CN111842587A - 一种预应变强化波纹管的成型方法 - Google Patents

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Abstract

一种预应变强化波纹管的成型方法，对多层波纹管管坯进行预应变强化和液压强化二次强化成型，在预应变强化时，对波纹管管坯进行均匀的轴向拉伸和/或周向拉伸，得到预应变强化波纹管管坯，利用波纹管成型装置对预应变强化波纹管管坯纵向液压成形波纹，完成二次强化。本方法提高大直径波纹管的材料强度，节省成本。

Description

一种预应变强化波纹管的成型方法
技术领域
本发明属于管道补偿领域，具体说的是一种预应变强化波纹管的成型方法。
背景技术
波纹管液压成形整个过程为波纹管管坯在成形力的作用下产生塑性屈服，压机滑块下降，装置合模后，释放弹性回弹后完成成形，如图1所示。
波纹管在塑形成形后，材料的强度提高，材料本体进行了强化，相比较未成形前的管坯而言，材料的屈服强度提高，这是典型的材料加工硬化的结果，图2反应了材料经过一定的塑形变形后，屈服强度从A点提高到了B点，整体强度增加。
对于小直径的波纹管，塑性应变大，成形后的强度高，对于大直径波纹管，由于塑性应变有限，因此成形后材料的强度提高有限，可以变量η间接反映波纹管塑性对强度的影响行为，η=1+h/D，h为波纹管波高，D为波纹管直径，可见直径越大，塑性应变强化对波纹管强度的作用越小。以不锈钢304材料为例，标准给出的屈服强度205MPa，DN300波纹管成形后的屈服强度为417MPa，DN2000波纹管成形后的屈服强度为330MPa。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种预应变强化波纹管的成型方法，从而提高大直径波纹管的材料强度，节省成本。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种预应变强化波纹管的成型方法，对多层波纹管管坯进行预应变强化和液压强化二次强化成型，在预应变强化时，对波纹管管坯进行均匀的轴向拉伸和/或周向拉伸，得到预应变强化波纹管管坯，利用波纹管成型装置对预应变强化波纹管管坯纵向液压成形波纹，完成二次强化。
在轴向拉伸时，从波纹管管坯的轴向两端按相反方向同一大小拉力进行轴向拉伸。
波纹管管坯的轴向两端分别可拆除的连接在法兰组件上，通过机械拉动两端的法兰组件实现轴向拉伸。
在周向拉伸时，从波纹管管坯的内部两侧分别按轴向放置一个柱形拉件，两个柱形拉件贴合波纹管管坯内表面将波纹管管坯撑展，并采用机械拉动两个柱形拉件，按相反方向同一大小拉力进行周向拉伸。
本发明的有益效果是：通过增加波纹管管坯预应变工艺，使得成形后的波纹管材料进行了二次强化，对于大口径的波纹管可以提高成形后材料的强度，从而提高设计许用应力，达到降低材料使用量的目的。
附图说明
图1为现有技术的液压装置的结构示意图；
图2为现有技术成型后的塑性变形对材料强度的影响图；
图3为本发明的波纹管管坯预应变强化的轴向拉伸示意图；
图4为本发明的波纹管管坯预应变强化的周向拉伸示意图；
图5为本发明预应变强化后的波纹管强度提升示意图；
图6为本发明的过程示意图；
图中：1、油压机，2、上模盖，3、中模片，4、波纹管管坯，5、下模盖，6、液压泵，7、初始垫块。
具体实施方式
一种预应变强化波纹管的成型方法，对多层波纹管管坯进行预应变强化和液压强化二次强化成型，在预应变强化时，对波纹管管坯进行均匀的轴向拉伸和/或周向拉伸，得到预应变强化波纹管管坯，利用波纹管成型装置对预应变强化波纹管管坯纵向液压成形波纹，完成二次强化。如需制作直径4m的波纹管，可采用直径为3.8m的管坯进行成型，不仅可以节省材质，比采用直径为4m的管坯一次成型的波纹管屈服强度更大。
