CN111497219B - 钢管弯头内衬的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管弯头内衬的制备方法，所述钢管弯头包括弯头本体和设置在弯头本体两端的弯头法兰，所述制备方法包括制备步骤：橡胶内模管安装、粉末灌装、加压定型、填料灌装、烧结、填料倒出，利用本发明的制备方法制备钢管弯头内衬时，通过向橡胶内模管的管内灌入加压液对型腔中的粉末原料加压定型，加压定型过程中橡胶内模管在压力作用下能够发生一定的形变，使粉末原料被压得更紧实，由于橡胶内模管具有发生弹性形变的能力，再取出橡胶内模管的过程中，不易造成钢管弯头及其内部原料的损坏，在烧结过程中利用填料支撑原料，使得内衬的成型效果好；且加压液和填料均可以反复利用，内衬的制备成本低。

Description

钢管弯头内衬的制备方法

技术领域

本发明涉及大型弯头的防腐工艺，具体涉及一种钢管弯头内衬的制备方法。

背景技术

管道内设防护层有利于管道防腐，直管的防护层制备方式通常有涂覆涂层和制备内衬等方式，但对于钢管弯头，防护层制备的技术难度大，因而现有钢管弯头多采用不锈钢弯头，不仅价格高，防腐性能也比较差。

对于用于油井开采、原油输送的大型钢管弯头，弯头中心线的半径常常达到一米以上，甚至数米，如果利用涂覆的方式形成管内防护层，一方面涂覆面积大，涂覆耗时长，另一方面弯头的内部很难均匀的涂覆，操作难度大；而现有一些钢管弯头在制备内衬时，通常会配置一个内模，通过将内模置入待处理的钢管弯头内，并向内模和钢管弯头之间的间隙中填充内衬原料来制备内衬，内衬定型后，再拔出内模，但现有内衬制备时，为了使内衬可靠定型，内模通常采用钢材等硬度较硬的材料，弯头曲率大时，不易将内模从弯头中取出，而且取出过程中很容易划伤内衬，甚至会划伤钢管内壁，影响防腐性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钢管弯头内衬的制备方法，以避免钢管弯头内衬在制备过程中被划伤，并降低制备难度。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种钢管弯头内衬的制备方法，所述钢管弯头包括弯头本体和设置在弯头本体两端的弯头法兰，所述的制备方法包括：

橡胶内模管安装，所述橡胶内模管在自然状态下呈中空弯管状，所述橡胶内模管安装在待处理的弯头本体内，且完成安装后，所述橡胶内模管的外壁与所述弯头本体的内壁之间形成型腔；

粉末灌装，向所述型腔内填充粉末原料；

加压定型，向橡胶内模管的管内灌入加压液并排出空气，直至橡胶内模管的管内充满加压液，使型腔中的粉末原料在加压液的压力作用下定型贴合在弯头本体的内壁上；

填料灌装，释放橡胶内模管中的加压液，并将橡胶内模管从弯头本体中抽出，向完成加压定型工序的钢管弯头的弯头本体内注入填料，待填料充满弯头本体后，封堵弯头本体的两端；

烧结，对已进行填料灌装的钢管弯头进行烧结，使型腔内的粉末被烧结形成附着在弯头本体的内壁上的内衬；

填料倒出，解除弯头本体两端的封堵，并倒出填料，完成制备；

其中，所述填料的发生晶相变化的最低温度比烧结工序的最高温度高。

在一些实施例中，所述粉末原料为聚四氟乙烯粉末，所述填料为工业盐。

在一些实施例中，所述橡胶内模管的两端同心设置有定位部，所述定位部在自由状态下呈中空锥盘状，且定位部的直径较小的一端与所述橡胶内模管的管端等直径且一体邻接，所述橡胶内模管安装在所述钢管弯头内之后，所述定位部位于所述弯头本体外。

在一些实施例中，橡胶内模管安装完成后，粉末灌装前，在每个弯头法兰上均安装定心法兰，所述定心法兰的中心设置有供橡胶内模管贯穿的中心孔，所述中心孔的直径与所述橡胶内模管的外径匹配，使所述定心法兰封堵在所述型腔的端部，所述定位部伸出所述中心孔外，其中，所述定心法兰上设置有用于将粉末原料填充至所述型腔内的粉末原料灌装槽。

