1.一種耐腐蝕金屬內(nèi)襯的承插式多層管材,其特征在于:包括從內(nèi)到外依次套接的內(nèi)管(2)、中間層(3)和外管(1),承口(11)內(nèi)壁設(shè)有階梯和/或凹槽,內(nèi)管(2)、中間層(3)和外管(1)粘接成所述管材或壓緊構(gòu)成所述管材,外管(1)包括依次連接的承口(11)、管身(12)和插口(13),外管(1)的材質(zhì)為金屬材料,內(nèi)管(2)采用具有耐腐蝕功能的材料制成,所述管材的每端都設(shè)有一個(gè)密封層(4)和一個(gè)耐腐蝕金屬材質(zhì)的襯環(huán)(5),承口(11)一端的襯環(huán)(5)包覆內(nèi)管(2)內(nèi)壁一端、內(nèi)管(2)一端端面、中間層(3)一端端面、管身(12)的端面,插口(13)一端的襯環(huán)(5)包覆內(nèi)管(2)另一端的內(nèi)壁、內(nèi)管(2)另一端的端面、中間層(3)另一端端面、插口(13)的端面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管材,其特征在于:中間層(3)的材質(zhì)為熱熔膠、塑料或橡膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管材,其特征在于:密封層(4)的材質(zhì)為橡膠或熱熔膠,密封層(4)的材質(zhì)為熱熔膠時(shí),密封層(4)將襯環(huán)(5)和內(nèi)管(2)粘接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管材,其特征在于:承口(11)一端的襯環(huán)(5)還延伸至完全或不完全包覆承口(11)內(nèi)壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多層管材,其特征在于:插口(13)一端的襯環(huán)(5)伸入管材內(nèi)部的部分的長(zhǎng)度不小于插口(13)的長(zhǎng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層管材,其特征在于:插口(13)一端的襯環(huán)(5)外翻至包覆插口(13)外壁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管材,其特征在于:在承口(11)一端,內(nèi)管(2)的端面、中間層(3)的端面和管身(12)的端面三者平齊,在插口(13)一端,內(nèi)管(2)的端面、中間層(3)的端面和插口(13)的端面三者平齊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層管材,其特征在于:在承口(11)一端,密封層(4)包覆管身(12)的端面、中間層(3)的端面、內(nèi)管(2)的端面和內(nèi)管(2)一端的內(nèi)壁,在插口(13)一端,密封層(4)包覆插口(13)的端面、中間層(3)的端面、內(nèi)管(2)的端面和內(nèi)管(2)另一端的內(nèi)壁,襯環(huán)(5)將密封層(4)壓緊,使用時(shí),插口(13)一端的襯環(huán)(5)和密封層(4)對(duì)插口(13)端面形成全密封,承口(11)一端的襯環(huán)(5)和密封層(4)對(duì)管身(12)端面形成全密封,
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一所述的多層管材,其特征在于:插口(13)一端的襯環(huán)(5)伸入管材內(nèi)部的部分的長(zhǎng)度小于插口(13)的長(zhǎng)度時(shí),所述管材的插口為單層插口,單層插口厚度的設(shè)計(jì)方法包括如下步驟:
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的多層管材,其特征在于:插口(13)一端的襯環(huán)(5)伸入管材內(nèi)部的部分的長(zhǎng)度不小于插口(13)的長(zhǎng)度時(shí),插口(13)和插口(13)一端的襯環(huán)(5)形成復(fù)合插口,復(fù)合插口厚度的設(shè)計(jì)方法還包括如下步驟:
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多層管材,其特征在于:步驟a2包括如下步驟:
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多層管材,其特征在于:步驟a3包括如下步驟:
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的多層管材,其特征在于:步驟a1中,得到的徑向變形量u的微分方程為:
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多層管材,其特征在于:步驟a2中,假設(shè)所述圓環(huán)受到至少兩個(gè)相對(duì)圓心對(duì)稱的徑向集中力p,且相鄰兩個(gè)徑向集中力p之間的夾角為,所述圓環(huán)滿足以下三個(gè)邊界條件:
