CN209850152U - 钛钢复合管焊接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钛钢复合管焊接结构，涉及复合管焊接技术领域，主要目的是提供一种焊接处不易断裂的焊接结构。该钛钢复合管焊接结构包括至少两个焊接单元，所述焊接单元包括钛管层和钢管层，所述钢管层套设在所述钛管层外侧并与所述钛管层固定连接；所述钛管层的长度大于所述钢管层的长度从而使所述钛管层相对于所述钢管层端部伸出，不同的所述焊接单元之间的所述钛管层一一对应焊接；相邻的两个所述焊接单元之间还设置有连接件，所述连接件为环形结构，由多个支撑片相互拼接而成，所述连接件套设在所述钛管层外侧，从而将相对的两个所述钢管层的端部连接起来，并通过焊接进行固定。本实用新型用于提供一种焊接强度高的钛钢复合管焊接结构。

Description

钛钢复合管焊接结构

技术领域

本实用新型涉及复合管焊接技术领域，尤其是涉及一种钛钢复合管焊接结构。

背景技术

钛具有良好的物理、化学性能与机械性能，将钛与其它金属(如钢、铜、铝等)复合在一起，制成金属复合材料，既可以发挥钛的优异性能，又可大大降低成本，因而近年来对类似材料的研究很多，其中钛-钢复合材料以其高强度、优异的耐蚀性能和显著的经济效益而被广泛的应用与化工、石油等工业部门。

目前常用的钛-钢复合材料多为钛钢复合管，钛钢复合管是指在低碳钢管内部增加一层金属钛结构，其中碳钢基材用于承受载荷，内部金属钛用于承担耐腐蚀性结构，在海洋工程、核能及发电系统中的脱硫和耐蚀管道、装置中大量应用。由于钛材的密度较低，可在保证复合管道强度和耐腐蚀特性的同时减轻结构重量，替代单一耐腐蚀材料的使用，在一定程度上降低材料成本。

目前，常用的钛钢复合管多采用熔化焊接的形式实现复合管的对接，但是由于钛与铁、锰、镍等元素进行焊接处理时易形成金属间脆性化合物，最终导致焊接处形成脆性接头，不仅无实用价值，同时也影响了钛钢复合管的应用和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种钛钢复合管焊接结构，以解决现有技术中存在的焊接处易断裂的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的钛钢复合管焊接结构，包括至少两个焊接单元，所述焊接单元包括钛管层和钢管层，所述钢管层套设在所述钛管层外侧并与所述钛管层固定连接；所述钛管层的长度大于所述钢管层的长度从而使所述钛管层相对于所述钢管层端部伸出，不同的所述焊接单元之间的所述钛管层一一对应焊接；相邻的两个所述焊接单元之间还设置有连接件，所述连接件为环形结构，由多个支撑片相互拼接而成，所述连接件套设在所述钛管层外侧，从而将相对的两个所述钢管层的端部连接起来，并通过焊接进行固定。

通过设置钛管层和钢管层长度不一致来保证钛管层和钢管层的焊接位点相互错开，从而避免了所有焊点均位于同一位置、复合管焊接处易断裂的问题；另外，由于连接件的存在，可以在保证焊接处直径一致的情况下进一步增强该复合管的强度。

在上述技术方案中，优选的，所述支撑片垂直方向上的投影为矩形，两个所述支撑片相连的一侧设置有用于容纳焊缝的凹槽。

通过设置一个用于容纳焊缝的凹槽，可以避免焊接时导致对接处焊缝过高。

在上述技术方案中，优选的，所述钛管层的两个端部均为光滑平面结构。

钛管层的端部为光滑结构有利于焊接工作进行。

在上述技术方案中，优选的，所述钛管层的两个端部分别为第一凹凸结构和第二凹凸结构，且相对的两个所述焊接单元上的所述第一凹凸结构和所述第二凹凸结构相互配合从而使所述钛管层的端部能够相互贴合。

钛管层的焊接面为凹凸结构可以提高焊接面的强度，降低焊接面出现断裂的概率。

在上述技术方案中，优选的，所述第一凹凸结构的端部具有N个向外突出的凸柱，所述第二凹凸结构的端部具有N个向内凹陷的凹柱，所述凸柱和所述凹柱形状、大小完全相同且位置相互对应，N≥1。

