CN1184722A - 柔性滚压双金属弯头及其生产方法和弯头内壁滚压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业、民用各类管道加工技术,具体地说,是提供一种柔性滚压双金属弯头及其生产方法和专用设备弯头内壁滚压装置。本发明的目的是为了解决双金属弯头热态下使用内金属层发生失稳破坏的问题。其主要技术特征是对双金属弯头内金属层进行过程连续、压力稳定且可调、周向多点对称的局部滚压,使内外金属层达到密切结合。弯头内壁滚压装置还可用于一般金属弯头内壁的加工硬化,提高其耐磨性能。

Description

柔性滚压双金属弯头及其生产方法和弯头内壁滚压装置

本发明涉及工业民用各类管道加工技术，具体地说，是提供一种柔性滚压双金属弯头及其生产方法和专用设备。

双金属管，又称为金属衬里管或复合管，与其管件是工业、民用各类管道防介质腐蚀或防介质被污染迫切需要的产品，可用于取代不锈钢等耐蚀贵金属管和腐蚀严重的碳钢管，大大降低工程造价和大幅度提高管道寿命，同时降低生产成本和节约管道维护费用。目前，经过本发明人的努力，双金属长管长期以来的工艺难题已获解决，已经按照实用新型ZL95217289.5和发明专利97101519.8提供的工艺方法和设备结构做出了加工设备，制造出了合格的长管样品。对小口径长管，为提高加工效率，正在设计多管同步加工的组合设备。但是应当指出，双金属弯头、三通、大小头等管件的加工问题不解决，仍然影响双金属内防腐管道的推广使用。根据理论分析和某些说现场事故的情况，双金属管件虽然通道较短，但双金属层间间隙中的气体和汽化物触发的内金属层热态失稳仍然会造成内金属层的破坏甚至泄漏。

本发明的目的是：提供一种双金属弯头的加工方法及其专用设备弯头内壁滚压装置的设计方案，用以制造具有优质性能的双金属弯头。

本发明的技术方案是：

双金属弯头内外金属层的密切结合通过对内金属层的滚压过程完成且滚压头上周向分布的滚压元件能随时自动进行径向位移补偿同时滚压力保持稳定或基本稳定。

弯头内壁滚压装置的滚压头采用实用新型ZL95217289.5所描述的结构，但滚压元件为滚珠，滚压头装配在弯曲弧杆端部，由带有多个万向接头的多段轴或软轴驱动旋转，在滚压过程中，由机械传动机构完成滚压头相对弯头弯曲中心线的进动。

滚压力由液压提供时，滚压头上需要连接旋转密封零部件。

滚压头也可由直接安装在弯曲弧杆端部上的各类马达驱动。

双金属弯头可用实用新型ZL95217289.5和发明专利97101519.8所提供方法和设备做出的双金属直管进行冷弯制造，必要时，用填充物或芯棒或者芯捧前端加柔性填充物防止内层起皱或塌瘪。

双金属弯头可用双金属直管坯进行热弯，热弯后又出现的层间间隙用弯头内壁滚压装置消除。

在已有弯头内璧衬耐蚀金属层时，先将内层以冲压压入或预制弯管然后液压胀形使内外金属层达到小间隙松配合，然后用弯头内壁滚压装置消除间隙。

双金属三通及类似管件用实用新型ZL95217289.5和发明专利97101519.8所提供的方法和设备做出的双金属直管坯以现有无缝三通复合胀形工艺加工成形，大小头的加工可用冲压方法使内外金属层达到过盈配合。

弯头、三通、大小头的端部内外金属层进行封焊，或内金属层与各种形式的管接件进行封焊，内金属太薄时可采用电阻环缝焊工艺，管接件与外金属层焊接或以其他机械方式夹固。

弯头内壁滚压装置可用于一般单层金属弯头内壁的加工硬化。

本发明的技术优势在于：

1、对机械结合的双金属弯头、三通等管件，其内层金属面上任一点有两个主曲率半径R1、R2，在热状态下使用时内层金属较外层金属热膨胀系数大受到压缩，对应的有两个主压缩应力σ₁、σ₂，σ₁、σ₂与内外层金属的接触压力p平衡，即 $p=\frac{{\mathrm{\σ}}_1}{R_1}\±\frac{{\mathrm{\σ}}_2}{R_2}$

对于热应力，σ₁与σ₂相近。对于弯头，其内侧R₁＜R₂，p恒大于0。假如内层金属离开外层内璧面，如果没有气体或汽化物提供的压力则是不可能平衡压缩热应力的。因此，彻底排除气体、内外金属层之间达到密切结合是可以防止内金属层的热态失稳的。而有气体或汽化物存在于间隙之中的双金属弯头热态使用时内层较薄是不安全的。本发明的方法和设备可以保证内外金属层的密切过盈结合，所以没有失稳的危险。

对于双金属三通管，过渡区的某些点可能不满足R₁＜R₂，但施行点焊或塞焊可防止内金属层的热态失稳。

2、由于双金属弯头内金属层经过滚压处在压应力和均匀加工硬化状态，抗磨、抗应力腐蚀能力增强；由于滚压力可调和稳定，内金属层可以很薄而不会划伤，而且不受外金属层内壁尺寸形位公差影响，可以做到一定粗糙状态下均匀一致的密切结合。