在一些实施例中，所述粉末原料灌装槽沿所述定心法兰的周向均匀分布，各所述粉末原料灌装槽为同心圆弧槽。

在一些实施例中，粉末灌装完成后，加压定型前，拆除定心法兰，并在每个弯头法兰上均安装第一封堵法兰，在安装第一封堵法兰时，对定位部进行翻边处理，使定位部被压在弯头法兰和第一封堵法兰之间，其中，每个第一封堵法兰上均开设有加压液通道，每个加压液通道的外端均安装有管接头；

加压定型时，将其中一个第一封堵法兰的管接头与加压系统的出液管连接，使加压液被灌入橡胶内模管的管内，橡胶内模管中的空气从另一个第一封堵法兰的管接头排出，待加压液充满橡胶内模管的管内之后，利用堵头封堵未连接加压系统的第一封堵法兰的管接头，继续利用加压系统向橡胶内模管的管内注入加压液，直至橡胶内模管的管内压力达到预设压力后停止注入加压液。

在一些实施例中，填料充满弯头本体后，通过第二封堵法兰封堵弯头本体的两端，所述第二封堵法兰和第一封堵法兰具有相同的安装方式和安装尺寸，所述第二封堵法兰为盲法兰。

在一些实施例中，对定位部进行翻边处理前，在弯头法兰和定位部之间置入衬垫，使定位部被第一封堵法兰或所述第二封堵法兰压住时，所述衬垫封堵在所述型腔的延伸线上。

在一些实施例中，所述第一封堵法兰和所述第二封堵法兰均具有塞入橡胶内模管的管内的嵌入部。

在一些实施例中，在进行粉末灌装、填料罐装、烧结时，被处理的钢管弯头被支撑架支撑，所述支撑架上设置有供弯头本体置入的支撑槽，所述支撑槽为与弯头本体的轮廓匹配的弧形凹槽，使钢管弯头被支撑架支撑时，弯头本体的腹部处于整个弯头本体的最低位置。

利用本发明的制备方法制备钢管弯头内衬时，通过向橡胶内模管的管内灌入加压液对型腔中的粉末原料加压定型，加压定型过程中橡胶内模管在压力作用下能够发生一定的形变，使粉末原料被压得更紧实，由于橡胶内模管具有发生弹性形变的能力，在取出橡胶内模管的过程中，不易造成钢管弯头及其内部原料的损坏，在烧结过程中利用填料支撑原料，使得内衬的成型效果好；且加压液和填料均可以反复利用，内衬的制备成本低。

附图说明

图1显示为钢管弯头的结构示意图；

图2显示为本发明的制备方法中粉末罐装工序的示意图；

图3显示为定心法兰的主视图；

图4显示为支撑架的支撑槽与钢管弯头的截面位置关系图；

图5显示为本发明的制备方法中打压定型工序的示意图；

图6显示为图5的局部放大图；

图7显示为本发明的制备方法中填料罐装工序的示意图；

图8显示为本发明的制备方法中烧结工序的示意图。

零件标号说明：

钢管弯头100、弯头本体101、弯头法兰102；

橡胶内模管210、定位部220、型腔230；

定心法兰310、中心孔311、粉末原料灌装槽312、粉末原料320；

第一封堵法兰410、加压液通道411、管接头412、嵌入部413、加压系统420、出液管421；

第二封堵法兰510、填料520；

衬垫600；

支撑架700、支撑槽701。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

结合参见图1至图8，本发明提供一种钢管弯头内衬的制备方法，所述钢管弯头100包括弯头本体101和设置在弯头本体101两端的弯头法兰102，本发明的制备方法包括：

橡胶内模管210安装，所述橡胶内模管210在自然状态下呈中空弯管状，所述橡胶内模管210安装在待处理的弯头本体101内，且完成安装后，所述橡胶内模管210的外壁与所述弯头本体101的内壁之间形成型腔230；