在上述技术方案中，优选的，所述凸柱的顶面面积不大于底面面积。

在上述技术方案中，优选的，所述凸柱的横截面为圆形或弧形结构。

在上述技术方案中，优选的，还包括套环，所述套环的长度不大于相邻的两个所述焊接单元相连后的所述钛管层相对于所述钢管层突出的长度。

通过设置套环可以进一步增强钛管层焊接处的强度，同时套管对钛管具有一定的束缚力，可以保证焊接后的钛管层能够承受较大强度的压力。

在上述技术方案中，优选的，所述套环为蜂窝状结构。

蜂窝状结构的套环在同等厚度或同等重量下具有更高的强度。

在上述技术方案中，优选的，所述钢管的端部为环形坡口结构，所述连接件的径向截面为梯形从而与所述钢管的端部贴合。

通过设置坡口结构，能够达到提高焊接强度以及焊接可靠性的效果。

相比于现有技术，本实用新型提供了一种钛钢复合管焊接结构，该焊接结构包括多个焊接单元，任一焊接单元均包括一个钛管层和钢管层，其中钛管层位于钢管层内且钛管层的长度大于钢管层的长度；通过对钛管层和钢管层分别焊接能够有效提高焊接强度，位于钛管层外侧的支撑片相互拼接形成环形连接件，从而进一步帮助提高焊接强度，钛管层和连接件之间还可以设置有一个环形的、蜂窝状的套环，该套环通过其特殊结构能够进一步增强该复合管焊接结构的强度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型钛钢复合管焊接结构第一种实施例的截面示意图；

图2是图1中的一个单独的焊接单元的截面结构示意图；

图3是焊接单元与套环相互作用的结构示意图；

图4是焊接单元中钛管层的端部视图；

图5是图3中的套环的表面结构图；

图6是两个焊接单元与套环相互作用的截面图；

图7是图1中的连接件的结构示意图；

图8是图7中的组成连接件的支撑片的结构示意图；

图9是本实用新型钛钢复合管焊接结构第二种实施例的截面示意图；

图10是图9中的一个单独的焊接单元的截面结构示意图；

图11是图9中的焊接单元中的钛管层的端部视图；

图12是图9中的焊接单元与套环相互作用的结构示意图；

图13是两个焊接单元与套环相互作用的截面图。

图中：1、钛管层；11、第一凹凸结构；12、凸柱；13、第二凹凸结构；14、凹柱；2、钢管层；21、坡口；3、连接件；31、支撑片；32、凹槽；4、套环。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

附图1是本实用新型钛钢复合管焊接结构第一种实施例的截面示意图；从图中可以看出，此时该焊接结构除了钛钢复合管以外，还包括连接件和套环，其中套环与钛管层相连，连接件通过坡口结构与钢管层相连并套设在套环的外侧。

附图2是图1中的一个单独的焊接单元的截面结构示意图；图中的钛管层的端面相对于钢管层的端面伸出，同时钢管层的端部设置有倾斜的坡口结构

附图3是焊接单元与套环相互作用的结构示意图；此时的套环一端套设在焊接单元的钛管层上，另一端相对于钛管层的端面向外伸出。

附图4是焊接单元中钛管层的端部视图；此时的钛管层的端部为光滑平面。

附图5是图3中的套环的表面结构图；套管的表面为蜂窝状结构，同时套管本身为空心柱状结构。

附图6是两个焊接单元与套环相互作用的截面图；套管套设在其中一个焊接单元的钛管层上，另外一个焊接单元的钛管层插入套管内从而与另外一个焊接单元相接触，并通过焊接技术进行焊接固定，从而将套管和两个钛管层三者固定起来。

附图7是图1中的连接件的结构示意图；该连接件由于与钢管层的坡口相连，因此连接件的端部为倾斜桩结构。

附图8是图7中的组成连接件的支撑片的结构示意图；该支撑片的直线端设置有凹槽，多个支撑片相连可以构成环形连接件。

附图9是本实用新型钛钢复合管焊接结构第二种实施例的截面示意图；此时的焊接单元中的钛管层的端部设置有凹凸结构。

附图10是图9中的一个单独的焊接单元的截面结构示意图；从图中可以看出，此时钛管层的端部为凹凸结构，同一个焊接单元的钛管层两端分别为第一凹凸结构和第二凹凸结构。

附图11是图9中的焊接单元中的钛管层的端部视图；当该凹凸结构中的凸柱或凹柱为弧形时，此时的凹柱或凸柱结构绕钛管层端部的外周侧分布，凹凸结构如图11A所示，当该凹凸结构中的凸柱或凹柱为圆柱形时，此时的凹柱或凸柱结构绕钛管层端部的外周侧分布，凹凸结构如图11B或11C所示。

