CN2584989Y - 耐蚀金属衬里多壳层复合管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种耐蚀金属衬里多壳层复合管及其制造方法，其中所述复合管具有衬里层、承压层和防护层；所述衬里层由耐蚀金属制成，并处于最内层，用于输送介质；所述承压层置于衬里层的外部；其特征在于所述承压层至少两层以上。本实用新型的复合管提高了机械性能和韧性，减少了脆断的几率；简化了制管工艺，可以降低工程的投资。

Description

耐蚀金属衬里多壳层复合管

本实用新型属于复合管技术领域，设计复合材料在复合管制造中的应用。具体地说，设计一种耐蚀金属衬里多壳层复合管及其制造方法。

在现有技术中，为提高管道的抗腐蚀能力，或降低耐腐蚀管道的制造成本，具有耐蚀金属衬里的复合管已被多篇现有技术所公开。如在CN2338576，CN2369049，CN2380774等专利文献中，以及本申请人在CN1210044专利文献中公开的耐腐蚀金属复合管。上述复合管道包括一个与输送介质接触的内衬管和一个固定在内衬管外侧的用于承受外力的外层管，此外在CN1210044专利文献中还提出了设置在管道两端的耐腐蚀金属短接头。使用时，介质在通过耐腐蚀复合管内腔时，其内腔不会发生锈蚀，介质因此不受影响，复合管的使用寿命也因此大大增强，由于采用薄壁耐腐蚀空心管作为内衬管，而用成本较低并具有较高强度足以抗御各种外压的其它材料作为外层管的材质，使得其具有造价低，性能好的优点。此外，由于上述复合管的外层管的的一部分采用碳钢之类的材料，具有一定的承压能力。

但是，在实践中发现大口径、高压厚壁管道的制管与衬里技术复杂，所用设备昂贵。不适合在我国大规模生产，另外，所制成的厚壁管还存在着易脆断的问题。

在CN1072762专利文献中公开了一种用于深冷低温的多层绕带式高压容器，该高压容器的筒体是在一个较薄内筒的外面逐层交错预应力缠绕多层扁平钢带，钢带两端焊于筒体端部斜面上。容器端盖采用多层球形或椭圆形封头结构。所有构件均采用耐低温的奥氏体不锈钢制成。这种方案有效地克服了传统单层厚壁板结构方案所固有的各种缺点，具有取材简单、工艺简化、焊接质量容易保证等优点，并能防止低温脆性断裂破坏的危险。

实际上，与CN1072762专利文献同类的技术五十年代在我国已有应用，当时主要解决高压容器壳体国产化的问题。但是至今这一技术及其改进技术仍仅限于高压容器的生产和制造领域中。

本实用新型的目的在于提出一种具有大口径、耐高压的耐蚀金属衬里多壳层复合管及其制造方法，进而利用国产设备、国产原料、自有技术实现气、液输送干线的国产化，降低造价，创造良好效益。

为实现上述目的，本实用新型的耐蚀金属衬里多壳层复合管，至少具有衬里层和承压层；所述衬里层由耐蚀金属制成，并处于最内层，用于输送介质；所述承压层置于衬里层的外部；其中所述承压层由具有一定的强度和韧性的材料制成，所述承压层至少两层以上。承压层壳体的厚度由下列计算公式确定； $S_0=\frac{P_0\×D_0}{2{\left[\mathrm{\σ}\right]}_0-P_0}+C_0$ 式中：S₀——承压层外管壁厚

     S₀＝n ×δ′

     n——承压层多层壳体层数

    δ′——每层的厚度

  p₀——承压层壳体工作压力

  D₀——承压层壳体内径

  [б]₀——承压层外管材料的许用应力

  C0——承压层外管附加厚度；

在所述复合管的两端具有由耐蚀金属制成的管接头；所述衬里层与所述管接头固定且密封地连接，而所述承压层的两端分别与管接头固定连接。在所述承压层外侧设有防护层，所述防护层的材料可以为纳米玻璃钢或纳米塑料。

最好，所述承压层包括至少一层金属壳层，或者包括至少一层非金属壳层。其中所述非金属壳层最好用纳米材料制成，诸如纳米塑料、纳米玻璃钢之类的材料。

其中所述承压层壳体为预定层数和厚度，螺旋缠绕在耐蚀金属衬里管外侧的带状、条状或丝状材料，其缠绕结构为平绕或交叉缠绕；并在承压层壳体的缠绕缝隙之间填加树脂或涂料。或者所述承压层壳体为分层包卷在耐蚀金属衬里管外侧的由板状材料焊接成的管状壳体；将所述各层管状壳体的焊缝在周向上相互错开，并等圆心角分布。

