CN212264269U - 低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，属于复合管材制备技术领域。设备组包含有：水压模具，由外置的管材限位件和内置于所述管材限位件中的扩径腔体构成；冷拉拔模具，由外置的管材缩径件和内置于所述管材缩径件中的缩径腔体构成。该设备组能够实现分别针对衬管扩径和基管缩径的两次冷变形处理的操作，当用于双相钢作为衬管、碳钢作为基管的复合管材的制备时，复合管材的夹持强度可达0.8MPa以上。

Description

低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组

技术领域

本实用新型涉及管材制备技术领域，具体涉及一种低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组。

背景技术

双金属复合管是指由两种金属组成的复合材料管道，一般外表面的基管由高强度材料组成，典型的材料是高强度管线钢，例如X52、X65等，而内部的衬管材料由耐腐蚀合金材料组成，典型的有316L、N08825等。两种管材嵌套之后，兼具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。外层高强度基管与内层耐腐蚀衬管的结合方式可以大致分为冶金复合工艺和机械复合工艺。冶金复合工艺制备的冶金复合管力学性能较好，但加工工艺复杂，成本高昂。机械复合工艺制备的机械复合管适用于大部分腐蚀性介质的输运领域，用途最广泛。

也有现有技术采用热胀冷缩复合工艺配合热穿链轨复合工艺制备金属复合管，如申请公布号为CN 106140864 A的中国实用新型专利公开的一种链轨金属复合管制作工艺，其具有能够在钢厂的轧钢生产线上实现，不需要增加设备，制作简单，成本低，方便推广的优点。

但本申请的发明人发现：对于以双相钢作为内衬管的双金属复合管，使用机械复合制备时，会面临很多问题：①双相钢具有较高的强度，其屈服强度在400~550MPa，通常为316L不锈钢的2倍以上；②双相钢的塑性较差，塑性延伸率仅为15~25%，只有316L不锈钢的40~60%。因此，若采用水压、滚压、爆炸、拉拔等改变内衬管的方法制备双相钢复合管时，加工完毕后，复合管的衬管难以与基管复合，其与基管之间仍会有较大间隙，不能达到良好的复合效果，产品性能较差，无法满足使用需求。

因此,加工装置的具体结构及其相对位置关系的选择,成为解决上述技术问题的关键考虑的因素。

实用新型内容

针对上述问题，本申请以提供一套切实可操作的设备组为目的而进行了开发研究，该设备组能够用来制备低强度基管复合弹性衬管的管材，并使得该管材具备足够高的夹持强度。

本实用新型解决上述问题的技术方案如下：

低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，按照管材制备的顺序，依次包含有：

水压模具，由外置的管材限位件和内置于所述管材限位件中的扩径腔体构成，管材的基管和衬管在所述扩径腔体内通过高压水体完成水压扩径；

冷拉拔模具，用于对水压扩径后的管材进行缩径，由外置的管材缩径件和内置于所述管材缩径件中的缩径腔体构成，管材的基管和衬管在所述缩径腔体内完成冷拉拔缩径；

所述缩径腔体由口径逐渐缩小的缩径部和与所述缩径部相连通的限位部构成，所述限位部与所述缩径部口径较小的一端相连通。

所谓衬管，即管材中位于内侧的管件；所谓基管，即管材中位于外侧的管件，基管包覆在衬管的外侧面形成管材。

先采用水压模具对管材进行扩径，扩径后，弹性衬管由于塑性较低，容易发生回弹进而与基管之间形成缝隙，再采用冷拉拔模具对管材进行缩径，低强度的基管经冷拉拔缩径后能够较好地贴合在衬管的外壁上，消除由于衬管回弹所带来的缝隙，进而增强了成品管材的夹持力强度。

