CN1270119C - 承插式连接钢管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种承插式连接钢管，由连成一体的插头、管体和承头构成，其特征是管体的一端外周上固接有一挡环而成为插头，管体另一端的承头则由依次相接的圆弧过渡段、短管承力段、圆弧过渡段、短管密封段和插接导向段构成。该承插式连接钢管的制造方法是先用中频电感应圈对加工钢管的一端部进行加热，加热温度为800～1100℃，然后以承头顶锻模具对加热钢管头部进行顶锻扩径成型为承头，插头则是在加工钢管的另一端管周上焊接一个挡环即成。本发明的连接钢管结构简单，连接安装方便，密封性能好，对钢管内外进行防腐处理后可代替铸铁管使用，强度高，质轻。其制造工艺简单，成本低，且钢管加工成型后不存在加工硬化和残余应力。

Description

承插式连接钢管及其制造方法

                            技术领域

本发明属于管子技术领域，特别是涉及一种制有承插接头的钢管及其加工方法。

                            背景技术

承插式连接对较大直径的水泥管和铸铁管来说是通常采用的连接方法，它结构简单，安装施工方便，工效高。但水泥管和铸铁管存在耐压强度低，壁厚笨重，塑性和韧性差的缺点，致使它在输送压力高，管道架空等情况下不宜使用。而钢管却能克服水泥管和铸铁管的上述缺点，但对于较大直径钢管的连接在现场施工中则出现一些困难，因为通常的螺纹或法兰连接方法因操作困难或成本高而不适宜。目前一般都采用焊接连接，然而在现场施工中尤其是地下管道施工，焊接很不方便，效率低且质量难以保证。若采用较方便的承插式柔性连接，则因钢管壁较薄，无法象铸铁管那样用车削方法将管端加工成承插接口而难以实现。为此，专利申请号为CN00114232.1的“扩胀成型的承插式柔刚两用接口钢管及其制造方法”专利申请，提出了采用(冷加工)扩胀工艺，使钢管两端分别按模具形状扩胀成具特别尺寸的承头和插头。但该连接承头的结构仅由扩径直管段与圆弧过渡段组成，承插不太稳靠，因此有时需对连接管端焊接固定；同时钢管的承头和插头都需要扩胀成型，加工成本较高；另外，扩胀成型后会产生较高的残余应力，其模具也较复杂、费用高。另有专利CN2364305Y，公开了一种热水器内水管的连接接头结构，其主要技术特征是“较细管头与较粗管头为承插式连接，较细管头的插入端在外径表面上有一环状凸起，环状凸起靠管头一侧紧箍有O形密封圈，两端不等径管头连接处由片状限位卡固定”。该水管连接虽为较方便的承插式结构，但其承头也仅为直管段与圆弧过渡段组成，插接不太稳靠，尚需加片状限位卡固定。

                            发明内容

本发明的目的是提供一种承插接头结构较为简单，插接方便牢靠、密封性能好、操作使用方便且无加工成型残余应力的承插式连接钢管，及制造该承插式连接钢管的简便、有效的工艺方法。

本发明的承插式连接钢管，其两端具有不等径的管头，其中直径较大的一端管头为承头，直径较小的一端管头为插头，插头的外周上设有密封圈挡环，而承头是由圆弧过渡段、短管承力段、圆弧过渡段、短管密封段和插接导向段即短管密封段开口端的内倒口组成并一体成型的扩径端口，其短管密封段的直径大于短管承力段的直径，短管承力段的内径则稍大于管体的外径。

本承插式连接钢管的承头较已有技术的承头增设了短管承力段、短管密封段和插接导向段，并省却了已有技术在插接后还需在连接管端焊接固定或安装限位卡固定的结构，从而使钢管之间的连接更稳靠，密封性更好，承插更方便。

本发明承插式连接钢管的制造方法是：先用中频电感应圈对加工钢管的一端部进行加热，加热温度为800-1100℃；在下一个工位，用夹紧器把加工钢管夹紧固定，然后以承头顶锻模具对已加热的钢管头部进行顶锻扩径，顶锻到位后，退出承头顶锻模具，松开夹紧器；再送到下一工位为管端进行倒棱，即车削加工导向段，至此完成了钢管承头的加工；接着在钢管的另一端的管周上焊接一个挡环，即完成钢管的插头加工。