采用上述技术使得本实用新型的复合管与现有技术相比具有如下优点：

1.提高了复合管的机械性能和韧性，减少了脆断的几率；内外防腐一次完成，管道

  安全性加强，特别适于用作汽油干线管道。

2.简化了制管工艺，适合于用国内现有设备采用国产原料生产大口径高压厚壁管道。

3.可以降低工程的投资。

为使本实用新型能被更清楚的理解，下面根据附图并结合实施例对本实用新型做进一步的说明。其中

图1a、1b分别是本实用新型耐蚀金属衬里多壳层复合管的纵向半剖结构示意图和横截面剖视图；

图2a至图2c显示了本实用新型复合管的一种实施方式的制作用过程，其中的承压层壳体用带状、丝状或条状材料以平绕的方式制作；

图3a至图3d显示了本实用新型复合管的另一种实施方式的制作用过程，其中的承压层壳体用带状或条状材料以交叉缠绕的方式制作；

图4a至图4e显示了本实用新型复合管的再一种实施方式的制作用过程，其中的承压层壳体采用钢板包卷焊的方式制作。

参见图1a及图1b，本实用新型的耐蚀金属衬里多壳层复合管包括管状耐蚀金属衬里管1，固定且密封地连接在管状耐蚀金属衬里管1的两端的耐蚀金属管接头2，在耐蚀金属衬里管1的外侧设置有承压层壳体3，制造所述承压层壳体3的材料应当具有较高的强度和韧性，可以是金属材料，如钢带、钢筋、钢板等，也可以用非金属材料，如玻璃钢、塑料、纳米玻璃钢、纳米塑料等。在所述承压层壳体3的外侧设置有防护层4，所述防护层4的材料可以由沥青、塑料、玻璃钢、纳米玻璃钢、纳米塑料、不锈钢板、铝皮等制成。

在本实用新型的复合管中，耐蚀金属衬里管1主要用来承受所输送的介质，因而其功能是内部防腐并部分地承受介质所给出的工作压力。而大部分工作压力则由承压层壳体3承受。在承压层壳体3外侧的防护层4的功能是外防腐和外防护。

在制造所述耐蚀金属衬里多壳层复合管的过程中，首先根据管道的设计内压力和腐蚀寿命来确定管道壁厚，进而预制出包括耐蚀金属衬里管1及分别密封地固定在耐蚀金属衬里管1两端的管接头2的衬里管件；耐蚀金属衬里管1于管接头2的连接方式可以采用焊接等方式，最好耐蚀金属衬里管1、焊接材料以及管接头2为相同的材料。依据管道的设计要求在耐蚀金属衬里管1的外侧包绕适当厚度的承压层壳体3，并将各层承压层壳体3的两端由焊接或粘结等方式固定到管接头2上。

参见图2，在本实施例中承压层壳体3以平绕方式制成。在此以带状材料为例，显然用丝状及条状材料制作承压层壳体3，在本实施例的提示下不应有任何困难。首先参见图2(a)，按平绕螺旋角的要求将钢带的首端通过焊缝5焊接固定在耐蚀金属衬里管1一端上的管接头2的外侧，然后将钢带紧密地缠绕在耐蚀金属衬里管1的外侧，直至达到耐蚀金属衬里管1另一端上的管接头2，同样仍按平绕螺旋角的要求将钢带的末端通过焊缝5焊接固定在耐蚀金属衬里管1另一端上的管接头2的外侧。然后参见图2(b)，第二层钢带用相反的螺旋方向缠绕，其首尾仍按平绕螺旋角的要求将末端通过焊缝5焊接固定在耐蚀金属衬里管1两端的管接头2外侧。以此类推，直至达到预定的设计层数和厚度。在各层钢带之间以及相邻螺旋圈的钢带之间可以添加涂料或树脂，以使钢带之间紧密结合，提高强度，并具有一定的防腐功能。最后如图2(c)所示，在完成多壳层外管制作后，用常规的方法制作防护层4，如采用缠绕或手工糊表玻璃钢、纳米玻璃钢，采用拉、挤施加塑料或纳米塑料层，或者涂刷沥青或改性沥青层等。

图3显示了本实用新型的另一个实施例，其中以钢带为例说明了以交叉缠绕的方式制作承压层壳体3的过程。同样，用丝状及条状材料以同样的方式制作承压层壳体3，在本实施例的提示下不应有任何困难。参见图3(a)，钢带的首端按螺距为钢带宽度的两倍或两倍以上的整数倍的螺旋角通过焊缝5焊接固定在耐蚀金属衬里管1一端的管接头2外侧。然后按螺距要求缠绕在耐蚀金属衬里管1的外侧，直到钢带的尾端到达耐蚀金属衬里管件另一端的管接头2，并按螺旋角的要求焊接固定在该管接头2外侧。参见图3(b)，第二层钢带按相反的螺旋方向缠绕，其两端同样按相应的螺旋角要求固定在管接头2外侧。其它各层依此类推，将各层钢带紧密地缠绕达到设计厚度。图3(c)显示出钢带完成交叉缠绕后，承压层壳体3的外观示意图，承压层壳体3的钢带紧密地缠绕在耐蚀金属衬里管1的外侧，钢带的两端通过焊缝固定在衬里管的管接头2外侧上，图3(d)为耐腐蚀金属衬里多壳层复合管以交叉缠绕方式形成承压层壳体3的产品的局部剖开结构图。图中显示出，耐蚀金属衬里管1、第一层承压层壳体3′、第二层承压层壳体3″、防护层4以及管接头2。