作为上述技术方案的优选，所述管材缩径件和所述缩径部之间设置有润滑层。

润滑层由润滑剂构成，用于降低冷拉拔时基管和管材缩径件之间的摩擦系数，使得冷拉拔操作更加省力，且减少了由于摩擦所带来的材料磨损。

作为上述技术方案的优选，所述扩径腔体的外轮廓与所述管材扩径后的外轮廓相适配。

作为上述技术方案的优选，所述扩径腔体为圆柱体。

作为上述技术方案的优选，所述缩径部为圆台体，相应的，所述限位部为圆柱体。

上述形状适用于截面形状轮廓为圆形的管材。

作为上述技术方案的优选，所述圆柱体的底面直径与所述圆台体较小的底面直径相同，以确保缩径部和限位部的平滑过渡。

作为上述技术方案的优选，圆台体形状的所述缩径部中，圆台体的母线与圆台体轴的夹角为25 °~35°。

通过控制该夹角来控制管材在单位推进距离内的缩径幅度。

作为上述技术方案的优选，所述水压模具通过密封件密封于所述衬管的两端。

作为上述技术方案的优选，所述密封件的形状为圆台体或圆锥体。

通过圆台体或圆锥体的侧面与衬管端口的贴合来实现密封。

作为上述技术方案的优选，至少一个所述密封件上开设有进水通道。

上述管材的制备工艺，包含有如下步骤：

①嵌套：将衬管嵌套于基管的内部；

②水压复合：通过水压将所述衬管的外壁与所述基管的内壁进行初次贴合操作，制成初次管材；

③初次切除焊接：将所述初次管材的端部进行部分切除，并对切除后的端部进行焊接处理；

④冷拉拔：将步骤③得到的初次管材进行冷拉拔处理，得到二次管材；

⑤二次切除焊接：对所述二次管材的端部进行部分切除，并对切除后的端部进行焊接处理；

⑥整圆精镗：对步骤⑤得到的二次管材进行整圆、精镗处理，即得到管材。

具体的，弹性衬管的塑性较低，其在水压复合后仍然可能存在回弹现象，导致衬管与基管的内壁之间出现缝隙，因此，在初次切除焊接步骤后，需要对初次管材进行冷拉拔，由外向内施压进行缩径以消除衬管和基管之间的缝隙，使其复合效果达到使用要求。

作为上述技术方案的优选，步骤④中，初次管材进行冷拉拔处理后，再进行矫直，得到二次管材。

作为上述技术方案的优选，步骤⑤中，对切除后的端部进行堆焊处理。

作为上述技术方案的优选，步骤⑥后，还包含有步骤⑦检测：对步骤⑥得到的管材进行检测和消磁处理，得到成品管材。

检测步骤可以包括X射线检测、超声波检测或液体渗透检测。

作为上述技术方案的优选，所述衬管由塑性延展率小于25%的材料制成。

进一步优选的，衬管使用双相钢材料制成的管材，可以是低合金双相钢、中合金双相钢、高合金双相钢，也可以是超级双相钢。

作为上述技术方案的优选，所述基管由屈服强度小于450MPa的材料制成。

基管屈服强度过大时，在冷拉拔阶段其不易发生形变，基管与衬管之间的缝隙不易复合，影响成品管材的性能。

进一步优选的，基管采用碳钢管，可以选用10号钢、15号钢、20号钢、25号钢中的一种。

作为上述技术方案的优选，步骤②中，衬管的变形量不超过5.0%，缩径量不超过6.0mm。

对于低塑性的衬管而言，变形量和缩进量超过一定值时，弹性形变易转变为塑性形变，其机械性能会不同程度的降低，不利于后续的冷拉拔操作,也会降低成品管材的品质。

作为上述技术方案的优选，步骤③中，采用与衬管相同的焊料进行焊接，也可以采用和衬管相近的焊料进行焊接，以使得焊料和衬管材料尽快融合，焊接效果更佳。

作为上述技术方案的优选，步骤④中，冷拔处理过程中，所述基管的变形量不超过2.5%，缩径量不超过4mm。

冷拔过程中，当基管的变形量或缩进量超过某一数值时，其性能易发生较大变化，降低管材的性能。

综上所述，本申请实施例具有以下有益效果：

1）本申请实施例所述的设备组能够实现分别针对衬管扩径和基管缩径的两次冷变形处理的操作，该操作有效的消除了管材中弹性衬管和低强度基管之间的缝隙，使其结合状态优异，进而使得管材成品的夹持力强度达到使用要求。

2）进一步的，本申请实施例所述的设备组尤其适用于双相钢作为衬管、碳钢作为基管的管材的制备，相应实施例所制备的双相钢管材，其加持力强度根据国标GB/T 31940-2015夹持力测试方法检测，夹持强度可达0.8MPa以上。

