CN216715873U - 一种防热应力变形的夹套管结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种防热应力变形的夹套管结构，包括直管段、弯头连接段和三通连接段，直管段包括夹套管内管、夹套管外管以及管帽式连接板，弯头连接段连接于部分相邻两个夹套管内管之间，三通连接段连接于部分三个夹套管内管之间，夹套管外管上嵌套有金属膨胀节，位于弯头连接段和三通连接段的相邻两个夹套管外管外侧之间连接有若干根联络管。该实用新型在直管段的夹套管外管上嵌套金属膨胀节，以消除夹套管内管、夹套管外管的热膨胀应力，而且能够承受夹套管环隙内高温热媒介质的压力，在弯头连接段和三通连接段采用取消夹套外管并将连接焊缝裸露方式，通过可调整弯曲度的联络管紧贴弯头、三通进行伴热，显著提升了施工效率。

Description

一种防热应力变形的夹套管结构

技术领域

本实用新型属于管网伴热技术领域，具体涉及一种防热应力变形的夹套管结构，适用于石化、电力、暖通等管网的伴热保温。

背景技术

工业物料输送运行过程中，一些高熔点、高粘度、易凝固、易受潮的工艺介质在传输时需要设置夹套管来保证其良好的泵送性能，主工艺物料通常走夹套管内管，而蒸汽、高温导热油等热媒介质通常走夹套管外管。由于夹套管内管壁两侧分别是被间壁加热的物料和高温热媒介质，两者温度相差不大，而夹套管外管壁两侧分别是高温热媒介质和环境空气，两者温度差距比较大，容易造成夹套管外管管壁金属壁温分布不均，夹套管外管管壁很容易因为高温热媒温度和压力的变化产生一定量的轴向推力，甚至产生少量横向位移和角向位移。

因此，需要设计一种防热应力变形的夹套管结构，以方便伴热夹套管在高温条件下安全稳定运行。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种防热应力变形的夹套管结构，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种防热应力变形的夹套管结构，包括直管段、弯头连接段和三通连接段，所述直管段包括夹套管内管、夹套管外管以及用于连接夹套管内管和夹套管外管的管帽式连接板，所述弯头连接段连接于部分相邻两个直管段的夹套管内管之间，所述三通连接段连接于部分三个直管段的夹套管内管之间，所述直管段的夹套管外管上嵌套有金属膨胀节，位于弯头连接段和三通连接段的相邻两个直管段的夹套管外管外侧之间连接有若干根第一联络管。

进一步的，所述金属膨胀节轴向两端预制有一节圆形直管段，所述夹套管外管上与金属膨胀节连接端内壁设有处理坡口，所述金属膨胀节的圆形直管段与该处理坡口套合焊接，所述圆形直管段上套合有金属套箍，所述金属套箍长度小于金属膨胀节的圆形直管段长度。

进一步的，所述金属套箍长度比金属膨胀节的圆形直管段长度短1/4～1/2。

进一步的，所述金属膨胀节的圆形直管段与夹套管外管的处理坡口之间套合有金属套箍。

进一步的，所述金属套箍焊接端口与金属膨胀节的圆形直管段朝外端口齐平，所述金属套箍、金属膨胀节的圆形直管段外端口与夹套管外管的结合处焊接形成以夹套管外管为衬且相叠的角向连接结构的环形环缝。

进一步的，所述夹套管内管与夹套管外管之间位于金属膨胀节安装处设有导流筒，所述导流筒一端与夹套管外管内侧壁焊接，另一端沿直管段轴线方向可自由伸缩，所述导流筒长度大于金属膨胀节长度。

进一步的，所述夹套管内管与夹套管外管之间还设有定位板，所述定位板焊接于夹套管内管的外侧壁，且定位板的安装位置与导流筒安装位置错开布置。

进一步的，上述防热应力变形的夹套管结构还包括用于连接设备的金属软管，所述金属软管包括金属软管内管和金属软管外管，所述金属软管内管的两端通过阀门分别与直管段和设备连接，所述金属软管外管沿金属软管内管轴线方向缠绕于金属软管内管外侧壁上，所述金属软管外管两端通过第二联络管与阀门连接。