粉末灌装，向所述型腔230内填充粉末原料320；

加压定型，向橡胶内模管210的管内灌入加压液并排出空气，直至橡胶内模管210的管内充满加压液，使型腔230中的粉末原料320在加压液的压力作用下定型贴合在弯头本体101的内壁上；

填料灌装，释放橡胶内模管210中的加压液，并将橡胶内模管210从弯头本体101中抽出，向完成加压定型工序的钢管弯头100的弯头本体101内注入填料520，待填料520充满弯头本体101后，封堵弯头本体101的两端；

烧结，对已进行填料灌装的钢管弯头100进行烧结，使型腔230内的粉末被烧结形成附着在弯头本体101的内壁上的内衬；

填料倒出，解除弯头本体101两端的封堵，并倒出填料520，完成制备；

其中，所述填料520的发生晶相变化的最低温度比烧结工序的最高温度高，使得烧结过程中制造内衬的粉末原料320发生晶相变化成型时，填料520的状态不会发生改变，烧结完成后，可以将填料520倒出。

制备过程中，由于内模采用橡胶内模管210，在加压定型过程中，加压液的压力能够较为均匀的作用在橡胶内模管210的内壁上，使得橡胶内模管210发生一定的弹性变形（管径变大），型腔230变小，粉末原料320在型腔230内的密实度增加，加压定型工序完成后，可以直接将橡胶内模管210从钢管弯头100内取出，橡胶内模管210取出时，由于其具有一定的形变能力，且硬度低，不易损害已被压实的粉末原料320，更不会损伤钢管弯头100；且烧结过程中利用填料520支撑原料，使得已被压实的粉末原料320在烧结过程中能够可靠的成型，最终成型的内衬紧实、均匀，具有良好的耐腐蚀性。本发明的制造方法中，内模采用橡胶内模管210，不仅具有发生弹性形变的能力，也具有一定的支撑能力，使得橡胶内模管210和钢管弯头100之间用于粉末罐装的型腔230形状易于控制，有利于粉末均匀被填充至钢管弯头100的内壁上，有利于提高内衬的成型质量。

在一些实施例中，所述粉末原料320为聚四氟乙烯粉末，所述填料520为工业盐。

在一些实施例中，该加压液可以为水，当然，该加压液也可以采用其他液体。

在一些实施例中，参见图2，所述橡胶内模管210的两端同心设置有定位部220，所述定位部220在自由状态下呈中空锥盘状，且定位部220的小端（定位部直径较小的一端为小端，直径较大的一端为大端）与所述橡胶内模管210的管端一体邻接，所述橡胶内模管210安装在所述钢管弯头100内之后，所述定位部220位于所述弯头本体101外。

在一些实施例中，橡胶内模管210安装完成后，粉末灌装前，在每个弯头法兰102上均安装定心法兰310，所述定心法兰310的中心设置有供橡胶内模管210贯穿的中心孔311，所述中心孔311的直径与所述橡胶内模管210的外径匹配，使所述定心法兰310封堵在所述型腔230的端部，所述定位部220伸出所述中心孔311外，其中，所述定心法兰310上设置有用于将粉末原料填充至所述型腔230内的粉末原料灌装槽312。

填充粉末原料时，粉末原料320通过该粉末原料灌装槽312被灌入型腔230内，该定位部220能够起到防止粉末原料320被灌入橡胶内模管210管内的作用。

在一些实施例中，所述粉末原料灌装槽312沿所述定心法兰310的周向均匀分布，各所述粉末原料灌装槽312为同心圆弧槽，有利于将粉末原料320均匀的填充至型腔230内。

在一些实施例中，粉末灌装完成后，加压定型前，拆除定心法兰310，并在每个弯头法兰102上均安装第一封堵法兰410，在安装第一封堵法兰410时，对定位部220进行翻边处理，使定位部220被压在弯头法兰102和第一封堵法兰410之间，其中，每个第一封堵法兰410上均开设有加压液通道411，每个加压液通道411的外端均安装有管接头412；加压定型时，将其中一个第一封堵法兰410的管接头412与加压系统420的出液管421连接，使加压液被灌入橡胶内模管210的管内，橡胶内模管210中的空气从另一个第一封堵法兰410的管接头412排出，待加压液充满橡胶内模管210的管内之后，利用堵头封堵未连接加压系统420的第一封堵法兰410的管接头412，继续利用加压系统420向橡胶内模管210的管内注入加压液，直至橡胶内模管210的管内压力达到预设压力后停止注入加压液。