附图说明

图1为水压模具的操作过程中的管材结构变化示意图；

图2为水压模具内部密封结构示意图；

图3为冷拉拔模具截面结构示意图；

图4为冷拉拔缩径操作结构示意图；

图中，1-水压模具、1-1-管材限位件、1-2-扩径腔体、1-3-密封件、1-3.1-进水通道、2-冷拔模具、2-1-管材缩径件、2-2-缩径腔体、2-2.1-缩径部、2-2.2-限位部、3-基管、4-衬管、5-高压水体、6-润滑层。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图以实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例：参考图1~图4，设备组，用于制备衬管采用00Cr23Ni4N双相钢管，基管采用20#或L245钢级的管材，该管材的截面外轮廓为圆形。

按照管材制备的顺序，该设备组依次为水压模具1和冷拉拔模具2。

其中，水压模具1由铸钢或模具钢制成的管材限位件1-1和内置于管材限位件1-1中的圆柱形扩径腔体1-2构成，基管3和衬管4首先在扩径腔体1-2内通过泵输出的高压水体5完成水压扩径，水压扩径时，采用两个圆锥形或圆台形的密封件1-3密封于衬管4的两端，其中一个密封件1-3上开设有进水通道1-3.1用于注入高压水体5，扩径后，基管3的外轮廓贴合与扩径腔体1-2的内轮廓上；

冷拉拔模具2，由管材缩径件2-1和内置于管材缩径件2-1中的缩径腔体2-2构成，基管3和衬管4在缩径腔体2-2内完成冷拉拔缩径，冷拉拔时，管材缩径件2-1和缩径腔体2-2之间还设置有润滑剂构成的润滑层6；

缩径腔体2-2的结构是这样的：由口径逐渐缩小的圆台体状缩径部2-2.1和与缩径部2-2.1相连通的圆柱形限位部2-2.2构成，所述限位部2-2.2与缩径部2-2.1口径较小的一端相连通，且在连通处缩径部2-2.1和限位部2-2.2的口径相同，圆台体形状的缩径部2-2.1中，圆台体的母线与圆台体轴的夹角为25 °~35°。

采用GB/T 31940-2015夹持力测试方法检测复合管的夹持强度达到0.8MPa以上。

在其他的实施例中，也可采用该设备组对衬管为00Cr22Ni5Mo3N双向钢-基管采用20号钢的管材等其他低强度基管复合弹性衬管进行制备，均可获得较为理想的夹持强度。

申请人声明，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，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，其特征在于，包含有：

水压模具（1），由外置的管材限位件（1-1）和内置于所述管材限位件（1-1）中的扩径腔体（1-2）构成，管材的基管（3）和衬管（4）在所述扩径腔体（1-2）内通过高压水体（5）完成水压扩径；

冷拉拔模具（2），用于对水压扩径后的管材进行缩径，由外置的管材缩径件（2-1）和内置于所述管材缩径件（2-1）中的缩径腔体（2-2）构成，管材的基管（3）和衬管（4）在所述缩径腔体（2-2）内完成冷拉拔缩径；

所述缩径腔体（2-2）由口径逐渐缩小的缩径部（2-2.1）和与所述缩径部（2-2.1）相连通的限位部（2-2.2）构成，所述限位部（2-2.2）与所述缩径部（2-2.1）口径较小的一端相连通。

2.根据权利要求1所述的低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，其特征在于：所述管材缩径件（2-1）和所述缩径部（2-2.1）之间设置有润滑层（6）。

3.根据权利要求1所述的低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，其特征在于：所述扩径腔体（1-2）的外轮廓与管材扩径后的外轮廓相适配。

4.根据权利要求3所述的低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，其特征在于：所述扩径腔体（1-2）为圆柱体。

5.根据权利要求1所述的低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，其特征在于：所述缩径部（2-2.1）为圆台体，相应的，所述限位部（2-2.2）为圆柱体。

6.根据权利要求5所述的低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，其特征在于：所述圆柱体的底面直径与所述圆台体较小的底面直径相同。

7.根据权利要求5或6所述的低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，其特征在于：圆台体形状的所述缩径部（2-2.1）中，圆台体的母线与圆台体轴的夹角为25°~35°。

8.根据权利要求1所述的低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，其特征在于：所述水压模具（1）通过密封件（1-3）密封于所述衬管（4）的两端。

9.根据权利要求8所述的低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，其特征在于：所述密封件（1-3）的形状为圆台体或圆锥体。

10.根据权利要求8或9所述的低强度基管复合弹性衬管管材的制备设备组，其特征在于：至少一个所述密封件（1-3）上开设有进水通道（1-3.1）。

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