CN107654740A - 一种三层冶金复合管及其加工方法 - Google Patents

一种三层冶金复合管及其加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三层冶金复合管及其加工方法,属于冶金复合管领域,包括外覆层管坯、基层管坯以及内覆层管坯,且外覆层管坯与基层管坯、基层管坯与内覆层管坯间分别于两端的端面处焊接;基层管坯的一端设置有三通通孔,且外覆层管坯与基层管坯间的缝隙和基层管坯与内覆层管坯间的缝隙通过三通通孔与外界连通。本发明通过三通通孔进行抽真空处理,抽真空后密封管坯,使覆层管坯与基层管坯、基层管坯与内覆层管坯间的缝隙成真空状态,因此,不仅可以在加热过程中,避免缝隙内残留的空气氧化结合面;同时,还可以在管坯轧制时,避免轧制的成品管出现空鼓不贴合区。

Description

一种三层冶金复合管及其加工方法
技术领域
本发明涉及冶金复合管技术领域,具体而言,涉及一种三层冶金复合管及其加工方法。
背景技术
三层冶金复合管是由外层功能金属+中间层普碳钢或低、中、高合金钢+内层功能金属构成,功能金属管层(统称覆层金属)主要是为了满足耐腐蚀、耐磨、导电、导热等环境要求的金属合金,覆层金属的厚度可根据需要确定,一般为管壁厚度的1/3,相比纯材金属管可节省用量65%以上,内覆层金属与外覆层金属可以是同种材质也可以为非同材质的;中间层普碳钢或低、中、高合金钢统称基层金属,主要是满足管道设计强度的要求。基、覆层金属的组合实现金属材料的优势互补,在保证原基管各项性能的基础上,提高了管道的耐腐蚀性、耐磨性等,可延长了管道的使用寿命,节省合金元素,降低工程造价。
目前,冶金复合管的研究主要集中在双层冶金复合管,而关于三层冶金复合管及其加工方法的研发仍然存在空白。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目的在于提供一种三层冶金复合管及其加工方法,以填补冶金复合管的技术空缺,实现三层无缝冶金复合管的加工生产。
本发明所采用的技术方案为:
一种三层冶金复合管,包括由外到内依次装配的外覆层管坯、基层管坯以及内覆层管坯,且所述外覆层管坯与所述基层管坯、所述基层管坯与所述内覆层管坯间分别于两端的端面处焊接;所述基层管坯的一端设置有三通通孔,且所述外覆层管坯与所述基层管坯间的缝隙和所述基层管坯与所述内覆层管坯间的缝隙通过所述三通通孔与外界连通。
进一步,所述三通通孔开设于所述基层管坯的一端,且三通通孔的三个孔口分别位于所述基层管坯的外侧壁、内侧壁和管口端面处。
进一步,所述外覆层管坯的端面内边缘、所述基层管坯的端面内边缘和外边缘以及所述内覆层管坯的端面外边缘分别设置有用于焊接的倒角。
进一步,所述基层管坯的长度小于所述外覆层管坯和所述内覆层管坯的长度,并于所述基层管坯的两端分别形成第一凹部和第二凹部;所述基层管坯包括与所述外覆层管坯和所述内覆层管坯的两端端面焊接的第一侧面封板和第二侧面封板;所述第一侧面封板设置于所述第一凹部处;所述第二侧面封板设置于所述第二凹部处,并与所述基层管坯的管口端面留有间隙;所述第二侧面封板设置有通孔,且所述通孔与所述间隙连通,并形成所述三通通孔。
进一步,所述侧面封板、所述外覆层管坯和所述内覆层管坯采用同种材质制成。
进一步,所述三通通孔连接有用于接真空泵的真空管。
进一步,所述外覆层管坯与所述基层管坯过盈配合,所述所述基层管坯与所述内覆层管坯过盈配合。
基于上述三层冶金复合管,本发明还提供了一种三层冶金复合管的加工方法,其包括以下步骤:
(1)基层管坯预制:在基层管坯的一端设置三通通孔;
(2)管坯装配:将基层管坯与外覆层管坯和内覆层管坯进行装配,并将所述外覆层管坯与所述基层管坯间的缝隙和所述基层管坯与所述内覆层管坯间的缝隙通过所述三通通孔与外界连通;
(3)管坯封焊:在所述外覆层管坯与所述基层管坯的两端端面、所述所述基层管坯与所述内覆层管坯的两端端面分别进行相应焊接;
(4)三层冶金复合管真空处理:将三通通孔与外界抽真空装置连通进行抽真空处理,并于抽真空处理完成后密封管坯;
(5)轧制:将经步骤(4)处理后的三层冶金复合管依次通过加热炉以及轧管机进行轧制。