由于定位部220呈中空锥盘状，仅需较小的力就能实现定位部220的翻边，且翻边完成后，定位部220能够起到封堵型腔230内粉末原料320的作用。在实际实施过程中，可以选择两个第一封堵法兰410中的任一个的管接头412连接加压系统420，作为入口，另一个第一封堵法兰410的管接头412作为出口。

在实际实施过程中，该加压系统420通常包含储液箱、泵及出液管421，泵将储液箱中的加压液通过出液管421送入橡胶内模管210中。

在一些实施例中，填料520充满弯头本体101后，通过第二封堵法兰510封堵弯头本体101的两端，所述第二封堵法兰510和第一封堵法兰410具有相同的安装方式和安装尺寸，所述第二封堵法兰510为盲法兰，也就是第二封堵法兰510上未设置加压液通道411，使填料520和粉末原料320均被完全被密封在弯头本体101中。由于第二封堵法兰510和第一封堵法兰410的安装方式和安装尺寸一样，在加压定型和填料520灌装工序均可以采用相同的紧固件，有利于节约成本。

在一些实施例中，对定位部220进行翻边处理前，在弯头法兰102和定位部220之间置入衬垫600，使定位部220被第一封堵法兰410或所述第二封堵法兰510压住时，所述衬垫600封堵在所述型腔230的延伸线上。在实际实施过程中，对定位部220翻边时，型腔230端部的粉末原料320容易被部分挤出，导致定位部220被翻折后与弯头法兰102之间具有高差，设置该衬垫600，既有利于填补该高差，也有利于防止粉末原料320在加压定型和烧结过程中从弯头法兰102和定位部220之间溢出，密封效果更好，有利于提升内衬的成型效果。

在一些实施例中，所述第一封堵法兰410和所述第二封堵法兰510均具有塞入橡胶内模管210的管内的嵌入部413，能够在加压定型和烧结过程中对橡胶内模管210起到定心定位的作用，也有利于提升内衬的成型效果。

在一些实施例中，在进行粉末灌装、填料罐装、烧结时，被处理的钢管弯头100被支撑架700支撑，所述支撑架700上设置有供弯头本体101置入的支撑槽701，所述支撑槽701为与弯头本体101的轮廓匹配的弧形凹槽，使钢管弯头100被支撑架700支撑时，弯头本体101的腹部处于整个弯头本体101的最低位置，更便于操作。

在一些实施例中，参见图8，烧结前，可以将完成填料罐装工序的钢管弯头100仍置于支撑架700上，并将支撑架700置于烧结运输小车上，利用烧结运输小车将载有钢管弯头100的支撑架700送入烧结炉；烧结完成后，再利用烧结运输小车将载有钢管弯头100的支撑架700送出烧结炉。

在一些实施例中，加压定型工序中，橡胶内模管210内的压力达到预设值后的保压时间控制在1h左右，预设压力取值范围为：5Mpa±1MPa，实际实施过程中，可以在出液管421上安装压力表，通过压力表测量当前压力值；而烧结的温度控制在200℃±10℃范围内，烧结时间控制在2h左右，有利于内衬的可靠制备。

在一些实施例中，加压定型时，也可以利用该支撑架700将支持钢管弯头100。

在一些实施例中，加压定型时，可以将作为出口的管接头412置于整个钢管弯头100的最高位置，通过判断是否有加压液喷出来判断加压液是否充满橡胶内模管210。

任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种钢管弯头内衬的制备方法，所述钢管弯头包括弯头本体和设置在弯头本体两端的弯头法兰，其特征在于，包括：

橡胶内模管安装，所述橡胶内模管在自然状态下呈中空弯管状，所述橡胶内模管安装在待处理的弯头本体内，且完成安装后，所述橡胶内模管的外壁与所述弯头本体的内壁之间形成型腔；

