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双金属复合钢管形成基本原理及工艺方法

发布日期:2018-06-21 17:19:14 访问次数:231

双金属复合钢管基本原理:外基管负责承压和管道刚性支撑的作用,内衬管承担耐腐蚀的作用。
  外基管可以根据输送介质的流量和压力要求,选用不同通径和壁厚的碳钢管材。热镀锌钢管、直缝焊管、螺旋管、低中压流体输送用无缝钢管、高压锅炉、石油裂化用无缝管钢管、管线管等。直径可从φ20-φ1020mm,壁厚可从2.5-50mm。


双金属复合钢管

复合钢管厂家

内衬管可以根据输送介质化学成分,选用不同的耐腐蚀合金。可以是奥氏体不锈钢 304、304L、316、316L、铜基合金、镍基合金、哈氏合金、钛、钛合金、双相不锈钢等新型高耐腐蚀合金材料。内衬管壁厚可以根据使用寿命和焊接工艺的要求从0。3-4mm。

目前世界盛行工艺方法主要有以下四种:
  机械滚压法、爆炸复合法、拉拔复合法、液压复合法。
  机械旋压法
  形成机理:
  利用两种不同材质的机械性能,即利用外基管(碳钢管)弹性变形范围,利用内衬管(不锈钢管)屈服强度低的特性。在滚压机具螺旋进给的挤压下,使内衬管连续局部塑性变形,外基管始终保持在弹性变形范围之内。当外力去除后,外基管弹性收缩,内衬管由于已呈塑性变形无法收缩。从而达到内衬管外表面强力的嵌合在外基管的内表面中,复合成型。
  特点:
  1、防腐性好:能有效地防止二次污染,符合国家直接饮用水质标准的要求;
  2、强度高:有较强抗挤压,抗共振性,极大的降低了水管受到外力冲击而产生渗漏的可能性,避免了因渗漏对水资源产生大量浪费;
  3、稳定性好:在-20~350℃热膨胀系数几乎一致(热膨胀系数小、耐热性高);
  4、管壁光滑、均匀,不结垢,通径有保障,输送能耗低;
  5、采用传统工艺连接,安全、灵活、可靠;
  6、降低热能损耗,不锈钢管的保温性能是铜材料水管的24倍,大量地节约了热水输送中的热能损耗;
  7、性价比优:总的造价只有薄壁不锈钢管的三分之二价格,紫铜管的五分之一价格。
  技术参数:
  基管类型:镀锌钢管,食品级304不锈钢管
  复合压力:结合强度高于行业标准所要求的0.2MPa
  执行标准:使用压力符合GB/T8163-2008、GB/T3091-2008规定
  接口类型:丝扣、沟槽、焊接以及法兰连接
  代表厂家:
  爆炸复合法
  形成机理:
  将装配好的内外管放置在水槽内,将集束炸药放置在内衬管轴线上,通过炸药瞬间生产的爆炸力,引起水槽内水压瞬间增高,瞬间增高的水压,在瞬间内推动内衬管在直径方向向外扩张,向外扩张的内衬管在水压的作用下,扩张置外基管的内表面上,并在水压的作用下,随外基管继续扩张,直至压力消失;而外基管在轴向方向向内收缩,最终复合成形。
  特点:
  ① 一次性瞬间成形。
  ② 各点的压力基本相同。
  影响复合品质的因素:
  ① 由于外基管内表面不规则,造成外基管壁厚不均匀。
  受双金属复合管成形基理的限制,要使外基管处于弹性变形范围,不均匀的外基管壁厚,使得批量生产,在装填炸药时,用量上受到限制。药量大了,瞬间冲击波大,外基管易发生永久变形,甚至不安全,使得结合力反而下降;药量小了,冲击力小,内衬管达不到一次性充分塑性变形,导致双金属复合管结合力小。通常为0.5 MPa左右。由于爆炸成形工艺的特点,导致内衬管轴向方向向内收缩。为了保证管口整圆,不得不进行二次校正。