附图12是图9中的焊接单元与套环相互作用的结构示意图；其中图12A中的凹凸结构可以是第一凹凸结构，也可以是第二凹凸结构；图12B和图12C中的分别为第一凹凸结构和第二凹凸结构，两者相互配合从而紧密连接起来。

附图13是两个焊接单元与套环相互作用的截面图；此时套环位于可拆卸连接的两个钛管层外侧，从而对钛管层进行固定和约束。

实施例1：

如图1-8所示，

本实用新型提供了一种钛钢复合管焊接结构，该焊接结构由多个焊接单元依次相连而成，其中一个焊接结构包括至少两个焊接单元，焊接单元包括钛管层1和套设在钛管层1外侧并与钛管层1固定连接的钢管层2，其中钛管层1的长度大于钢管层2的长度从而使钛管层1的两端相对于钢管层2的两端向外伸出；在焊接时，不同的焊接单元之间的钛管层1一一对应焊接，相邻的两个焊接单元的钢管层2之间通过环形的连接件3连接起来，连接件3套设在钛管层1外侧，从而将相对的两个钢管层2的端部连接起来，并通过焊接进行固定。

具体的，其中钛管层1的焊接可以选用等离子焊、氩弧焊或者搅拌摩擦焊等焊接方式；连接件3与钢管层2之间的焊接可以选用手工电弧焊、二氧化碳汽保焊或者埋弧焊等方式进行焊接。

具体的，为了保证连接件3能够正常安装，设置连接件3由多个支撑片31拼接而成，其中支撑片31的横截面为弧形结构，且支撑片31在垂直方向上的投影为矩形，因此多个支撑片31相互拼接可以组成环形的连接件3。

具体的，支撑片31的弧度为120度，三片支撑片31相互拼接即可组成一个完整的连接件3。

作为可选地实施方式，两个支撑片31相连的一侧设置有用于容纳焊缝的凹槽32，该凹槽32可以避免焊接时导致对接处焊缝过高。

具体的，支撑片31在垂直方向上的投影也可以是曲线形，支撑片31相连一侧的侧面为曲线结构。

作为可选地实施方式，钛管层1的两个端部均为光滑平面结构，如图4所示，此时两个钛管层1直接将光滑平面层对接并进行焊接即可。

作为可选地实施方式，还可以在钛管层1外侧设置一个套环4，该套环4能够恰好固定住两个已经相互对接的钛管层1。

为了便于对套管进行安装，该套管可以是由多个弧形片拼接而成，当两个钛管层1通过焊接固定连接后，再将套管套设在钛管层1外侧并通过焊接固定起来。

具体的，可以选用旋转焊接方式对上述组件进行焊接。

具体的，该套管还可以是蜂窝状结构，套管的外表面与内表面通过该蜂窝结构相互贯通，因此可以先将套管套设在其中一个钛管层1的外侧，随后将另一个钛管层1插入套管内并于第一个钛管层1进行对接，在对接完成后通过焊接直接将上述三者固定起来。

蜂窝状结构的套环4在同等厚度或同等重量下具有更高的强度。

为了便于焊接固定，作为可选地实施方式，如图6所示，钢管的端部为环形坡口21结构，连接件3的径向截面为梯形，如图7所示，从而使连接件3与钢管的端部相互贴合；通过设置坡口21结构，能够达到提高焊接强度以及焊接可靠性的效果。

实施例2：

如图9-13所示，本实施例2与实施例1的不同点在于：钛管层1的两个端部分别设置有第一凹凸结构11和第二凹凸结构13，且相对的两个焊接单元上的第一凹凸结构11和第二凹凸结构13相互配合从而使钛管层1的端部能够相互贴合。