进一步,步骤(1)中,基层管坯预制具体包括以下步骤:在基层管坯的一端钻取三通通孔,其中,三通通孔的三个孔口分别位于所述基层管坯的外侧壁、内侧壁和管口端面处。
进一步,步骤(1)中,基层管坯预制具体包括以下步骤:在基层管坯的两端端面分别设置第一侧面封板和第二侧面封板;其中,基层管坯的长度小于外覆层管坯和内覆层管坯的长度;所述第一侧面封板和所述第二侧面封板的形状均与所述基层管坯的端面形状相匹配,且所述第二侧面封板设置有通孔;所述第二侧面封板的内侧面与所述基层管坯的端面间留有间隙,且所述通孔与所述间隙连通,形成所述三通通孔。
本发明的有益效果:
本发明所提供的三层冶金复合管及其加工方法,通过三通通孔进行抽真空处理,抽真空后密封管坯,使覆层管坯与基层管坯、基层管坯与内覆层管坯间的缝隙成真空状态,因此,不仅可以在加热过程中,避免缝隙内残留的空气氧化结合面;同时,还可以在管坯轧制时,避免轧制的成品管出现空鼓不贴合区。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中所述的三层冶金复合管的结构示意图;
图2为实施例2中所述的三层冶金复合管的结构示意图。
图中标记为:
外覆层管坯101,基层管坯102,内覆层管坯103,倒角104,三通通孔105,第一侧面封板106,第二侧面封板107,通孔108。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式,都属于本发明所保护的范围。
实施例1
如图1所示,本实施例提供了一种三层冶金复合管,其包括由外到内依次装配的外覆层管坯101、基层管坯102以及内覆层管坯103,且外覆层管坯101与基层管坯102、基层管坯102与内覆层管坯103分别过盈配合。
其中,外覆层管坯101与基层管坯102、基层管坯102与内覆层管坯103间分别于两端的端面处焊接;基层管坯102的一端开有三通通孔105,且三通通孔105的三个孔口分别位于基层管坯102的外侧壁、内侧壁和管口端面处。
外覆层管坯101与基层管坯102间的缝隙和基层管坯102与内覆层管坯103间的缝隙通过三通通孔105与外界连通。
因此,基于上述结构的三层冶金复合管,通过将三通通孔105与外界的抽真空装置连通进行抽真空处理,将外覆层管坯101与基层管坯102间的缝隙和基层管坯102与内覆层管坯103间的缝隙内的空气抽离,然后密封管坯,使管坯间的缝隙形成真空状态,不仅可以在加热过程中,避免缝隙内残留的空气氧化结合面;同时,还可以在管坯轧制时,避免轧制的成品管出现空鼓不贴合区。
作为本实施例的一种优选方案,外覆层管坯101的端面内边缘、基层管坯102的端面外边缘和端面内边缘以及内覆层管坯103的端面外边缘分别设置有用于焊接的倒角104,从而通过倒角104可以提高端面处缝焊的焊接强度。
优选地,三通通孔105位于基层管坯102的管口端面的孔口处焊接有真空管,通过真空管便于三通通孔105与外界抽真空装置的连接。
根据上述三层冶金复合管,本实施例还提供了一种三层冶金复合管的加工方法,其具体包括以下步骤:
(1)基层管坯102预制:在距基层管坯102的一端钻取一个T型的三通通孔105;其中,三通通孔105的三个孔口分别位于所述基层管坯102的外侧壁、内侧壁和管口端面处;
(2)管坯表面处理:对外覆层管坯101的内表面、基层管坯102的内表面和外表面以及内覆层管坯103的外表面进行机械加工至露出新鲜金属表层;同时,在外覆层管坯101的端面内边缘、基层管坯102的端面内边缘和外边缘以及和内覆层管坯103的端面外边缘分别设置倒角104,从而通过设置的倒角104结构可以增加缝焊的焊缝强度;
(3)待复合面清洗:对机加工好的外覆层管坯101的内表面、基层管坯102的内表面和外表面以及内覆层管坯103的外表面采用无水酒精去油污清洗和/或其他方法进行清洗;
(4)过盈配合:将内覆层管坯103采用液氮或液氧低温处理,与基层管坯102装配;再将组装完成的管坯整体采用液氮或液氧低温处理,与外覆层管坯101装配,待温度升高至室温后达到过盈配合;
(5)管坯封焊:采用熔化焊接的方式于倒角104处进行封焊焊接,并形成封焊焊缝;其中,封焊焊缝的宽度20~25mm,深度≧25mm;
