CN111853409A - 一种具有不同形变强化层的波纹管 - Google Patents

一种具有不同形变强化层的波纹管 Download PDF

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Abstract

一种具有不同形变强化层的波纹管，对多层套合的波纹管管坯进行液压波纹成型，位于最内层和最外层的波纹管管坯不进行初始强化，在最外层和最内层之间的波纹管管坯进行初始强化，初始强化的过程为，将波纹管管坯进行均匀的轴向拉伸和/或周向拉伸。本技术合理利用波纹管管坯的预应变强化技术，提高波纹管的承压能力，即与常规结构波纹管相比较，所设计的波纹管具耐应力腐蚀性能及较高的承压强度。

Description

一种具有不同形变强化层的波纹管
技术领域
本发明属于管道补偿领域，具体说的是一种具有不同形变强化层的波纹管。
背景技术
多层结构的波纹管通过每层管坯焊接卷圆后套装完成，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，模具合模后，释放弹性回弹后完成成形。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。对于大直径的波纹管成形而言，材料的形变率会比小直径波纹管小，因此波纹管的成形对于大直径波纹管材料的强化作用是有限的，其没有将材料强度强化的潜力发挥到位。
另一方面，材料在应力和腐蚀环境的共同作用下有应力腐蚀倾向，应力腐蚀是应力和腐蚀介质环境共同作用的结果，高应力状态或高残余应力状态的零件，在与腐蚀介质接触的环境条件下，应力腐蚀敏感性高。因此在应力腐蚀环境条件下，波纹管与介质接触层应当具有较低的应力及较低的残余应力。
发明内容
为进一步发挥材料冷成形的强化作用及降低波纹管在波纹管在腐蚀环境下的敏感性，本发明提供一种具有不同形变强化层的波纹管，合理利用波纹管管坯的预应变强化技术，提高波纹管的承压能力，即与常规结构波纹管相比较，所设计的波纹管具耐应力腐蚀性能及较高的承压强度。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种具有不同形变强化层的波纹管，对多层套合的波纹管管坯进行液压波纹成型，位于最内层和最外层的波纹管管坯不进行初始强化，在最外层和最内层之间的波纹管管坯进行初始强化，初始强化的过程为，将波纹管管坯进行均匀的轴向拉伸和/或周向拉伸。
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连接在可拆除的法兰组件上，通过机械拉动两端的法兰组件实现轴向拉伸。
在横向拉伸时，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管坯纵向拉伸。
本发明有益效果是：所发明为未预应变层与预应变层组合的波纹管，波纹管管坯未进行初始强化的预应变层强度稍低，应力腐蚀敏感度低；波纹管管坯经初始强化的预应变层经过二次强化，提高了波纹管的整体承压能力，节约材料使用量。具有不同形变强化层能满足整体承压能力，又能满足腐蚀敏感度低的要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的波纹管成型流程图；
图3为现有技术的液压装置的结构示意图；
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，8、未初始强化层，9、初始强化层。
具体实施方式
一种具有不同形变强化层的波纹管，对多层套合的波纹管管坯进行液压波纹成型，位于最内层和最外层的波纹管管坯不进行初始强化，在最外层和最内层之间的波纹管管坯进行初始强化，初始强化的过程为，将波纹管管坯进行均匀的轴向拉伸和/或周向拉伸。如图1所示，最外层和最内层的波纹管管坯为未初始强化层，最中层的波纹管管坯为初始强化层。初始强化层为强度基层，只承压，与腐蚀性介质接触层为非初始强化层。非初始强化层，可单独处于内层或外层，或者同时布置于内、外层。如当内、外同时存在腐蚀介质环境，如内部为管道介质，外部为潮湿大气酸雨环境等。
如需制作最内层和最外层之间的直径为4m的波纹管管坯，可采用直径为3.8m的原波纹管管坯进行成型，不仅可以节省材质，比采用直径为4m的原波纹管坯屈服强度更大。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所示。
在最外层和最内层之间的波纹管管坯初始强化后的长度与不进行初始强化的波纹管管坯相等。三层相同相度的波纹管管坯套合在一起后方便进行液压波纹成型，成型为具有不同形变强化层的波纹管。
如图2所示，本发明为一种具有不同形变强化层的波纹管，通过增加波纹管管坯初始强化工艺，波纹管管坯（包含管坯焊缝）实现整体强化，使得成形后与未经过初始强化的波纹管管坯套合后再经过二次强化，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。包括三种初始强化方法，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。
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轴向拉伸。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，周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3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。

Claims (4)

1.一种具有不同形变强化层的波纹管，其特征在于：对多层套合的波纹管管坯进行液压波纹成型，位于最内层和最外层的波纹管管坯不进行初始强化，在最外层和最内层之间的波纹管管坯进行初始强化，初始强化的过程为，将波纹管管坯进行均匀的轴向拉伸和/或周向拉伸。
2.如权利要求1所述的一种具有不同形变强化层的波纹管，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2所述的一种具有不同形变强化层的波纹管，其特征在于：波纹管管坯的轴向两端分别连接在可拆除的法兰组件上，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所述的一种具有不同形变强化层的波纹管，其特征在于：在横向拉伸时，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管坯周向拉伸。
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