进一步的，所述金属软管内管的两端设有内管法兰，通过内管法兰与阀门连接，所述金属软管外管两端设有外管法兰，通过外管法兰与第二联络管连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供的这种防热应力变形的夹套管结构在直管段的夹套管外管上嵌套金属膨胀节，以消除夹套管内管、夹套管外管的热膨胀应力，而且能够承受夹套管环隙内高温热媒介质的压力，在弯头连接段和三通连接段采用取消夹套外管并将连接焊缝裸露方式，通过可调整弯曲度的联络管紧贴弯头、三通进行伴热，显著提升了施工效率。

(2)本实用新型提供的这种防热应力变形的夹套管结构中在金属膨胀节处增设金属套箍，既不改变金属膨胀节的轴向弹性变形性能，又能增加结构强度，而且自然形成一道对金属膨胀节的圆形直管段的保护层，直接增加环焊缝的焊接厚度，有利于提高施焊效率。

(3)本实用新型提供的这种防热应力变形的夹套管结构在夹套管跟设备连接处，将小管径的金属软管外管缠绕敷设于金属软管内管上确保伴热保温效果，小管径金属软管外管充当热媒介质的联络管，不仅可以消除设备管口出的热膨胀应力，而且能够直接观察到金属软管的泄漏点，便于维修排查。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型防热应力变形的夹套管结构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中直管段的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中金属膨胀节与夹套管外管连接示意图；

图4是本实用新型实施例中金属膨胀节与夹套管外管连接示意图；

图5是本实用新型实施例中弯头连接段的结构示意图；

图6是本实用新型实施例中金属软管的结构示意图；

图7是现有技术中内嵌式伴热金属软管的结构示意图；

图8是现有技术中外套式双层金属软管的结构示意图。

附图标记说明：1、直管段；2、三通连接段；3、第一联络管；4、弯头连接段；5、阀门；6、金属软管；7、设备；8、第二联络管；9、夹套管内管；10、管帽式连接板；11、夹套管外管；12、金属膨胀节；13、导流筒；14、定位板；15、处理坡口；16、圆形直管段；17、金属套箍；18、环形焊缝；19、金属软管内管；20、金属软管外管；21、内管法兰；22、外管法兰。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图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装置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。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1、图2和图5所示，本实施例提供了一种防热应力变形的夹套管结构，包括直管段1、弯头连接段4和三通连接段2，所述直管段1包括夹套管内管9、夹套管外管11以及用于连接夹套管内管9和夹套管外管11的管帽式连接板10，所述弯头连接段4连接于部分相邻两个直管段1的夹套管内管9之间，所述三通连接段2连接于部分三个直管段1的夹套管内管9之间，所述直管段1的夹套管外管11上嵌套有金属膨胀节12，位于弯头连接段4和三通连接段2的相邻两个直管段1的夹套管外管11外侧之间连接有若干根第一联络管3。

由于夹套管内管9通常采用无缝钢管，夹套管外管11可采用无缝钢管或焊接钢管，而在夹套管长度的设计中，要充分考虑热胀冷缩而造成的位移，根据实际情况选择合适的长度，夹套管外管11材料宜要与夹套管内管9相同或线膨胀系数相近，来保证夹套管外管11和夹套管内管9的热膨胀一致。然而，在实际的设计中由于夹套管内管9和夹套管外管11的介质不同，造成介质的温度差较大，其引起的热膨胀应力也不同，因此需要消除夹套管外管11和夹套管内管9间的膨胀差以及夹套管内管9的热膨胀应力；在本实施例中，在直管段1的夹套管外管11上嵌套金属膨胀节12，利用金属膨胀节12的弹性变形能力，以消除夹套管内管9、夹套管外管11的热膨胀应力，而且能够承受夹套管环隙内高温热媒介质的压力。而对于夹套管的弯头连接段4和三通连接段2处，先取消了夹套管外管11，这样不再需要考虑夹套管外管11的热膨胀应力，只需要复核夹套管内管9膨胀应力，降低了设计难度，同时将此处的连接焊缝均裸露，便于检查弯头和三通的焊接质量，然后为了确保取消夹套管外管11后的保温伴热效果，采用若干根可调整弯曲度的第一联络管3紧贴弯头及三通处敷设，然后再统一安装保温层，第一联络管3管径以DN15~DN50为宜，具体敷设的根数以及第一联络管3管径的确定需要根据换热量计算而定，第一联络管3的两头直接焊接到弯头连接段4、三通连接段2两端的直管段1的夹套管外管11开孔处，实现运行工况连通夹套层热媒介质流动的作用。