图4(a)至4(f)显示了本实用新型的又一个实施的制作过程，其中本实用新型的耐蚀金属衬里多壳层复合管采用钢板包卷焊接制作承压层壳体3。参见图4(a)，其中作为第一层承压层壳体3′的第一卷曲钢板包卷在耐蚀金属衬里管1的外侧，第一钢板的两端焊接固定在在管接头2的外侧。由图4(b)可见，第一钢板的卷装焊缝6置于耐蚀金属衬里管1的一侧。图4(c)为作为第二层承压层壳体3″的第二卷曲钢板包卷在第一层承压层壳体3′的外侧，同样其两端焊接固定在在管接头2的外侧。由图4(d)可见，该第二卷曲钢板的卷装焊缝6′置于与第一卷曲钢板的卷装焊缝6相对的一侧。也就是说，卷装焊缝6于卷装焊缝6′之间相互错开180°圆心角。图4(e)和图4(f)显示出在用钢板包卷焊制成承压层壳体3后，再在承压层壳体3上覆盖防护层4后的结构示意图。由于在本实施例中钢板卷装焊缝对于保持多壳层管的强度和密封具有重要的作用，因而各层钢板的卷装焊缝6应当错开一定的角度，最好各层卷装焊缝间等圆心角分布，以使在复合管的圆周上的抗压强度尽量均匀。如图5所示的一个由三层卷曲钢板制成的承压层壳体3，其中的卷装焊缝6相间错开60°。以此类推，对于由更多层钢板构成的承压层壳体3，所述领域的普通技术人员不难对钢板间的卷装焊缝6的相间角度做出适当的布置。

虽然在上述实施例中所例举的制作承压层壳体3的材料都是钢材，但是采用具有一定的强度和韧性的其它金属和非金属材料也是可能的，如铝合金，纳米玻璃钢以及纳米塑料等。所述材料的端头的固定方式也可以采用粘合固定等方式。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种耐蚀金属衬里多壳层复合管，至少具有衬里层和承压层；所述衬里层由耐蚀金属制成，并处于最内层，用于输送介质；所述承压层置于衬里层的外部；其特征在于所述所述承压层至少两层以上。

2.根据权利要求1所述的耐蚀金属衬里多壳层复合管，其特征在于在所述复合管的两端具有由耐蚀金属制成的管接头；所述衬里层与管接头固定且密封地连接而所述承压层的两端分别与管接头固定连接。

3.根据权利要求1所述的耐蚀金属衬里多壳层复合管，其特征在于在所述承压层壳体的厚度由下列计算公式确定； $S_0=\frac{P_0\×D_0}{2{\left[\mathrm{\σ}\right]}_0-P_0}+C_0$ 式中：S₀——承压层外管壁厚

     S₀＝n×δ′

     n——承压层多层壳体层数

     δ′——每层的厚度

  p₀——承压层壳体工作压力

  D₀——承压层壳体内径

  [б]₀——承压层外管材料的许用应力

  C0——承压层外管附加厚度。

4.根据权利要求2所述的耐蚀金属衬里多壳层复合管，其特征在于在所述承压层外侧设有防护层。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的耐蚀金属衬里多壳层复合管，其特征在于所述承压层包括至少一层金属壳层。

6.根据权利要求5所述的耐蚀金属衬里多壳层复合管，其特征在于所述承压层壳体为预定层数和厚度，螺旋缠绕在耐蚀金属衬里管外侧的带状、条状或丝状材料，其缠绕结构为平绕或交叉缠绕。

7.根据权利要求6所述的耐蚀金属衬里多壳层复合管，其特征在于在承压层壳体的缠绕缝隙之间填加树脂或涂料。

8.根据权利要求6所述的耐蚀金属衬里多壳层复合管，其特征在于所述承压层壳体为分层包卷在耐蚀金属衬里管外侧的由板状材料焊接成的管状壳体。

9.根据权利要求8所述的耐蚀金属衬里多壳层复合管，其特征在于将所述各层管状壳体的卷装焊缝在周向上相互错开，并等圆心角分布。

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