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多層管材,其特征在于:步驟a5中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)或仿真或理論計(jì)算獲得和確定加強(qiáng)圈的最小厚度,通過(guò)理論計(jì)算獲得和確定加強(qiáng)圈的最小厚度時(shí),基于基管的插口厚度和根據(jù)縱向復(fù)合梁的抗彎強(qiáng)度計(jì)算公式獲得加強(qiáng)圈的最小厚度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一所述的多層管材,其特征在于:承口(11)一端的襯環(huán)(5)未包覆承口(11)內(nèi)壁時(shí),所述管材的承口為單層承口,承口(11)一端的襯環(huán)(5)延伸至完全或不完全包覆承口(11)內(nèi)壁時(shí),承口(11)和承口(11)一端的襯環(huán)(5)形成復(fù)合承口。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的多層管材,其特征在于:對(duì)于同一管材,沿著從承口到插口的方向,承口的內(nèi)壁包括依次排列的第一階梯(111)、第二階梯(112)、第三階梯(113)、第四階梯(114)、第五階梯(115)、第六階梯(116),第四階梯(114)和第五階梯(115)連接處的倒角為第一倒角(r1),第五階梯(115)和第六階梯(116)連接處的倒角為第二倒角(r2),第二階梯(112)和第三階梯(113)連接處的倒角為第三倒角(r3),第一階梯(111)和第二階梯(112)連接處的倒角為第四倒角(r4)、第三階梯(113)和第四階梯(114)連接處的倒角為第五倒角(r5)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的多層管材,其特征在于:?jiǎn)螌映锌诤穸鹊脑O(shè)計(jì)方法包括如下步驟:
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的多層管材,其特征在于:步驟b2中,通過(guò)應(yīng)力計(jì)算公式計(jì)算得到步驟b1中各選取處的最小壁厚,把單層承口視作包括至少兩個(gè)同軸連接的內(nèi)壁為圓錐面的壓力容器加上至少一個(gè)安裝在壓力容器內(nèi)壁上的環(huán)形加強(qiáng)圈,,,其中,為管身的環(huán)向應(yīng)力,為選取處的環(huán)向應(yīng)力,d0是基管外徑,d是選取處直徑,p是基管內(nèi)流體的壓力,s為基管厚度,s0為選取處的壁厚,α為選取處所在圓錐的半錐角。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的多層管材,其特征在于:當(dāng)單層承口的材質(zhì)和管身的材質(zhì)相同時(shí),所述應(yīng)力計(jì)算公式為:。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的多層管材,其特征在于:當(dāng)單層承口的材質(zhì)和管身的材質(zhì)不相同時(shí),所述應(yīng)力計(jì)算公式為:,其中,q0為管身材料的屈服強(qiáng)度,q1為單層承口所用材料的屈服強(qiáng)度。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多層管材,其特征在于:復(fù)合承口厚度的設(shè)計(jì)方法包括如下步驟:
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的多層管材,其特征在于:步驟c1中,把所述多層結(jié)構(gòu)視作包括至少一個(gè)內(nèi)壁為圓錐面的壓力容器加上至少一個(gè)安裝在壓力容器內(nèi)壁上的環(huán)形加強(qiáng)圈的結(jié)構(gòu),步驟c1中,第一圓錐為一個(gè)內(nèi)壁為圓錐面的壓力容器,第一倒角處和第二倒角處位于第一圓錐的內(nèi)壁上。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的多層管材,其特征在于:步驟c1中,設(shè)具有m層非基層和一層基層,則所述多層結(jié)構(gòu)的平衡方程為:
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的多層管材,其特征在于:步驟c2中,為了使復(fù)合承口達(dá)到強(qiáng)度要求,則第n層非基層內(nèi)部應(yīng)力與管身內(nèi)壁應(yīng)力之間滿足:,,其中,q0、qn分別為管身和第n層非基層的材料的屈服強(qiáng)度;為管身的環(huán)向應(yīng)力,s為管身厚度,d0為管身外徑,p是管內(nèi)流體給的壓力,聯(lián)立第n層非基層的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式,得到第n層非基層的厚度和基層的厚度的關(guān)系:。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的多層管材,其特征在于:已知應(yīng)力最大處對(duì)應(yīng)的基層的厚度時(shí),根據(jù)第n層非基層的厚度和基層的厚度關(guān)系求出屈服應(yīng)力最小一層的最小厚度,設(shè)該層為最小應(yīng)力層,將其它非基層的厚度設(shè)為不小于最小應(yīng)力層的最小厚度;已知非基層的厚度時(shí),首先,選取基層應(yīng)力易集中的至少一處,選取原則為:各選取處的強(qiáng)度滿足要求后,按照外壁設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)出的基層的其它地方強(qiáng)度也滿足要求;然后根據(jù)第n層非基層的厚度和基層的厚度關(guān)系求出各選取處的厚度。