优化的实施方式，如图2、图3和图4所示，所述金属膨胀节12轴向两端预制有一节圆形直管段16，所述夹套管外管11上与金属膨胀节12连接端内壁设有处理坡口15，所述金属膨胀节12的圆形直管段16与该处理坡口15套合焊接，所述圆形直管段16上套合有金属套17，金属套箍17的设置既不改变金属膨胀节12的轴向弹性变形性能，又能增加结构强度，而且自然形成一道对金属膨胀节12的圆形直管段16的保护层，直接增加环形焊缝18的焊接厚度，有利于提高施焊效率。具体的，金属套箍17为单层结构的一节薄壁圆形直管，其壁厚依据配套金属膨胀节12的承压大小来定，承压高的话则取较大厚度，反之取较小厚度，一般金属套箍17的厚度比配套金属膨胀节12的壁厚厚1～5mm，而为了不降低配套金属膨胀节12的弹性变形能力，对金属套箍17的长度有一定限制，要求所述金属套箍17长度小于金属膨胀节12的圆形直管段16长度；具体的，所述金属套箍17长度比金属膨胀节12的圆形直管段16长度短1/4～1/2，优选金属套箍17长度比圆形直管段16长度短1/3，由于增设的金属套箍17长度比金属膨胀节12预置的圆形直管段16短，在结构中既不改变金属膨胀节12的轴向弹性变形性能，又能增加后成形的环形焊缝18的结构强度。

在一些实施方式中，如图4所示，还可在所述金属膨胀节12的圆形直管段16与夹套管外管11的处理坡口15之间套合金属套箍17，即在金属膨胀节12的圆形直管段16内外壁上分别套合一个金属套箍17，进一步增强了金属膨胀节12与夹套管外管11之间环形焊缝18的结构强度。

进一步的，在将金属套箍17、金属膨胀节12与夹套管外管11焊接固定时，所述金属套箍17焊接端口与金属膨胀节12的圆形直管段16朝外端口齐平，所述金属套箍17、金属膨胀节12的圆形直管段16外端口与夹套管外管11的结合处焊接形成以夹套管外管11为衬且相叠的角向连接结构的环形环缝18，这种对接环焊缝结构便于实施角向焊接，角焊比平焊熔透性好，形成的环形焊缝18连接强度更高，确保结构更加稳定，更好地承受夹套管环隙的流体压力，可适用于高中低压各种流动工况。

优化的实施方式，如图2所示，为了减少金属膨胀节12处的流体阻力，在所述夹套管内管9与夹套管外管11之间位于金属膨胀节12安装处设置导流筒13，所述导流筒13一端与夹套管外管11内侧壁焊接，在使用时此端迎着流体流动方向布置，导流筒13另一端沿直管段1轴线方向可自由伸缩，所述导流筒13长度大于金属膨胀节12长度，导流筒13的厚度应不小于2mm，且不大于金属膨胀节12的厚度。本实施例中导流筒13的设置，对于冲刷力较强的金属膨胀节12可以起到耐磨作用，使金属膨胀节12免受介质冲刷，起到延长金属膨胀节12使用寿命的作用；另外，还可以在金属膨胀节12里起到导流作用，可避免金属膨胀节12在吸收管道变形时造成的膨胀节失稳现象，从而使金属膨胀节12发挥正常作用，进一步延长使用寿命，对于抵消夹套管内管9、夹套管外管11的热膨胀应力起到良好作用，而且能够承受夹套管环隙内高温热媒介质的压力。

