形位公差及工装定位偏差影响，彻底消除间隙，达到一定粗糙状态下均匀一致的大过盈量结合。其主要特征是：对管内壁进行液压的周向分布滚压元件能随时自动进行径向位移补偿且滚压力保持稳定。该方法同样可用于冶金结合双金属管生产及内壁加工硬化耐磨金属管的生产。

Description

柔性滚压双金属管及其生产方法

本发明涉及工业民用各类管道加工技术，具体地说，提供一种柔性滚压双金属管及生产方法，该方法也可用于内壁加工硬化耐磨金属管生产。

双金属管(也称为金属复合管或衬里管)，是工业，民用各类管道防介质腐蚀或防介质被污染迫切需要的产品，可用于取代不锈钢等耐蚀贵金属管和腐蚀严重的碳钢管，大大降低工程造价和大幅度提高管道寿命。但是，目前双金属管的生产工艺很不成熟。以爆炸复合板卷管焊纵缝生产冶金结合双金属管，工艺复杂成本高且小口径长管至今很难加工；对非冶金结合双金属管，使用中的主要问题是内管的热态失稳，即内管在热应力间隙气体压力作用下会发生起泡、塌瘪，甚至整体脱壳堵塞管道，造成重大事故。因此，消除间隙气体使内管与外管密切结合，最好是过盈结合是加工工艺的关键。但是，目前各种加工工艺(例如拔制和刚性旋压)均受管长限制不能适应外管坯内径的尺寸波动形位公差(不圆度、不直度、直径轴向波动)和工装定位偏差，既不能保证完全消除间隙，又易擦伤内管金属，并且薄壁内管无法加工。此外，生产速度慢，驱动功率高也是其难以克服的缺陷。

针对以上工艺现状，本发明者提供了一种《可用于双金属管生产的机械滚压装置(专利号ZL95217289.5)。但是该装置作为一种结构，一种实用新型，不能包括本发明涵盖的更多形式的结构，也不能包括本发明方法的应用方式和多种用途，更不能包括新型双金属管的优质性能。

在工业生产中，有很多管道需要抗介质磨损，而耐磨材料又常常性脆不抗冲击，也不易焊接，采用滚压工艺使金属管内壁加工硬化可以大大提高管道抗磨性能，但因为缺少加工手段未能引起工业界的注意。

本发明的目的是：提供一种双金属管的加工方法，该方法既可以生产过盈结合的双金属管，并辅之以完善的管接头结构形式，又可生产冶金结合的双金属管，同时还能生产内壁加工硬化耐磨金属管。

本发明的技术方案是：

以液压胀形或其他现有工艺方法使双金属管内外管达到小间隙松配合，内外管的密切结合通过管内壁的滚压过程完成且周向分布的滚压元件能随时自动进行径向位移补偿，同时滚压力保持稳定或基本稳定。

滚压装置由滚压元件，元件载体，传递流体压力并能进行密封的零部件或硬弹簧为主要要素构成。

在要求内外管为冶金结合时，滚压过程在高温下进行。在内管材料比外管热膨胀系数大的情况下，可在冷却过程中和冷却后再进行一次或多次滚压。

内管管端部与外管基体进行封焊。

内管管端也可与管接件进封焊，管接件可与外管基体焊接或在安装中以其他方式夹固。

滚压方法可对易加工硬化的金属管内壁进行。

本发明的技术优势在于：由于滚压元件能随时自动进行径向位移补偿，采用液压方式又可调节滚压力参数保持滚压力稳定和吸振，因此，既可以适应双金属管外管内壁的尺寸波动和形位公差，保证不出现内外管之间隙，又可以保证内管壁厚的均匀一致；同时，局部连续滚压摩擦阻力小，驱动功率低，不会擦伤和破坏内管金属，因而可以生产内管很薄(如0.3mm)的双金属管。如果采用冷却措施，滚压过程可以快速进行，有很高的生产率。

以此滚压工艺生产的双金属管，由于滚压元件的周向分布使外管胀大，滚压的结果使内管周向延长，因此使内外管之间为一定粗糙度的各个局部均匀一致的大过盈量结合，可有效地防止内管热态失稳失效的发生。

以此滚压方式在高温下进行滚压，可以将热轧复合板的加工工艺引入复合管材的加工，使内外管达到扩散焊冶金结合，考虑到内管热膨胀系数可能大于外管，在冷却收缩中产生拉应力，在冷却过程中和冷却之后再进行一至多次后续滚压可以消除这种应力，使内管仍处在压缩应力状态下。

以此方法生产的双金属管，由于内管处在压应力和加工硬化状态下，端部密封焊缝及滚压挤压工艺处理，实际管接缝先焊内部进行冷却，再焊外部冷却后形成对内部焊缝的挤压，抗磨、抗应力腐蚀和局部腐蚀能力增强。