钛管层1的焊接面为凹凸结构可以提高焊接面的强度，降低焊接面出现断裂的概率。

如图11和图12所示，作为可选地实施方式，第一凹凸结构11的端部具有N个向外突出的凸柱12，第二凹凸结构13的端部具有N个向内凹陷的凹柱14，凸柱12和凹柱14形状、大小完全相同且位置相互对应，N≥1。

图11A可以同时代表第一凹凸结构11和第二凹凸结构13，其中凸柱12和凹柱14均为弧形且凸柱12和凹柱14的数量均为3个，三个凸柱12或凹柱14相互间隔设置在钛管层1的端部，其立体结构如图12A所示，安装时，凸柱12和凹柱14相互间隔，从而实现两个相邻的钛管层1的对接。

图11B可以同时代表第一凹凸结构11和第二凹凸结构13，其中凸柱12和凹柱14均为圆柱形且凸柱12和凹柱14的数量均为2个，两个凸柱12或凹柱14相对设置在钛管层1端部的上下两侧，其中第一凹凸结构11的立体结构如图12C所示，第二凹凸结构13的立体结构如图12B所示，安装时，凸柱12和凹柱14相互对应，从而实现两个相邻的钛管层1的对接。

具体的，凹柱14或凸柱12的结构也可以是圆锥形或椎台形，只需要保证凸柱12的顶面面积不大于底面面积即可。

作为可选地实施方式，凸柱12的横截面为圆形或弧形结构。

本实用新型提供了一种钛钢复合管焊接结构，该焊接结构包括多个焊接单元，任一焊接单元均包括一个钛管层1和钢管层2，其中钛管层1位于钢管层2内且钛管层1的长度大于钢管层2的长度；通过对钛管层1和钢管层2分别焊接能够有效提高焊接强度，位于钛管层1外侧的支撑片31相互拼接形成环形连接件3，从而进一步帮助提高焊接强度，钛管层1和连接件3之间还可以设置有一个环形的、蜂窝状的套环4，该套环4通过其特殊结构能够进一步增强该复合管焊接结构的强度。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种钛钢复合管焊接结构，其特征在于，包括至少两个焊接单元，所述焊接单元包括钛管层和钢管层，所述钢管层套设在所述钛管层外侧并与所述钛管层固定连接；所述钛管层的长度大于所述钢管层的长度从而使所述钛管层相对于所述钢管层端部伸出，不同的所述焊接单元之间的所述钛管层一一对应焊接；相邻的两个所述焊接单元之间还设置有连接件，所述连接件为环形结构，由多个支撑片相互拼接而成，所述连接件套设在所述钛管层外侧，从而将相对的两个所述钢管层的端部连接起来，并通过焊接进行固定。

2.根据权利要求1所述的钛钢复合管焊接结构，其特征在于，所述支撑片垂直方向上的投影为矩形，两个所述支撑片相连的一侧设置有用于容纳焊缝的凹槽。

3.根据权利要求1所述的钛钢复合管焊接结构，其特征在于，所述钛管层的两个端部均为光滑平面结构。

4.根据权利要求1所述的钛钢复合管焊接结构，其特征在于，所述钛管层的两个端部分别为第一凹凸结构和第二凹凸结构，且相对的两个所述焊接单元上的所述第一凹凸结构和所述第二凹凸结构相互配合从而使所述钛管层的端部能够相互贴合。

5.根据权利要求4所述的钛钢复合管焊接结构，其特征在于，所述第一凹凸结构的端部具有N个向外突出的凸柱，所述第二凹凸结构的端部具有N个向内凹陷的凹柱，所述凸柱和所述凹柱形状、大小完全相同且位置相互对应，N≥1。

6.根据权利要求5所述的钛钢复合管焊接结构，其特征在于，所述凸柱的顶面面积不大于底面面积。

7.根据权利要求6所述的钛钢复合管焊接结构，其特征在于，所述凸柱的横截面为圆形或弧形结构。

8.根据权利要求1所述的钛钢复合管焊接结构，其特征在于，还包括套环，所述套环的长度不大于相邻的两个所述焊接单元相连后的所述钛管层相对于所述钢管层突出的长度。

9.根据权利要求8所述的钛钢复合管焊接结构，其特征在于，所述套环为蜂窝状结构。

10.根据权利要求1所述的钛钢复合管焊接结构，其特征在于，所述钢管的端部为环形坡口结构，所述连接件的径向截面为梯形从而与所述钢管的端部贴合。