(6)管坯真空处理:在三通通孔105位于基层管坯102的管口端面的孔口处焊接一个无缝真空管,真空管与外界的真空泵连接进行抽真空处理,真空度达到1.0×10-3Pa后密封管坯;
(7)加热轧制:将制备好的三层真空管坯(外覆层管坯101、基层管坯102以及内覆层管坯103)先经加热炉加热,再经轧管机轧制;优选地,带真空管的一端后进轧管机;
(8)后处理:将经轧管机轧制完成的三层真空管坯再依次经定(减)径、冷却、矫直、探伤、标记、入库步骤,制备成相应规格的成品。
本实施例中的三层冶金复合管及其加工方法优选适用于内覆层管坯103、外覆层管坯101是不锈钢系列、镍及镍基合金系列和铜及铜合金系列的同质或者异质结构,例如,内覆层管坯103材质为不锈钢系列,外覆层管坯101同为不锈钢系列的同质结构;或者内覆层管坯103材质为不锈钢系列,外覆层管坯101为镍及镍基合金系列或铜及铜合金系列的异质结构。
实施例2
如图2所示,本实施例提供了一种三层冶金复合管,其包括由外到内依次装配的外覆层管坯101、基层管坯102以及内覆层管坯103,且外覆层管坯101与基层管坯102、基层管坯102与内覆层管坯103分别过盈配合。
其中,外覆层管坯101与基层管坯102、基层管坯102与内覆层管坯103间分别于两端的端面处焊接;外覆层管坯101的长度和内覆层管坯103的长度相等;基层管坯102的长度小于外覆层管坯101和内覆层管坯103的长度,并于基层管坯102的两端分别形成第一凹部和第二凹部。
基层管坯102包括与外覆层管坯101和内覆层管坯103的两端端面焊接的第一侧面封板106和第二侧面封板107;第一侧面封板106设置于第一凹部处;第二侧面封板107设置于第二凹部处,并与基层管坯102的管口端面留有间隙;第二侧面封板107设置有通孔108,且通孔108与间隙连通,并形成三通通孔105;第一侧面封板106和第二侧面封板107的形状为环形。
外覆层管坯101与基层管坯102间的缝隙和基层管坯102与内覆层管坯103间的缝隙通过三通通孔105与外界连通。
优选地,第一侧面封板106和第二侧面封板107的外侧环面的外边缘和内边缘均设置有倒角104,提供其与外覆层管坯101和内覆层管坯103的两端端面的缝焊的焊接强度。
同时,三通通孔105位于第二侧面封板107的外侧面的孔口处焊接有真空管,通过真空管便于三通通孔105与外界抽真空装置的连接。
基于上述三层冶金复合管,本发明还提供了一种三层冶金复合管的加工方法,其包括以下步骤:
(1)基层管坯102预制:对基层管坯102进行加工;其中,外覆层管坯101与内覆层管坯103的长度一致,并大于基层管坯102的长度,为20mm;同时,在基层管坯102的两端分别设置厚度为10mm第一侧面封板106和第二侧面封板107,且第一侧面封板106和第二侧面封板107的形状均为环形,其外环直径为外覆层管坯101的内径减去1mm,内环直径为内覆层管坯103的外径加上1mm;第二侧面封板107设置有通孔108,且通孔108与基层管坯102端面和第二侧面封板107之间的间隙连通,形成三通通孔105;优选地,第一侧面封板106和第二侧面封板107的外侧环面的外边缘和内边缘均设置有45°的倒角104;
(2)管坯表面处理:外覆层管坯101的内表面、内覆层管坯103的外表面、基层管坯102的外表面和内表面均采用机械加工至露出新鲜金属表层;
(3)待复合面清洗:对机加工好的外覆层管坯101的内表面、基层管坯102的内表面和外表面、内覆层管坯103的外表面采用无水酒精去油污清洗和/或其他去油污方法进行清洗;
(4)过盈配合:将内覆层管坯103采用液氮或液氧低温处理,与基层管坯102装配,两端预留10±2mm的长度;再将组装完成的管坯整体采用液氮或液氧低温处理,与外覆层管坯101装配,两端预留10±2mm的长度,温度达室温后实现过盈配合;之后将第一侧面封板106和第二侧面封板107分别设置于基层管坯102的两端端面处,并采用氩弧焊点焊固定;
(5)管坯真空处理:在通孔108的外侧的孔口处焊接一个钛质无缝真空管,真空管与外界的真空泵连接进行抽真空处理,真空度达到1.0×10-3Pa后密封管坯;
(6)加热轧制:将制备好的三层真空管坯先经加热炉加热,再经轧管机轧制;优选地,带真空管的一端后进轧管机;
