CN111765313A - 一种钢制90°r型三通 - Google Patents

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Abstract

一种钢制90°r型三通，用于石油、化工、电力等行业管道输送工程。其特征在于：三通支管为弯曲半径为3D的弯管，主管是直管，支管与主管的端口平面垂直，主管和支管是等径或异径，等径三通，支管的内侧弧线和主管的外壁线相切，同时支管的中心圆弧线和主管的轴线相切，异径三通，支管的内侧弧线和主管的外壁线相切，三通直径＞DN400时，采用焊接成型方法，将支管和主管对焊在一起，三通直径≤DN400时，采用挤压成型方法，将管坯放到模具内，再利用挤压机挤压成型，形成三通，三通端部为对焊接头。本三通可降低流体介质在管道内转角处受到的阻力，增大支管流量，减少流体在管道内产生的“气炮”，减少管道振动，降低风险，节省空间。

Description

一种钢制90°r型三通
技术领域
本发明是一种钢制90°r型三通，用于石油、化工、核电、电力、造船、化肥等行业管道输送工程，在管道系统中起连接、变向、分流的作用。
背景技术
目前石油、化工、核电等行业管道运输工程，在增加管路分支时多采用正三通设计，原因是正三通有标准依据，可实现规范化生产，但正三通连接产生的拐点和连接件较多，占用空间大，运输流体需要压力较大，正三通在使用过程中，容易使管道内流体在转角处受阻，既减小了支管流量，又产生“气炮”，造成管道振动。为改善上述问题，河北汇中管道装备有限公司与国内部分公司已经开始了斜三通的研究，并取得了一定成果。
目前已经公开的现有钢制90°r型三通产品和技术方案如下：
发明名称为《一种大弧度PP-R三通管件》，申请号为CN201720920249，申请人为浙江中财管道科技股份有限公司，公开号为CN207179018U，公开日为2018.04.03，该发明公开了一种大弧度PP-R三通管件，其特征在于：其材质为PP-R，端部为承插结构，支管的内通道直径与直管的内通道直径相同，支管为大弧度弯管，支管中心圆弧线的曲率半径与支管内口径的半径之比为(5～6)：1。
发明名称为《大型正、斜三通的锻制工艺》，申请号为CN200910209413，申请人为河北汇中管道装备有限公司，公开号为CN101695739B，公开日为2011.05.18，该发明公开了一种大型正、斜三通的锻制方法，其特征在于：坯料加热后，放入胎膜具内，通过框架式多向模液锻压机，挤压成型大型正、斜三通。
发明名称为《一种新型大径斜三通制作方法》，申请号为CN201710331872，申请人为山东电力建设第一工程公司，公开号为CN107009100A，公开日为2017.08.04，该发明公开了一种新型大径斜三通制作方法，其特征在于：将三通斜支管和三通直母管拼接焊接到一起，形成斜三通产品。
发明名称为《一种用于冷作成形挤压斜三通的装置》，申请号为CN201720543923，申请人为浙江义乌龙祥机械设备有限公司，公开号为CN206689222U，公开日为2017.12.01，该发明公开了一种用于冷作成形挤压斜三通的装置，其特征在于：该装置包括金属管坯、斜三通下模型腔、定位装置、挤压模具和液压系统，并能够实现斜三通的冷作成形。
发明名称为《一种新型斜三通》，申请号为CN201621278318，申请人为山东东方管业有限公司，公开号为CN206191135U，公开日为2017.05.24，该发明公开了一种新型斜三通，其特征在于：该斜三通由超高分子量聚乙烯主管和超高分子量聚乙烯弯支管组成，主管与弯支管连接处的弯支管根部15cm段与主管垂直，成90度直角连接，弯支管根部与主管连接处两边的夹角一致，均为90度直角，弯支管根部15cm以上的部分与主管的夹角，根据需要可以在0-90度范围内任意折弯。
发明名称为《一种斜三通的加工工艺》，申请号为CN201510859948，申请人为河北宏润核装备科技股份有限公司，公开号为CN105252230B，公开日为2017.05.24，该发明公开了一种斜三通的加工工艺，其特征在于：将钢坯件加热后，安装在模具内，在压力机上完成墩粗和冲孔，制成斜三通。
发明名称为《一种45°斜三通》，申请号为CN201520433379，申请人为浙江万家友管业有限公司，公开号为CN204879211U，公开日为2015.12.16，该发明公开了一种45°斜三通，其特征在于：包括主管和呈45°斜向连接在主管上的支管，主管与支管的内径相等，下连接部设有保护板。