本制造方法工艺较简单，制造速度快，钢管承接插头成型后不存在加工硬化和残余应力，模具也较简单，制造成本低且质量可靠。

                           附图说明

图1为本发明的承插式连接钢管结构示意图。

图2为本发明的承插式连接钢管相互连接状态结构示意图。

图3为本发明的承插式连接钢管的承头加工方法及设备示意图。

                         具体实施方式

本实施例采用螺旋焊接钢管。在管体3一端的管周上焊接有一个挡环2，该管端即成为插头1。上述挡环2可用圆钢或用螺旋钢管剪切下来的边部板条来制作。圆钢的直径或板条高度为O型密封圈圈颈体径向截面直径的0.25-0.75倍。管体3另一端的承头9是由圆弧过渡段4、短管承力段5、圆弧过渡段6、短管密封段7和插接导向段8即短管密封段7开口端的内倒口组成并一体成型的扩径端口。其中短管承力段5的作用是承受钢管插头重量并补偿钢管的热胀冷缩和受压承载长度收缩，其较适宜的长度为10-50mm。短管密封段7是承头9的关键部位，要保证插头1在与其配接时作一定范围的轴向串动也能保持有效密封性，其适宜长度为20-80mm，其内径D₂为钢管外径D₁的1.03-1.10倍。插接导向段8是为O型密封圈10进行导向的，便于安装过程中把一根钢管的插头1拉入另一钢管的承头9内。其适宜长度为10-50mm。导向角θ＝10-45°。

本承插式连接钢管在连接安装施工时，先将O型橡胶密封圈10套入钢管插头一端至挡环2处，然后用钢丝绳、手拉葫芦或手摇拉钩等工具把一根连接钢管的插头1拉入另一根连接钢管的承头9内，即完成连接。这种承插连接允许两根连接钢管之间有4°以下的转角而不影响使用和密封效果。O型密封圈的直径为d＝(0.015-0.06)×D1，该O型密封圈的最大直径压缩量可达10-40％。

上述承插式连接钢管的制造方法是：先用中频感应圈12对加工钢管的一端部进行加热，加热温度为800-1100℃；在下一个工位，用夹紧器11把加工钢管夹紧固定，然后以承头顶锻模具13对已加热的钢管头部进行顶锻扩径，顶锻到位后，退出承头顶锻模具13，松开夹紧器11；再送到下一工位对管端进行倒棱，即车削加工导向段8，至此完成了钢管的承头9的加工；接着在钢管的另一端，距端口约50-120mm处的管周上焊接一个挡环2，即完成钢管的插头1的加工。当然也可以先加工插头再加工承头。由于本方法对钢管承头的加工采用顶锻模塑性加工，温度控制在800-1100℃，该温度在钢的再结晶温度以上，加工硬化的组织在钢的再结晶过程中软化，因此，加工后的钢管承头部不存在加工硬化和残余应力，且模具简单。

Claims (4)

1、一种承插式连接钢管，其两端具有不等径的管头，其中直径较大的一端管头为承头(9)，直径较小的一端管头为插头(1)，插头(1)的外周上设有密封圈挡环(2)，其特征在于承头(9)是由圆弧过渡段(4)、短管承力段(5)、圆弧过渡段(6)、短管密封段(7)和插接导向段(8)即短管密封段(7)开口端的内倒口组成并一体成型的扩径端口，短管密封段(7)的直径大于短管承力段(5)的直径，短管承力段(5)的内径则稍大于管体(3)的外径。

2、按权利要求1所述的承插式连接钢管，其特征在于承头(9)主要构成段的尺寸为：短管承力段(5)的长度为10-50mm，短管密封段(7)的长度为20-80mm，其内径(D₂)为钢管外径(D₁)的1.03-1.10倍，插接导向段(8)的长度为10-50mm，导向角(θ)为10-45°。

3、按权利要求1或2所述的承插式连接钢管，其特征在于插头(1)外周上的密封圈挡环(2)是采用圆钢或钢板条焊接在插头外周上的，圆钢的直径或钢板条高度为O形密封圈圈颈体径向截面直径的0.25-0.75倍。

4、一种如权利要求1所述的承插式连接钢管的制造方法，其特征在于先用中频感应圈(12)对加工钢管的一端部进行加热，加热温度为800-1100℃，在下一个工位，用夹紧器(11)把加工钢管夹紧固定，然后以承头顶锻模具(13)，对已经加热的钢管头部进行顶锻扩径，顶锻到位后，退出承头顶锻模具(13)，松开夹紧器(11)；再送到下一工位对管端进行倒棱，即车削加工导向段(8)，至此完成了钢管的承头(9)的加工；接着在钢管另一端的管周上焊接一个挡环(2)，即完成钢管的插头(1)的加工。

Images