(7)后处理:将经轧管机轧制完成的三层真空管坯再依次经定(减)径、冷却、矫直、探伤、标记、入库步骤,制备成相应规格的成品。
本实施例中的三层冶金复合管及其加工方法适用于内覆层管坯103、外覆层管坯101是不锈钢系列、镍及镍基合金系列和铜及铜合金系列的同质或者异质结构。
更优选地,适用于外覆层管坯101和内覆层管坯103为钛及钛合金系列的同质结构,且第一侧面封板106和第二侧面封板107的材质与外覆层管坯101以及内覆层管坯103的材质一致,从而避免外覆层管坯101和内覆层管坯103的钛及钛合金系列材质在与基层管坯102的普碳钢或低、中、高合金钢材质焊接时形成脆性焊缝,更好地提高焊接效果。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种三层冶金复合管,其特征在于,包括由外到内依次装配的外覆层管坯、基层管坯以及内覆层管坯,且所述外覆层管坯与所述基层管坯、所述基层管坯与所述内覆层管坯间分别于两端的端面处焊接;所述基层管坯的一端设置有三通通孔,且所述外覆层管坯与所述基层管坯间的缝隙和所述基层管坯与所述内覆层管坯间的缝隙通过所述三通通孔与外界连通。
2.根据权利要求1所述的三层冶金复合管,其特征在于,所述三通通孔开设于所述基层管坯的一端,且三通通孔的三个孔口分别位于所述基层管坯的外侧壁、内侧壁和管口端面处。
3.根据权利要求2所述的三层冶金复合管,其特征在于,所述外覆层管坯的端面内边缘、所述基层管坯的端面内边缘和外边缘以及所述内覆层管坯的端面外边缘分别设置有用于焊接的倒角。
4.根据权利要求1所述的三层冶金复合管,其特征在于,所述基层管坯的长度小于所述外覆层管坯和所述内覆层管坯的长度,并于所述基层管坯的两端分别形成第一凹部和第二凹部;所述基层管坯包括与所述外覆层管坯和所述内覆层管坯的两端端面焊接的第一侧面封板和第二侧面封板;所述第一侧面封板设置于所述第一凹部处;所述第二侧面封板设置于所述第二凹部处,并与所述基层管坯的管口端面留有间隙;所述第二侧面封板设置有通孔,且所述通孔与所述间隙连通,并形成所述三通通孔。
5.根据权利要求4所述的三层冶金复合管,其特征在于,所述侧面封板、所述外覆层管坯和所述内覆层管坯采用同种材质制成。
6.根据权利要求1任一项所述的三层冶金复合管,其特征在于,所述三通通孔连接有用于接抽真空装置的真空管。
7.根据权利要求6所述的三层冶金复合管,其特征在于,所述外覆层管坯与所述基层管坯过盈配合,所述所述基层管坯与所述内覆层管坯过盈配合。
8.一种权利要求1-7任一项所述的三层冶金复合管的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)基层管坯预制:在基层管坯的一端设置三通通孔;
(2)管坯装配:将基层管坯与外覆层管坯和内覆层管坯进行装配,并将所述外覆层管坯与所述基层管坯间的缝隙和所述基层管坯与所述内覆层管坯间的缝隙通过所述三通通孔与外界连通;
(3)管坯封焊:在所述外覆层管坯与所述基层管坯的两端端面、所述所述基层管坯与所述内覆层管坯的两端端面分别进行相应焊接;
(4)三层冶金复合管真空处理:将三通通孔与外界抽真空装置连通进行抽真空处理,并于抽真空处理完成后密封管坯;
(5)轧制:将经步骤(4)处理后的三层冶金复合管依次通过加热炉以及轧管机进行轧制。
9.根据权利要求8所述的三层冶金复合管的加工方法,其特征在于,步骤(1)中,基层管坯预制具体包括以下步骤:在基层管坯的一端钻取三通通孔,其中,三通通孔的三个孔口分别位于所述基层管坯的外侧壁、内侧壁和管口端面处。
10.根据权利要求8所述的三层冶金复合管的加工方法,其特征在于,步骤(1)中,基层管坯预制具体包括以下步骤:在基层管坯的两端端面分别设置第一侧面封板和第二侧面封板;其中,基层管坯的长度小于外覆层管坯和内覆层管坯的长度;所述第一侧面封板和所述第二侧面封板的形状均与所述基层管坯的端面形状相匹配,且所述第二侧面封板设置有通孔;所述第二侧面封板的内侧面与所述基层管坯的端面间留有间隙,且所述通孔与所述间隙连通,形成所述三通通孔。
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