3、弯头内壁滚压装置，既可用于消除内外金属层之间隙，实现密切过盈配合，又可消除冶金结合双金属弯头内层金属的收缩拉应力，还可用于一般弯头的内壁加工硬化。

4、对较大口径的弯头，驱动滚压头旋转的马达可直接与滚压头相连，再联接旋转密封装置，可将旋转部件限于局部区域。此种方式也可作为大口径双金属直管加工装置的等效装置。

5、以内外金属层密切结合的双金属直管坯进行冷弯、热弯和复合胀形加工双金属弯头、三通简单实用，可有效利用现有工艺，理论分析表明冷加工后不会再出现层间间隙。热弯加工后仍可用后续滚压消除内层收缩间隙。

6、接头方式可与双金属直管配套，管接件与内金属层的电阻环缝焊，可解决薄壁内金属层的接头连接问题。

下面结合附图说明本发明的实施例

图中：1、滚压头  2、滚压元件  3、万向接头  4、多段轴  5、弯曲弧杆  6、旋转密封  7、轴承座  8、弯头

首先按照预定的弯头、三通规格和加工工艺特性截取一定长度的按实用新型ZL95217289.5和发明专利97101519.8加工的双金属直管坯。在制造弯曲半径为三至六倍管外径的弯头时，可在各种冷弯机上进行弯管操作。为防止弯曲过程中，内衬层产生内凸或褶折，可在弯曲前填进砂土，或在弯曲时插入芯捧，芯捧前端也可附带一小段压紧的填充物。三通加工可按无缝三通复合胀形工艺在压机上进行。

在制造弯曲半径为1.5倍外径的急弯弯头时，可在热推弯管机上进行加工。由于内金属层在高温下发生蠕变，冷却后又出现层间间隙，可用下图所示的弯管内壁滚压装置消除间隙。

图中滚压元件为滚珠2，滚压头1装配在弯曲弧杆5端部，由带有多个万向接头3的多段轴4驱动旋转。在弯头8口径较小时可用软轴驱动滚压头1旋转，弯头8口径较大时可在弯曲弧杆5端部直接安装马达，马达输出轴上安装滚压头1。滚压力由液压力提供，滚压头1上连接旋转密封6。在工作过程中，图中除弯头8以外的其他构件安装在旋转盘上，可使滚压头1旋转滚压的同时，沿固定不动的弯头8中心线进动。弯头8与滚压系统部件的动静关系也可相反。

Claims (10)

1、一种柔性滚压双金属弯头，与其他双金属弯头相比，其特征在于，内金属层经过压力稳定且可调的连续局部滚压，处在压应力和均匀加工硬化状态，其厚度可以选得很薄(一般在0.25mm至3mm以上)，在大口径弯头上没有双金属复合纵焊缝。内外金属层的结合不受外弯头内壁尺寸形位公差影响，达到一定粗糙状态下各个局部均匀一致的密切过盈结合或冶金结合，在热状态下使用不会发生内金属层失稳。

2、一种双金属弯头生产方法，其特征在于，双金属弯头内外金属层的密切结合通过对内金属层的滚压过程完成且滚压头(1)上周向分布的滚压元件(2)能随时自动进行径向位移补偿同时滚压力保持稳定或基本稳定。

3、一种弯头内壁滚压装置，滚压头(1)采用实用新型ZL95217289.5所描述的结构但滚压元件为滚珠(2)，其特征在于，滚压头(1)装配在弯曲弧杆(5)端部，由带有多个万向接头(3)的多段轴(4)或软轴驱动旋转，在滚压过程中，由机械传动机构完成滚压头(1)相对弯头(8)弯曲中心线的进动。

4、以权利要求3所描述的弯头内壁滚压装置，其特征在于，在滚压力由液压提供时，滚压头(1)上需要连接旋转密封零部件(6)。

5、以权利要求3或4所描述的弯头内壁滚压装置，其特征在于，滚压头(1)的旋转可由安装在弯曲弧杆(5)端部的各类马达驱动。

6、以权利要求2所描述的双金属弯头加工方法，其特征在于，可用双金属直管坯进行热弯，热弯后出现的层间间隙或内层金属的收缩拉应力用弯头内壁滚压消除。

7、以权利要求2所描述的双金属弯头加工方法，其特征在于，在现有弯头内壁衬耐蚀金属时，先将内金属层以冲压压入或预制弯管、然后液压胀形使内外金属层达到小间隙松配合，然后用弯头内壁滚压消除间隙。

8、以权利要求2所描述的双金属弯头加工方法，其特征在于，可用实用新型ZL95217289.5和发明专利97101519.8所提供的方法和设备加工出来的双金属直管坯进行冷弯制造，必要时，用芯棒或填充物或芯棒前端加局部填充物防止内金属层起皱或塌瘪。

9、以权利要求2或6或7或8所描述的双金属弯头加工方法，其特征在于，在管件端部，内外金属层要进行环缝封焊或内金属层与管接件进行环缝焊接，内金属层太薄时可用电阻缝焊工艺，管接件与外金属层焊接或以其他方式夹固。

10、以权利要求3或4或5所描述的弯头内壁滚压装置，其特征在于，该装置可用于一般单层金属弯头内壁的加工硬化。

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