專利名稱：一種可用于雙金屬管和內(nèi)壁耐磨金屬管生產(chǎn)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)民用各類管道加工技術(shù)，具體地說，是一種可用于雙金屬管生產(chǎn)的方法，該方法也可用于內(nèi)壁加工硬化耐磨金屬管生產(chǎn)。
雙金屬管(也稱為金屬復(fù)合管或襯里管)，是工業(yè)，民用備類管道防介質(zhì)腐蝕或防介質(zhì)被污染迫切需要的產(chǎn)品，可用于取代不銹鋼等耐蝕貴金屬管和腐蝕嚴(yán)重的碳鋼管，大大降低工程造價和大幅度提高管道壽命。但是，目前雙金屬管的生產(chǎn)工藝很不成熟。以爆炸復(fù)合板卷管焊縱縫生產(chǎn)冶金結(jié)合雙金屬管，工藝復(fù)雜成本高且小口徑長管至今很難加工；對非治金結(jié)合雙金屬管，使用中的主要同題是內(nèi)管的熱態(tài)失穩(wěn)，即內(nèi)管在熱應(yīng)力間隙氣體壓力作用下會發(fā)生起泡、塌癟，甚至整體脫殼堵塞管道，造成重大事故。因此，消除間隙氣體使內(nèi)管與外管密切結(jié)合，最好是過盈結(jié)合是加工工藝的關(guān)鍵。但是，目前各種加工工藝(例如拔制和剛性旋壓)均受管長限制不能適應(yīng)外管坯內(nèi)徑的尺寸波動形位公差(不圓度、不直度、直徑軸向波動)和工裝定位偏差，既不能保證完全消除間隙，又易擦傷或拔裂內(nèi)管金屬，并且薄壁內(nèi)管無法加工。此外，生產(chǎn)速度慢，驅(qū)動功率高也是其難以克服的缺陷。
針對以上工藝現(xiàn)狀，本發(fā)明者提供了一種《可用于雙金屬管生產(chǎn)的機(jī)械滾壓裝置(專利號ZL95217289.5)。但是該裝置作為一種結(jié)構(gòu)，一種實用新型，不能包括本發(fā)明涵蓋的更多形式的結(jié)構(gòu)，也不能包括本發(fā)明方法的應(yīng)用方式和多種用途以及雙金屬管的管接頭結(jié)構(gòu)。
在工業(yè)生產(chǎn)中，有很多管道需要抗介質(zhì)磨損，而耐磨材料又常常性脆不抗沖擊，也不易焊接，采用滾壓工藝使金屬管內(nèi)壁加工硬化可以大大提高管道抗磨性能，但因為缺少加工手段未能引起工業(yè)界的注意。
本發(fā)明的目的是提供一種雙金屬管的加工方法，該方法既可以生產(chǎn)過盈結(jié)合的雙金屬管，并輔之以完善的管接頭結(jié)構(gòu)形式，又可生產(chǎn)冶金結(jié)合的雙金屬管，同時還能生產(chǎn)內(nèi)壁加工硬化耐磨金屬管。
本發(fā)明的技術(shù)方案是以液壓脹形或其他現(xiàn)有工藝方法使雙金屬管內(nèi)外管達(dá)到小間隙松配合，內(nèi)外管的密切結(jié)合通過管內(nèi)壁的滾壓過程完成且周向分布的滾壓元件能隨時自動進(jìn)行徑向位移補(bǔ)償，同時滾壓力保持穩(wěn)定或基本穩(wěn)定。
滾壓裝置由滾壓元件，元件載體，傳遞流體壓力并能進(jìn)行密封的零部件或硬彈簧為主要要素構(gòu)成。
在要求內(nèi)外管為冶金結(jié)合時，滾壓過程在高溫下進(jìn)行。在內(nèi)管材料比外管熱膨脹系數(shù)大的情況下，可在冷卻過程中和冷卻后再進(jìn)行一次或多次滾壓。
內(nèi)管管端部與外管基體進(jìn)行封焊。
內(nèi)管管端也可與管接件進(jìn)封焊，管接件可與外管基體焊接或在安裝中以其他方式夾固。
滾壓方法可對易加工硬化的金屬管內(nèi)壁進(jìn)行。