  ② 由于结合力小,使得内外管环状结合面间隙大,内衬管在管端焊接处,将反复承受介质输送过程中,压力交替变化的扭动、折弯,致使连接处出现材料疲劳、开裂,导致耐腐蚀性能下降—(折翘现象)。
  ③ 由于装填炸药用量上受到限制,内衬管达不到充分的塑性变形。由于冲击波产生的反作用力小,内衬管内表面压应力达不到充分的体现,内衬管直缝焊接处仍处于拉应力状态。致使内衬管表面整体,尤其是直缝焊接处,抗热应力腐蚀的能力下降。
  代表厂家:未知
  液压复合法
  形成机理:
  将装配好的内外管完全密封—呈密闭长筒,再将液体注入筒内,逐步加压筒内的液体,使得内衬管逐步的在直径方向向外扩张,在轴向方向向内收缩。通过连续逐步施压,使得内衬管最终达到塑性变形,外基管仍处于弹性变形范围内,当通过压力表判定内外管已达到塑性变形,外基管处于弹性变形要求时,施放压力,复合形式。
  特点:
  ① 逐步加压成形。
  ② 密闭长筒内各点压力相同。
  ③ 不破坏内管的不锈钢表面
  ④ 适合大口径双金属复合管复合工作
  ⑤ 高压力的液压复合使结合强度远远高于行业标准
  技术参数:
  基管类型:无缝钢管、直缝焊管或螺旋焊管及食品级304不锈钢管
  复合压力:结合强度高于行业标准所要求的0.2MPa
  执行标准:使用压力符合GB/T8163-2008、GB/T3091-2008规定
  接口类型:焊接以及法兰连接
  产品用途:
  广泛应用于水务、水利水电工程、石油化工工程、燃气工程、消防工程、学校医院、工业与民用建筑工程等
  代表厂家:
  拉拔复合法
  形成机理:
  将装配好的内外管,通过一个带有锥度的(通常锥度为1:25、1:50),最大轮廓外圆尺寸固定的模具,沿内衬管轴线拉拔前行。通过拉拔模具挤压、扩张的方式,将内衬管在直径方向复合到外基管的内表面上,并通过继续扩张使外基管也处于弹性变形的范围内。当外力去除后,内衬管呈塑性变形无法收缩,外基管处于弹性变形呈收缩趋势,但受内衬管的限制,外基管内表面强力的嵌合在内衬管的外表面上,复合成形。
  特点:
  ① 成形工艺简单、有效。
  ② 复合管内表面圆整度好。
  影响品质的因素:
  ① 由于外基管内表面形状不规则,不平高度影响了模具轮廓最大外圆尺寸全行程的通过。
  拉拔模具最大轮廓是机械加工的整圆,必须沿轴心线平行前行。模具与内衬管的材质为硬钢于软钢,在拉拔扩张过程中,模具嵌入在内衬管内表面中。当外基管不规则的内表面影响拉拔模具通过时,会造成拉拔模具轴线与内衬管轴线形成夹角,扩大了模具最大轮廓直径。当出现对称的不平高度时,由于作用在拉拔模具上的力,在3600方向上是对称的,这样就会造成拉拔模具无法避让。两种现象都会使内衬管受挤压处弯曲变形加大,造成拉拔模具最大轮廓处,切削内衬管表面,引起表面光洁度的破坏,甚至无法通过。这种状况在复合较大直径的双金属复合管时更为明显。
  为了保证表面品质和功效,通常采用减小拉拔模具最大轮廓尺寸,因此复合后的双金属复合管结合力小。通常仅为0.2~0.3MPa之间。
  ② 由于结合力低使得内外管环状结合面间隙大,内衬管在管端焊接处将反复承受介质输送过程中,压力交变的扭动、折弯,致使连接处出现材料疲劳、开裂,导致耐腐蚀性能下降—(折翘现象)。
  ③ 由于内衬管没有达到充分的塑性变形,内衬管内表面由作用力与反作用力产生的表面压应力,达不到充分的体现,表面压应力几乎没有反映。此时,内衬管中直缝焊接处仍处于拉应力状态,因此内衬管表面整体,尤其是直缝焊接处,抗热应力腐蚀能力下降。另外,采用拉拔工艺,拉拔模具呈直线运动,内衬管表面始终处于拉应力状态。

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