粉末灌装，向所述型腔内填充粉末原料；

加压定型，向橡胶内模管的管内灌入加压液并排出空气，直至橡胶内模管的管内充满加压液，使型腔中的粉末原料在加压液的压力作用下定型贴合在弯头本体的内壁上；

填料灌装，释放橡胶内模管中的加压液，并将橡胶内模管从弯头本体中抽出，向完成加压定型工序的钢管弯头的弯头本体内注入填料，待填料充满弯头本体后，封堵弯头本体的两端；

烧结，对已进行填料灌装的钢管弯头进行烧结，使型腔内的粉末被烧结形成附着在弯头本体的内壁上的内衬；

填料倒出，解除弯头本体两端的封堵，并倒出填料，完成制备；

其中，所述填料的发生晶相变化的最低温度比烧结工序的最高温度高。

2.根据权利要求1所述的钢管弯头内衬的制备方法，其特征在于：所述粉末原料为聚四氟乙烯粉末，所述填料为工业盐。

3.根据权利要求1所述的钢管弯头内衬的制备方法，其特征在于：所述橡胶内模管的两端同心设置有定位部，所述定位部在自由状态下呈中空锥盘状，且定位部的直径较小的一端与所述橡胶内模管的管端等直径且一体邻接，所述橡胶内模管安装在所述钢管弯头内之后，所述定位部位于所述弯头本体外。

4.根据权利要求3所述的钢管弯头内衬的制备方法，其特征在于：橡胶内模管安装完成后，粉末灌装前，在每个弯头法兰上均安装定心法兰，所述定心法兰的中心设置有供橡胶内模管贯穿的中心孔，所述中心孔的直径与所述橡胶内模管的外径匹配，使所述定心法兰封堵在所述型腔的端部，所述定位部伸出所述中心孔外，其中，所述定心法兰上设置有用于将粉末原料填充至所述型腔内的粉末原料灌装槽。

5.根据权利要求4所述的钢管弯头内衬的制备方法，其特征在于：所述粉末原料灌装槽沿所述定心法兰的周向均匀分布，各所述粉末原料灌装槽为同心圆弧槽。

6.根据权利要求4所述的钢管弯头内衬的制备方法，其特征在于：粉末灌装完成后，加压定型前，拆除定心法兰，并在每个弯头法兰上均安装第一封堵法兰，在安装第一封堵法兰时，对定位部进行翻边处理，使定位部被压在弯头法兰和第一封堵法兰之间，其中，每个第一封堵法兰上均开设有加压液通道，每个加压液通道的外端均安装有管接头；

加压定型时，将其中一个第一封堵法兰的管接头与加压系统的出液管连接，使加压液被灌入橡胶内模管的管内，橡胶内模管中的空气从另一个第一封堵法兰的管接头排出，待加压液充满橡胶内模管的管内之后，利用堵头封堵未连接加压系统的第一封堵法兰的管接头，继续利用加压系统向橡胶内模管的管内注入加压液，直至橡胶内模管的管内压力达到预设压力后停止注入加压液。

7.根据权利要求6所述的钢管弯头内衬的制备方法，其特征在于：填料充满弯头本体后，通过第二封堵法兰封堵弯头本体的两端，所述第二封堵法兰和第一封堵法兰具有相同的安装方式和安装尺寸，所述第二封堵法兰为盲法兰。

8.根据权利要求7所述的钢管弯头内衬的制备方法，其特征在于：对定位部进行翻边处理前，在弯头法兰和定位部之间置入衬垫，使定位部被第一封堵法兰或所述第二封堵法兰压住时，所述衬垫封堵在所述型腔的延伸线上。

9.根据权利要求7所述的钢管弯头内衬的制备方法，其特征在于：所述第一封堵法兰和所述第二封堵法兰均具有塞入橡胶内模管的管内的嵌入部。

10.根据权利要求1所述的钢管弯头内衬的制备方法，其特征在于：在进行粉末灌装、填料罐装、烧结时，被处理的钢管弯头被支撑架支撑，所述支撑架上设置有供弯头本体置入的支撑槽，所述支撑槽为与弯头本体的轮廓匹配的弧形凹槽，使钢管弯头被支撑架支撑时，弯头本体的腹部处于整个弯头本体的最低位置。

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