进一步的，所述夹套管内管9与夹套管外管11之间还设有定位板14，所述定位板14焊接于夹套管内管9的外侧壁，且定位板14的安装位置与导流筒13安装位置错开布置。

另外，如图1所示，对于上述夹套管结构在与设备7连接处，需要设计安装消除热膨胀应力的装置，尤其是跟转动类设备安装的情况，以免热膨胀应力对设备7管口造成一定程度的损坏，因此本实施例在上述夹套管结构基础上还包括用于连接设备7的金属软管6，如图6所示，所述金属软管6包括金属软管内管19和金属软管外管20，所述金属软管内管19的两端通过阀门5分别与直管段1和设备7连接，所述金属软管外管20沿金属软管内管19轴线方向缠绕于金属软管内管19外侧壁上，所述金属软管外管20两端通过第二联络管8与阀门5连接。相较于传统的内嵌式伴热金属软管（如图7所示）和外套式双层金属软管（如图8所示），本实施例采用的这种金属软管结构将金属软管内管19和金属软管外管20物理分离，不仅可以消除设备7管口出的热膨胀应力，而且能够直接观察到金属软管6的泄漏点，便于维修排查，同时能达到良好伴热保温效果。具体的，所述金属软管内管19的两端设有内管法兰21，通过内管法兰21与阀门5连接；所述金属软管外管20的管径为DN15~DN50，其缠绕长度以金属软管内管19的长度确定，缠绕间距尽可能密集，不会影响到金属软管内管19消除膨胀热应力的效果即可，所述金属软管外管20两端设有外管法兰22，通过外管法兰22与第二联络管8连接，实现运行工况连通热媒介质流动的作用，最后统一安装保温层。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防热应力变形的夹套管结构，其特征在于：包括直管段、弯头连接段和三通连接段，所述直管段包括夹套管内管、夹套管外管以及用于连接夹套管内管和夹套管外管的管帽式连接板，所述弯头连接段连接于部分相邻两个直管段的夹套管内管之间，所述三通连接段连接于部分三个直管段的夹套管内管之间，所述直管段的夹套管外管上嵌套有金属膨胀节，位于弯头连接段和三通连接段的相邻两个直管段的夹套管外管外侧之间连接有若干根第一联络管。

2.如权利要求1所述的一种防热应力变形的夹套管结构，其特征在于：所述金属膨胀节轴向两端预制有一节圆形直管段，所述夹套管外管上与金属膨胀节连接端内壁设有处理坡口，所述金属膨胀节的圆形直管段与该处理坡口套合焊接，所述圆形直管段上套合有金属套箍，所述金属套箍长度小于金属膨胀节的圆形直管段长度。

3.如权利要求2所述的一种防热应力变形的夹套管结构，其特征在于：所述金属套箍长度比金属膨胀节的圆形直管段长度短1/4～1/2。

4.如权利要求2所述的一种防热应力变形的夹套管结构，其特征在于：所述金属膨胀节的圆形直管段与夹套管外管的处理坡口之间套合有金属套箍。

5.如权利要求2或3或4所述的一种防热应力变形的夹套管结构，其特征在于：所述金属套箍焊接端口与金属膨胀节的圆形直管段朝外端口齐平，所述金属套箍、金属膨胀节的圆形直管段外端口与夹套管外管的结合处焊接形成以夹套管外管为衬且相叠的角向连接结构的环形环缝。

6.如权利要求1所述的一种防热应力变形的夹套管结构，其特征在于：所述夹套管内管与夹套管外管之间位于金属膨胀节安装处设有导流筒，所述导流筒一端与夹套管外管内侧壁焊接，另一端沿直管段轴线方向可自由伸缩，所述导流筒长度大于金属膨胀节长度。

7.如权利要求6所述的一种防热应力变形的夹套管结构，其特征在于：所述夹套管内管与夹套管外管之间还设有定位板，所述定位板焊接于夹套管内管的外侧壁，且定位板的安装位置与导流筒安装位置错开布置。

8.如权利要求1所述的一种防热应力变形的夹套管结构，其特征在于：还包括用于连接设备的金属软管，所述金属软管包括金属软管内管和金属软管外管，所述金属软管内管的两端通过阀门分别与直管段和设备连接，所述金属软管外管沿金属软管内管轴线方向缠绕于金属软管内管外侧壁上，所述金属软管外管两端通过第二联络管与阀门连接。

9.如权利要求8所述的一种防热应力变形的夹套管结构，其特征在于：所述金属软管内管的两端设有内管法兰，通过内管法兰与阀门连接，所述金属软管外管两端设有外管法兰，通过外管法兰与第二联络管连接。

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