发明内容
本发明要解决石油、化工、核电等行业管道输送介质时，管道连接产生的拐点和连接件较多，占用空间大，运输流体需要压力较大，流体介质在管道内的转角处受阻，造成支管流量较少，容易产生“气炮”，造成管道振动的技术问题。
为了解决上述问题，本发明的方案是：一种钢制90°r型三通,包括以下内容：
1、三通支管为弯曲半径为3D的弯管结构，弯曲半径为3D，三通主管是直管的结构；
2、三通支管的端口平面与主管的端口平面垂直，为90°；
3、三通主管和支管是等径或异径；
4、当主管和支管是等径时，支管的内侧弧线和主管的外壁线相切，同时支管的中心圆弧线和主管的轴线相切；
5、当主管和支管是异径时，支管的内侧弧线和主管的外壁线相切；
6、三通公称直径＞DN400时，采用焊接成型方法，将支管和主管对焊在一起，形成90°r型三通；
7、三通公称直径≤DN400时，采用挤压成型方法，将管坯放到模具内，再利用挤压机挤压成型，形成90°r型三通；
8、主管和支管端部为对焊接头，坡口角度为37.5°±2.5°，钝边1.5mm±1mm。
如上所述，本发明是一种钢制90°r型三通，其有益效果在于：
1、钢制90°r型三通可以降低流体介质在管道内的转角处受到的阻力，增大支管流量，减少介质在管道产生的“气炮”，减少管道振动。
2、钢制90°r型三通的成型工艺方案较好，成型效率高，质量好。
3、生产设备和工装要求不复杂，容易实现批量生产。
4、钢制90°r型三通相比于正三通，更节省管道空间，降低管道重量。
5、钢制90°r型三通相比于正三通，可降低管道运行所需压力，降低管道风险，增长管线的使用年限。
6、挤压成型的钢制90°r型三通，产品流线性好，外表美观。
附图说明
图1是本发明钢制90°r型三通的挤压成型结构示意图（a-等径结构，b-异径结构）；
图2是本发明三通的挤压成型过程示意图；
图3是本发明三通的挤压成型模具示意图；
图4是本发明三通的焊接成型结构示意图（a-等径结构，b-异径结构）；
图5是本发明三通的翻边焊接成型结构示意图（a-等径结构，b-异径结构）。
附图标记说明：
1、支管，2、主管，3、相贯线，4、左液压缸，5、左推头，6、模具，61、常规模具，62、改进模具，7、管坯，8、右推头，9、右液压缸，10、上液压缸，11、焊缝，12、翻边焊缝， R、支管的曲率半径，r、支管和主管的过渡内弧。
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明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
参见图1至图5，本发明是一种钢制90°r型三通，包括支管1和主管2，支管1为弯曲半径为3D的弯管结构，弯曲半径为3D，主管2是直管的结构，支管1的端口平面与主管2的端口平面垂直，为90°，主管2和支管1是等径或异径，当主管2和支管1是等径时，支管1的内侧弧线和主管2的外壁线相切，同时支管1的中心圆弧线和主管2的轴线相切，当主管2和支管1是异径时，支管1的内侧弧线和主管2的外壁线相切，当三通公称直径＞DN400时，采用焊接成型方法，将支管1和主管2对焊在一起，形成90°r型三通，当三通公称直径≤DN400时，采用挤压成型方法，将管坯7放到模具内，再利用挤压机挤压成型，形成90°r型三通，主管2和支管1端部为对焊接头，坡口角度为37.5°±2.5°，钝边1.5mm±1mm。
实施例1
挤压成型钢制90°r型三通(直径≤DN400)
（1）模具设计。将模具6中支管的曲率半径R设计为支管1外径的3倍, 支管和主管的过渡内弧r最小值为支管1外径的0.05倍，r最大值为0.1倍的支管1外径+20mm，模具6的上模和下模为对称结构。本实施例中模具6的结构采用的是图3中常规模具61。
（2）选料。管坯7的外径等于主管2的外径，管坯7的壁厚为支管2壁厚的1.8～2倍，根据等重量法，确定管坯7的下料长度。例：φ406.4*9.53的等径三通，选择管坯规格为φ406.4*18，下料长度2000mm。
