一種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝及系統技術方案

本發明專利技術提供的這種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝及系統，首先需要將基管加熱，之后將基管與襯管穿套在一起，當基襯管穿套完成后，對襯管進行水壓漲形，襯管首先發生彈性變形，當水壓壓力繼續加大后，襯管發生塑性變形，襯管外表面與基管內表面緊密貼合，之后繼續增加水壓壓力，襯管與基管同時發生變形，此時基管僅僅發生彈性變形；之后水壓漲形壓力降為0，冷卻襯管；最后將復合好的復合管自然冷卻至室溫，復合工藝完成。此雙金屬復合管成形工藝，一方面提高了雙金屬復合管的成形質量，另一方面解決了襯管材質優于基管材質的雙金屬管的復合成形的難題，該方法更適用襯管材質較基管材質差的雙金屬管的復合成形。

【技術實現步驟摘要】
一種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝及系統
本專利技術涉及一種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝及系統。
技術介紹
近年來隨著世界經濟的迅猛發展，對能源需求日益增長，為滿足市場需要，油氣田的開采逐步向深井、海洋、偏遠陸地等高腐蝕環境方向發展，因此需要開發高品質耐高酸性管材。雙金屬復合管是由兩種不同材質的金屬管構成：基管為高強度碳鋼管材，內襯層為耐腐蝕性合金，管層之間通過各種變形和連接技術形成緊密結合，雙金屬復合管材既具有良好的強度和耐腐蝕性，而且成本低，得到了國內外市場的廣泛認可，發展迅速。雙金屬復合管有冶金式復合管和機械式復合管兩種形式。冶金式復合管主要是利用冶金復合板通過JCOE等方法成形，或者通過加熱成形方式使內外兩種金屬結合成一體，其結合界面為冶金結合狀態。冶金式復合管成形后剪切分離強度高，性能優，但是制造成本高，成形受材質限制，僅有少數合金可以制成冶金復合板，并且制造工藝復雜。機械式復合管是通過特定冷成形方法使內外兩層金屬形成過盈配合，產生一定的接觸壓力，從而實現內外層金屬緊密配合的金屬復合管。機械式復合方式有冷拉拔法、水壓脹接法、機械脹接法等。機械式復合方式制造成本低、雖然受鋼管材質影響比冶金復合小，但是一般只能成形基管材質優于襯管材質的雙金屬復合管，但是實際生產中，為節約成本，并為滿足特殊使用工況的需要，往往要求襯管的材質要優于基管的材質，甚至要遠超基管的材質，因此采用傳統意義上的機械成形法復合后雙金屬管的剪切分離強度較少，甚至為0，從而不能滿足實際需要，所以需要專利技術一種全新的雙金屬復合管機械成形方法，不僅可以解決上述難題，而且成形后的雙金屬復合管性能更優。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種新型的雙金屬復合管成形工藝及系統，一方面提高雙金屬復合管的成形質量，另一方面解決現有的機械成形法只能滿足襯管材質較基管材質差的雙金屬管的復合成形，本專利技術提供的方法更適用襯管材質優于基管材質的雙金屬管的復合成形。為此，本專利技術提供了一種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝，包括如下步驟：步驟一：將襯管套在與地面平行的支撐桿上，支撐桿上安裝有冷卻漲形裝置，打開冷卻漲形裝置的冷卻水入口閥門和冷卻水出口閥門，對襯管進行循環冷卻；步驟二：將基管置入中頻加熱爐進行加熱，加熱3～10min后，基管進入電阻保溫爐保溫2～5min；步驟三：基管隨電阻保溫爐一起移動至支撐桿處，將位于電阻保溫爐內的基管穿套在的襯管的外表面；步驟四：關閉冷卻漲形裝置的冷卻水入口閥門和冷卻水出口閥門，打開增壓水入口閥門，對穿套好的基管和襯管進行水壓漲形，使壓力升高到基管發生最大彈性變形的85%的水壓壓力，在水壓漲形過程中，基管始終在電阻保溫爐內進行保溫；步驟五：卸壓，通過冷卻漲形裝置將水壓壓力降至0，電阻保溫爐后退；步驟六：基管和襯管同時空冷至室溫；步驟七：完成加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝。所述步驟二中基管在中頻加熱爐中加熱的溫度范圍是250℃～400℃，在電阻保溫爐進行保溫的溫度范圍是250℃～400℃。所述步驟四中的基管發生最大彈性變形的85%的水壓壓力是30MPa～200MPa。一種適用于加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝的系統，包括中頻加熱爐、電阻保溫爐和冷卻漲形裝置，電阻保溫爐位于中頻加熱爐和冷卻漲形裝置之間，所述的電阻保溫爐固定在移動裝置上，電阻保溫爐上還設置有可以裝載冷卻漲形裝置的放置孔；所述的冷卻漲形裝置包括循環水出口管線和循環水入口管線；襯管固定穿套在支撐桿上，襯管的兩端分別設有套設在支撐桿上的密封圈，支撐桿的外壁與襯管的內壁之間形成循環水通道，循環水出口管線和循環水入口管線沿軸向埋設在支撐桿內；循環水出口管線的一端與循環水通道連通，另外一端延伸出支撐桿外，循環水入口管線的一端與循環水通道連通，另外一端延伸出支撐桿外；冷卻水出口閥門設在循環水出口管線伸出支撐桿的一端，冷卻水入口閥門設在循環水入口管線伸出支撐桿的一端，增壓水入口閥門設在與循環水入口管線連通的增壓水輸入管線上。所述增壓水輸入管線上設有增壓器。所述密封圈是U型密封圈。所述移動裝置由支撐板和安裝在支撐板底面的滾輪組成。本專利技術的有益效果：本專利技術提供的這種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝及系統，一方面提高了雙金屬復合管的成形質量，另一方面解決了現有的機械成形法只能滿足襯管材質較基管材質差的雙金屬管的復合成形，本專利技術提供的方法更適用襯管材質優于基管材質的雙金屬管的復合成形。以下將結合附圖對本專利技術做進一步詳細說明。附圖說明圖1是加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝流程圖。圖2是基管準備就位，襯管固定在冷卻漲形裝置上的示意圖。圖3是基管在中頻加熱爐內，襯管進行水循環冷卻的示意圖。圖4是基管在電阻保溫爐內進行保溫，襯管進行水循環冷卻的示意圖。圖5是基管和襯管進行穿套工藝的示意圖。圖6是中頻加熱爐后退，水壓漲形工藝結束的示意圖。圖7是冷卻漲形裝置的示意圖。附圖標記說明：1、基管；2、中頻加熱爐；3、電阻保溫爐；4、移動裝置；401、支撐板；402、滾輪；5、襯管；6、支撐桿；7、冷卻漲形裝置；701、冷卻水入口閥門；702、冷卻水出口閥門；703、增壓水入口閥門；704、循環水通道；705、循環水出口管線；706、循環水入口管線；707、增壓器；708、增壓水入口管線；8、密封圈。具體實施方式實施例1：如圖1所示，本專利技術提供了一種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝，包括如下步驟：步驟一：將襯管5套在與地面平行的支撐桿6上，支撐桿6上安裝有冷卻漲形裝置7，打開冷卻漲形裝置7的冷卻水入口閥門701和冷卻水出口閥門702，對襯管5進行循環冷卻；步驟二：將基管1置入中頻加熱爐2進行加熱，加熱3～10min后，基管1進入電阻保溫爐3保溫2～5min；步驟三：基管1隨電阻保溫爐3一起移動至支撐桿6處，將位于電阻保溫爐3內的基管1穿套在的襯管5的外表面；步驟四：關閉冷卻漲形裝置7的冷卻水入口閥門701和冷卻水出口閥門702，打開增壓水入口閥門703，對穿套好的基管1和襯管5進行水壓漲形，使壓力升高到基管1發生最大彈性變形的85%的水壓壓力，在水壓漲形過程中，基管1始終在電阻保溫爐3內進行保溫；步驟五：卸壓，通過冷卻漲形裝置7將水壓壓力降至0，電阻保溫爐3后退；步驟六：基管1和襯管5同時空冷至室溫；步驟七：完成加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝。該加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝，一方面需要對基管1進行加熱，利用基管1加熱產生熱脹變形，當基管1冷卻后，這部分熱脹變形冷縮后將使基管1緊緊箍在襯管5上，因此需要中頻加熱爐2和電阻保溫爐3；另外，為了避免基管1與襯管5穿套過程中使襯管5溫度升高，從而使襯管5發生熱脹變形，因此必須要冷卻漲形裝置7，從而確保襯管5不會隨基管1升溫而升溫；另一面，為了滿足基管1與襯管5穿套過程順利進行，雖然基管1加熱后內徑增加，但是由于襯管5橢圓度、基管1壁厚不均勻度等的影響，要求襯管5外徑小于基管1內徑，一般情況下，襯管5外徑比基管1內徑小4~8mm，此間隙遠大于基管1熱脹冷縮所產生的內徑變化量，因此需要在基管1熱脹后，將襯管5緊貼于基管1內表面，這樣基管1冷卻后才會緊箍在襯管5上，產生一定接觸壓本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝，其特征在于，包括如下步驟：?步驟一：將襯管（5）套在與地面平行的支撐桿（6）上，支撐桿（6）上安裝有冷卻漲形裝置（7），打開冷卻漲形裝置（7）的冷卻水入口閥門（701）和冷卻水出口閥門（702），對襯管（5）進行循環冷卻；?步驟二：將基管（1）置入中頻加熱爐（2）進行加熱，加熱3～10min后，基管（1）進入電阻保溫爐（3）保溫2～5min；?步驟三：基管（1）隨電阻保溫爐（3）一起移動至支撐桿（6）處，將位于電阻保溫爐（3）內的基管（1）穿套在的襯管（5）的外表面；?步驟四：關閉冷卻漲形裝置（7）的冷卻水入口閥門（701）和冷卻水出口閥門（702），打開增壓水入口閥門（703），對穿套好的基管（1）和襯管（5）進行水壓漲形，使壓力升高到基管（1）發生最大彈性變形的85%的水壓壓力，在水壓漲形過程中，基管（1）始終在電阻保溫爐（3）內進行保溫；?步驟五：卸壓，通過水壓漲形機（7）將水壓壓力降至0，電阻保溫爐（3）后退；?步驟六：基管（1）和襯管（5）同時空冷至室溫；?步驟七：完成加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝。

【技術特征摘要】
1.一種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：將襯管（5）套在與地面平行的支撐桿（6）上，支撐桿（6）上安裝有冷卻漲形裝置（7），打開冷卻漲形裝置（7）的冷卻水入口閥門（701）和冷卻水出口閥門（702），對襯管（5）進行循環冷卻；步驟二：將基管（1）置入中頻加熱爐（2）進行加熱，加熱3～10min后，基管（1）進入電阻保溫爐（3）保溫2～5min；步驟三：基管（1）隨電阻保溫爐（3）一起移動至支撐桿（6）處，將位于電阻保溫爐（3）內的基管（1）穿套在的襯管（5）的外表面；步驟四：關閉冷卻漲形裝置（7）的冷卻水入口閥門（701）和冷卻水出口閥門（702），打開增壓水入口閥門（703），對穿套好的基管（1）和襯管（5）進行水壓漲形，使壓力升高到基管（1）發生最大彈性變形的85%的水壓壓力，在水壓漲形過程中，基管（1）始終在電阻保溫爐（3）內進行保溫；步驟五：卸壓，通過冷卻漲形裝置（7）將水壓壓力降至0，電阻保溫爐（3）后退；步驟六：基管（1）和襯管（5）同時空冷至室溫；步驟七：完成加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝。2.如權利要求1所述的一種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝，其特征在于，所述步驟二中基管（1）在中頻加熱爐（2）中加熱的溫度范圍是250℃～400℃，在電阻保溫爐（3）進行保溫的溫度范圍是250℃～400℃。3.如權利要求1所述的一種加熱與水壓耦合作用的雙金屬復合管成形工藝，其特征在于，所述步驟四中的基管（1）發生最大彈性變形的85%的水壓壓力是30MPa～200MPa。4...

【專利技術屬性】
技術研發人員：寇永樂，劉慧超，隋健，李培力，馬海寬，高尚暉，
申請(專利權)人：中國重型機械研究院股份公司，
類型：發明
國別省市：陜西;61