首先对波纹管管坯进行初次强化，可采用机械拉伸的方法进行，包含焊缝的强化,可采用两种拉伸方向对波纹管管坯进行与应变强化，管坯轴向和管坯圆周方向，如图3、4所示。采用力F进行拉伸，拉伸变形量为△x,经过预应变强化后的波纹管管坯，再进行液压成形的二次强化，成形后的波纹管均有更高的强度，材料强度由本体强度A点提高到C点，如图5所示。
在轴向拉伸时，从波纹管管坯的轴向两端按相反方向同一大小拉力进行纵向拉伸。
波纹管管坯的轴向两端分别可拆除的连接在法兰组件上，通过机械拉动两端的法兰组件实现纵向拉伸。法兰组件由上法兰和下法兰组成，下法兰为下部筒状结构上部为盘状结构，盘状结构上开设有连接孔，下法兰的筒状结构内腔直径与波纹管管环的外径相等，套设在波纹管管环的外侧，上法兰由下部的筒状结构和上部的盘状结构一体成型，盘状结构上开设有与下法兰盘状结构相对应的连接孔，上法兰的下部筒状结构的外径尺寸与波纹管管坯的内径尺寸一致，将波纹管管坯夹紧在法兰组件之间，通过拉动法兰组件实现对波纹管管坯的轴向拉伸。
在周向拉伸时，从波纹管管坯的内部两侧分别按轴向放置一个柱形拉件，两个柱形拉件贴合波纹管管坯内表面将波纹管管坯撑展，并采用机械拉动两个柱形拉件，按相反方向同一大小拉力进行周向拉伸。柱形拉件的长度要长于波纹管管坯的长度，横向拉伸时采用机械固定柱形拉件的两端进行拉伸，受力更均匀，拉伸更合理。
如图1所示，波纹管液压多波一次成型装置主要由油压机，上模盖，中模片，下模盖，垫块，波纹管管坯及液压泵组成，用自来水作为成型介质。油压机上滑块固定，中模片之间及中模片与上下模盖间加初始垫块防止中模片滑落。向波纹管管坯内腔充水，加压，在内压作用下，波纹管材料产生塑性变形。当塑性变形达到一定程度时，去掉初始垫块，继续充压，同时通过油压机向波纹管施加轴向位移，至各模片相互贴合，波纹管成型完毕。
如图6所示，本发明为一种预应变强化波纹管，通过增加波纹管管坯预应变工艺，波纹管管坯（包含管坯焊缝）实现整体强化，使得成形后再经过二次强化，对于大口径的波纹管可以提高成形后材料强度，提高设计许用应力，从而达到节约材料使用量的目的。包括三种预应变强化方法，方法一：通过轴向均匀拉伸对波纹管管坯进行强化；方法二：通过周向均匀拉伸对波纹管管坯进行强化；方法三：通过轴向均匀拉伸和周向均匀拉伸对波纹管管坯进行强化。根据波纹管所要承压的方向，选择合适方法进行预应变波纹管管坯强化。

Claims (4)

1.一种预应变强化波纹管的成型方法，其特征在于：对多层波纹管管坯进行预应变强化和液压强化二次强化成型，在预应变强化时，对波纹管管坯进行均匀的轴向拉伸和/或周向拉伸，得到预应变强化波纹管管坯，利用波纹管成型装置对预应变强化波纹管管坯纵向液压成形波纹，完成二次强化。
2.如权利要求1所述的一种预应变强化波纹管的成型方法，其特征在于：在轴向拉伸时，从波纹管管坯的轴向两端按相反方向同一大小拉力进行轴向拉伸。
3.如权利要求1所述的一种预应变强化波纹管的成型方法，其特征在于：波纹管管坯的轴向两端分别可拆除的连接在法兰组件上，通过机械拉动两端的法兰组件实现轴向拉伸。
4.如权利要求1所述的一种预应变强化波纹管的成型方法，其特征在于：在周向拉伸时，从波纹管管坯的内部两侧分别按轴向放置一个柱形拉件，两个柱形拉件贴合波纹管管坯内表面将波纹管管坯撑展，并采用机械拉动两个柱形拉件，按相反方向同一大小拉力进行周向拉伸。
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