（3）成型。将模具6的上模和下模固定在挤压机上，将管坯7涂抹上润滑剂放置在下模内，启动上液压缸10，设定挤压机压力参数（例：φ406.4*9.53的等径三通，压力选15MPa～30MPa），将上模和下模压紧，同时启动挤压机左液压缸4和右液压缸9，左推头5和右推头8在左右液压缸的带动下同时压紧管坯7两端面，通过上下模具和左右推头使管坯7处于密封状态，再向管腔内注入高压水（例：φ406.4*9.53的等径三通高压水的压力选25MPa～30MPa），设定挤压机参数，使左液压缸4和右液压缸9推进速度相同，启动液压缸，带动左推头5和右推头8同时推进，在液压缸压力和管坯7内腔高压水压力共同作用下，管坯7将沿模具内腔向支管流动变形，进而形成三通雏形。由于左右推头推进速度相同，三通支管大弧过渡处，材料流动顺畅，支管和主管的过渡内弧r处材料流动受阻，会急速增厚，应力集中变大，此时需要进行消除应力处理后，再冷挤压成型。
（4）机加工。将挤压成型的钢制90°r型三通按照图纸要求进行机加工。
（5）热处理。按照材料标准进行热处理（退火、正火、正火+回火、淬火加回火、固溶），保证成品的硬度、金相、力学性能满足标准要求。
（6）无损检测。按照标准NB/T47013进行100%磁粉或渗透检测。
（7）坡口。采用对接坡口型式，坡口角度为37.5°±2.5°，钝边1.5mm±1mm。
实施例2
挤压成型钢制90°r型三通(直径≤DN400)
（1）模具设计。将模具6中支管的曲率半径R设计为支管1外径的3倍, 支管和主管的过渡内弧r最小值为支管1外径的0.05倍，r最大值为0.1倍的支管1外径+20mm，模具6的上模和下模为对称结构。本实施例中模具6的结构采用的是图3中改进模具62。
（2）选料。管坯7的外径等于主管2的外径，管坯7的壁厚为支管2壁厚的1.8～2倍，根据等重量法，确定管坯7的下料长度。例：φ406.4*9.53的等径三通，选择管坯规格为φ406.4*18，下料长度2000mm。
（3）成型。将模具6的上模和下模固定在挤压机上，将管坯7涂抹上润滑剂放置在下模内，启动上液压缸10，设定挤压机压力参数（例：φ406.4*9.53的等径三通，压力选15MPa～30MPa），将上模和下模压紧，同时启动挤压机左液压缸4和右液压缸9，左推头5和右推头8在左右液压缸的带动下同时压紧管坯7两端面，通过上下模具和左右推头使管坯7处于密封状态，再向管腔内注入高压水（例：φ406.4*9.53的等径三通高压水的压力选25MPa～30MPa），设定挤压机参数，使左液压缸4的推进速度是右液压缸9推进速度的1.5～2倍，启动液压缸，带动左推头5和右推头8同时推进，在液压缸压力和管坯7内腔高压水压力共同作用下，管坯7将沿模具内腔向支管流动变形，进而形成三通雏形。通过控制左右推头的不同速度，避免支管和主管的过渡内弧r处材料厚度急剧增厚，无需再进行消除应力处理，可使冷挤压成型一步到位。
（4）机加工。将挤压成型的钢制90°r型三通按照图纸要求进行机加工。
（5）热处理。按照材料标准进行热处理（退火、正火、正火+回火、淬火加回火、固溶），保证成品的硬度、金相、力学性能满足标准要求。
（6）无损检测。按照标准NB/T47013进行100%磁粉或渗透检测。
（7）坡口。采用对接坡口型式，坡口角度为37.5°±2.5°，钝边1.5mm±1mm。
实施例3
焊接成型90°r型三通(直径＞DN400)
（1）选料。支管1选用弯曲半径为3D的弯管，主管2选用与成品三通主管等外径的直管，长度按照图纸或标准要求，壁厚均与成品三通一样。
（2）成型。按设计尺寸在支管1和主管2上分别开孔，两个开孔大小相互吻合。当主管2和支管1是等径时，支管1的内侧弧线和主管2的外壁线相切，同时支管1的中心圆弧线和主管2的轴线相切；当主管2和支管1是异径时，支管1的内侧弧线和主管2的外壁线相切。在主管和支管的相贯线3处进行焊接，形成焊缝11，焊接采用氩电联焊，即氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面，三通端部距离支管和主管的过渡内弧r处焊缝距离≥300mm。
（3）机加工。将焊接成型的钢制90°r型三通按照图纸要求进行机加工。
（4）无损检测。对焊缝11按照标准NB/T47013进行100%射线检测，角焊缝按照标准NB/T47013进行100%磁粉或渗透检测。
（5）坡口。采用对接坡口型式，坡口角度为37.5°±2.5°，钝边1.5mm±1mm。
实施例4
焊接成型90°r型三通(直径＞DN400)