以此方法生产的双金属管，由于内管端部与外管基体进行封焊，可以有效防止个别管段意外泄漏造成失稳破坏的扩展。

以此方法生产的双金属管，由于采用一般较厚的管接件，为利用现有各种管接头形式或焊接形式提供了方便，同时也提高了接头抗局部腐蚀能力，解决了内管较薄(如0.3mm)时的内管连接问题。

以此方法用于金属管的内壁滚压，可使金属管的内壁产生加工硬化，提高抗磨能力，是一种廉价的工艺处理方式。

以下结合附图说明本发明的实施例：

图中各零件的名称如下：1、外管；2、内管；3、长杆；4、滚压头；5、液压管；6、冷却液进口；7、滚压头体；8、螺栓；9、密封胎；10、滚珠座；11、滚珠；12、限位结构；13、管接件；14、粗定位结构；15、焊缝

图1为滚压原理图，图2为滚压结构图，图3为双金属管端部结构。

首先说明滚压结构。图2中滚珠11为滚压元件，滚珠座10为元件载体，密封胎9与液压管5及其联接件组合成传递流体压力的零部件。除此外，滚压头体7上，冷却润滑液通道(图中未标出，包括6)，粗定位结构14和限位结构12各有其重要作用。

在实用新型(ZL95217289.5)中，滚压元件为滚柱，滚柱的形状为一般轴对称回转体且其轴线相对滚压头体7轴截面有小交角。可以取消这种交角，将滚柱及其附加部件延至很长。

在实际操作中，将流体压力施加之后，利用驱动机构使松配合的双金属管与滚压元件产生相对滚动滚压过程就可进行。轴向进动本例采用机械加电气调速实现，也可采用(ZL95217289.5)的自进方式或步进方式。

双金属管的生产过程，对外管坯内壁，可以采用一般内涂料防腐的预处理工艺，内管管坯纵焊缝最好经过探伤，在套装经过液压胀形达到内外管松配合后进行滚压，最后处理端部结构。对密切过盈结合的双金属管，其结合的稳定性取决于内管的力学状态，所以彻底除去致密氧化皮并不重要，重要的是保证外管内壁曲面连续不内凸，结合面上不残存使用温度下易汽化的物质。

对冶金结合的双金属管，由于滚压过程在高温下进行，要选择耐热的滚压结构材料和设计完善的循环冷却系统，减少滚压进行的时间。在内管材料比外管冷却收缩较大时，在冷却过程中和冷却之后，至少要进行一次后续滚压，防止内外管脱壳和消除收缩拉应力。

管接头的形式如图3所示。图3 a接头形式可采用复合板焊接工艺规范，图3b可采用一般焊接，管接件还可以是双层金属法兰或任何现有形式的管接件。

以上描述的滚压方法可对综合性能好，使用广泛的钢管内壁进行，产生硬化层深度达2mm以上，对20^#钢管，内壁硬度提高80％左右。

Claims (7)

1、一种柔性滚压双金属管，与其他双金属管相比，其特征在于，内管壁经过压力稳定且可调的连续局部滚压，处在压应力和均匀、加工硬化状态，其厚度可以选得很薄(如0.3mm)，直径没有限制且在单段长管体上没有双金属复合焊接纵缝和环缝，内外管的结合状态不受管长限制和外管内壁尺寸波动和形位公差及工装定位误差影响，达到一定粗糙状态下各个局部均匀一致的过盈结合或冶金结合。

2、一种双金属管的生产方法，其特征在于：一般先通过液压胀形或其他现有工艺方法使内外管达到小间隙松配合，内外管的密切结合或冶金结合通过对管内壁的滚压过程完成且周向分布的滚压元件(11)能随时自动进行径向位移补偿同时滚压力保持稳定或基本稳定。

3、以权利要求2所描述的双金属管生产方法，其特征在于；滚压结构以滚压元件(11)，元件载体(10)和传递流体压力的零部件(5)(9)或硬弹簧为主要要素构成。

4、以权利要求2或3所描述的双金属管生产方法，其特征在于，滚压过程在高温下进行，必要时在冷却过程中和冷却之后再进行一次或多次滚压，可使内外管达到冶金结合。

5、以权利要求2或3所描述的双金属管生产方法，其特征在于，内管管端与外管基体进行封焊。

6、以权利要求2或3或4所描述的双金属管生产方法，其特征在于：内管端与管接件(13)进行封焊，管接件(13)可与外管基体焊接或在安装中以其他方式夹固。

7、以权利要求2或3所描述的双金属管生产方法，其特征在于，滚压方法可用于金属管道内壁的加工硬化，生产内壁耐磨金属管。

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