本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢在于由于滾壓元件能隨時自動進(jìn)行徑向位移補(bǔ)償，采用液壓方式又可調(diào)節(jié)滾壓力參數(shù)保持滾壓力穩(wěn)定和吸振，因此，既可以適應(yīng)雙金屬管外管內(nèi)壁的尺寸波動和形位公差，保證不出現(xiàn)內(nèi)外管之間隙，又可以保證內(nèi)管壁厚的均勻一致；同時，局部連續(xù)滾壓摩擦阻力小，驅(qū)動功率低，不會擦傷和破壞內(nèi)管金屬。如果采用冷卻措施，滾壓過程可以快速進(jìn)行，有很高的生產(chǎn)率。
以此滾壓工藝生產(chǎn)的雙金屬管，由于滾壓元件的周向分布使外管脹大，滾壓的結(jié)果使內(nèi)管周向延長，因此使內(nèi)外管之間為一定粗糙度的各個局部均勻一致的大過盈量結(jié)合，可有效地防止內(nèi)管熱態(tài)失穩(wěn)失效的發(fā)生。
以此滾壓方式在高溫下進(jìn)行滾壓，可以將熱軋復(fù)合板的加工工藝引入復(fù)合管材的加工，使內(nèi)外管達(dá)到擴(kuò)散焊冶金結(jié)合，考慮到內(nèi)管熱膨脹系數(shù)可能大于外管，在冷卻收縮中產(chǎn)生拉應(yīng)力，在冷卻過程中和冷卻之后再進(jìn)行一至多次后續(xù)滾壓可以消除這種應(yīng)力，使內(nèi)管仍處在壓縮應(yīng)力狀態(tài)下。
以此方法生產(chǎn)的雙金屬管，由于內(nèi)管處在壓應(yīng)力狀態(tài)下，端部密封焊縫經(jīng)滾壓、擠壓工藝處理，實際管接縫先焊內(nèi)部進(jìn)行冷卻，再焊外部冷卻后形成對內(nèi)部焊縫的擠壓，抗應(yīng)力腐蝕和局部腐蝕能力增強(qiáng)。
以此方法生產(chǎn)的雙金屬管，由于內(nèi)管端部與外管基體進(jìn)行封焊，可以有效防止個別管段意外泄漏造成失穩(wěn)破壞的擴(kuò)展。
以此方法生產(chǎn)的雙金屬管，由于采用一般較厚的管接件，為利用現(xiàn)有各種管接頭形式或焊接形式提供了方便，同時也提高了接頭抗局部腐蝕能力，解決了內(nèi)管較薄(如0.3mm)時的內(nèi)管連接問題。
以此方法用于金屬管的內(nèi)壁滾壓，可使金屬管的內(nèi)壁產(chǎn)生加工硬化，提高抗磨能力，是一種廉價的工藝處理方式。
以下結(jié)合


具體實施例方式圖中各零件的名稱如下1、外管；2、內(nèi)管；3、長桿；4、滾壓頭；5、液壓管；6、冷卻液進(jìn)口；7、滾壓頭體；8、螺栓；9、密封胎；10、滾珠座；11、滾珠；12、限位結(jié)構(gòu)；13、管接件；14、粗定位結(jié)構(gòu)；15、焊縫圖1為滾壓原理圖，圖2為滾壓結(jié)構(gòu)圖，圖3為雙金屬管端部結(jié)構(gòu)。
首先說明滾壓結(jié)構(gòu)。圖2中滾珠11為滾壓元件，滾珠座10為元件載體，密封胎9與液壓管5及其聯(lián)接件組合成傳遞流體壓力的零部件。除此外，滾壓頭體7上，冷卻潤滑液通道(圖中未標(biāo)出，包括6)，粗定位結(jié)構(gòu)14和限位結(jié)構(gòu)12各有其重要作用。
在實用新型(ZL95217289.5)中，滾壓元件為滾柱，滾柱的形狀為一般軸對稱回轉(zhuǎn)體且其軸線相對滾壓頭體7軸截面有小交角?？梢匀∠@種交角，將滾柱及其附加部件延至很長。
在實際操作中，將流體壓力施加之后，利用驅(qū)動機(jī)構(gòu)使松配合的雙金屬管與滾壓元件產(chǎn)生相對滾動滾壓過程就可進(jìn)行。軸向進(jìn)動本例采用機(jī)械加電氣調(diào)速實現(xiàn)，也可采用(ZL95217289.5)的自進(jìn)方式或步進(jìn)方式。