（1）选料。支管1选用弯曲半径为3D的弯管，主管2选用与成品三通主管等外径的直管，长度按照图纸或标准要求，壁厚均与成品三通一样。
（2）成型。按设计尺寸在支管1和主管2上分别开孔，支管1在r 处开孔需要留150mm的加工余量，将支管1在r 处进行翻边处理， r最小值为支管1外径的0.05倍，r最大值为0.1倍的支管1外径，根据支管1翻边后的尺寸，确定主管2的开孔尺寸并开孔。当主管2和支管1是等径时，支管1的内侧弧线和主管2的外壁线相切，同时支管1的中心圆弧线和主管2的轴线相切；当主管2和支管1是异径时，支管1的内侧弧线和主管2的外壁线相切。在支管翻边与主管开孔结合处进行焊接，形成翻边焊缝12，焊接采用氩电联焊，即氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面，三通端部距离支管和主管的过渡内弧r处焊缝距离≥300mm。
（3）机加工。将焊接成型的钢制90°r型三通按照图纸要求进行机加工。
（4）热处理。按照材料标准进行热处理（退火、正火、正火+回火、淬火加回火、固溶），保证成品的硬度、金相、力学性能满足标准要求。
（5）无损检测。对翻边焊缝12按照标准NB/T47013进行100%射线检测，
（6）坡口。采用对接坡口型式，坡口角度为37.5°±2.5°，钝边1.5mm±1mm。

Claims (10)

1.一种钢制90°r型三通，其特征在于包括以下内容：
（1）、三通支管为弯曲半径为3D的弯管结构，弯曲半径为3D，三通主管是直管的结构；
（2）、三通支管的端口平面与主管的端口平面垂直，为90°；
（3）、三通主管和支管是等径或异径；
（4）、当主管和支管是等径时，支管的内侧弧线和主管的外壁线相切，同时支管的中心圆弧线和主管的轴线相切；
（5）、当主管和支管是异径时，支管的内侧弧线和主管的外壁线相切；
（6）、三通公称直径＞DN400时，采用焊接成型方法，将支管和主管对焊在一起，形成90°r型三通；
（7）、三通公称直径≤DN400时，采用挤压成型方法，将管坯放到模具内，再利用挤压机挤压成型，形成90°r型三通；
（8）、主管和支管端部为对焊接头，坡口角度为37.5°±2.5°，钝边1.5mm±1mm。
2.如权利要求1所述的一种钢制90°r型三通，其特征在于：采用挤压成型方法时，左右推头推进速度相同，三通支管大弧过渡处，材料流动顺畅，支管和主管的过渡内弧处材料流动受阻，急速增厚，应力集中变大，进行消除应力处理后，再冷挤压成型。
3.如权利要求1所述的一种钢制90°r型三通，其特征在于：采用挤压成型方法时，左液压缸的推进速度是右液压缸推进速度的1.5～2倍，避免支管和主管的过渡内弧处材料厚度急剧增厚，无需进行消除应力处理，可使冷挤压成型一步到位。
4.如权利要求1所述的一种钢制90°r型三通，其特征在于：采用焊接成型方法时，在主管和支管的相贯线处进行焊接，形成焊缝，焊接采用氩电联焊，即氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面，三通端部距离支管和主管的过渡内弧处焊缝距离≥300mm。
5.如权利要求1所述的一种钢制90°r型三通，其特征在于：采用焊接成型方法时，在支管翻边与主管开孔结合处进行焊接，形成翻边焊缝，焊接采用氩电联焊，即氩弧焊打底，手工电弧焊填充盖面，三通端部距离支管和主管的过渡内弧处焊缝距离≥300mm。
6.如权利要求1所述的一种钢制90°r型三通，其特征在于：挤压成型方法采用的模具，是支管在模具中间位置的常规模具。
7.如权利要求1所述的一种钢制90°r型三通，其特征在于：挤压成型方法采用的模具，是支管在模具中间偏向支管和主管过渡内弧位置的模具。
8.如权利要求1所述的一种钢制90°r型三通，其特征在于：挤压成型方法采用的模具，模具中支管的曲率半径为支管外径的3倍。
9.如权利要求1所述的一种钢制90°r型三通，其特征在于：挤压成型方法采用的模具，支管和主管的过渡内弧最小值为支管外径的0.05倍，最大值为0.1倍的支管外径+20mm。
10.如权利要求1所述的一种钢制90°r型三通，其特征在于：采用焊接成型方法时，支管在支管和主管的过渡内弧处开孔时留150mm的加工余量，支管进行翻边处理，支管和主管的过渡内弧最小值为支管外径的0.05倍，最大值为0.1倍的支管外径。
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