雙金屬管的生產(chǎn)過程，對外管坯內(nèi)壁，可以采用一般內(nèi)涂料防腐的預(yù)處理工藝，內(nèi)管管坯縱焊縫最好經(jīng)過探傷，在套裝經(jīng)過液壓脹形達(dá)到內(nèi)外管松配合后進(jìn)行滾壓，最后處理端部結(jié)構(gòu)。對密切過盈結(jié)合的雙金屬管，其結(jié)合的穩(wěn)定性取決于內(nèi)管的力學(xué)狀態(tài)，所以徹底除去致密氧化皮并不重要，重要的是保證外管內(nèi)壁曲面連續(xù)不內(nèi)凸，結(jié)合面上不殘存使用溫度下易汽化的物質(zhì)。
對冶金結(jié)合的雙金屬管，由于滾壓過程在高溫下進(jìn)行，要選擇耐熱的滾壓結(jié)構(gòu)材料和設(shè)計完善的循環(huán)冷卻系統(tǒng)，減少滾壓進(jìn)行的時間。在內(nèi)管材料比外管冷卻收縮較大時，在冷卻過程中和冷卻之后，至少要進(jìn)行一次后續(xù)滾壓，防止內(nèi)外管脫殼和消除收縮拉應(yīng)力。
管接頭的形式如圖3所示。圖3a接頭形式可采用復(fù)合板焊接工藝規(guī)范，圖3b可采用一般焊接，管接件還可以是雙層金屬法蘭或任何現(xiàn)有形式的管接件。
以上描述的滾壓方法可對綜合性能好，使用廣泛的鋼管內(nèi)壁進(jìn)行，產(chǎn)生硬化層深度達(dá)2mm以上，對20#鋼管，內(nèi)壁硬度提高80％左右。
權(quán)利要求
1.一種雙金屬管的生產(chǎn)方法，一般先通過液壓脹形或其他現(xiàn)有工藝方法使內(nèi)外管達(dá)到小間隙松配合，其特征在于，內(nèi)外管的密切結(jié)合或冶金結(jié)合通過對管內(nèi)壁的滾壓過程完成且周向分布的滾壓元件(11)能隨時自動進(jìn)行徑向位移補(bǔ)償同時滾壓力保持穩(wěn)定或基本穩(wěn)定。
2.以權(quán)利要求1所描述的雙金屬管生產(chǎn)方法，其特征在于；滾壓結(jié)構(gòu)以滾壓元件(11)，元件載體(10)和傳遞流體壓力的零部件(5)(9)或硬彈簧為主要要素構(gòu)成。
3.以權(quán)利要求1或2所描述的雙金屬管生產(chǎn)方法，其特征在于，滾壓過程在高溫下進(jìn)行，必要時在冷卻過程中和冷卻之后再進(jìn)行一次或多次滾壓，可使內(nèi)外管達(dá)到冶金結(jié)合。
4.以權(quán)利要求1或2所描述的雙金屬管生產(chǎn)方法，其特征在于；內(nèi)管管端與外管基體進(jìn)行封焊。
5.以權(quán)利要求1或2或3所描述的雙金屬管生產(chǎn)方法，其特征在于；內(nèi)管端與管接件(13)進(jìn)行封焊，管接件(13)可與外管基體焊接或在安裝中以其他方式夾固。
6.以權(quán)利要求1或2所描述的雙金屬管生產(chǎn)方法，其特征在于；滾壓方法可用于金屬管道內(nèi)壁的加工硬化，生產(chǎn)內(nèi)壁耐磨金屬管。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)、民用內(nèi)防腐管道加工技術(shù),具體地說是提供了一種雙金屬管的生產(chǎn)方法。該方法使非冶金結(jié)合的雙金屬管內(nèi)外管的貼合不受管長限制和外管內(nèi)壁尺寸波動、形位公差及工裝定位偏差影響,徹底消除間隙,達(dá)到一定粗糙狀態(tài)下均勻一致的大過盈量結(jié)合。其主要特征是:對管內(nèi)壁進(jìn)行滾壓的周向分布滾壓元件能隨時自動進(jìn)行徑向位移補(bǔ)償且滾壓力保持穩(wěn)定。該方法同樣可用于冶金結(jié)合雙金屬管生產(chǎn)及內(nèi)壁加工硬化耐磨金屬管的生產(chǎn)。
文檔編號B21D39/08GK1174767SQ97101519
公開日1998年3月4日 申請日期1997年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月27日
發(fā)明者章新生 申請人:章新生