專利名稱：耐蝕金屬襯里多殼層復合管的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于復合管技術領域，設計復合材料在復合管制造中的應用。具體地說，設計一種耐蝕金屬襯里多殼層復合管及其制造方法。
在現(xiàn)有技術中，為提高管道的抗腐蝕能力，或降低耐腐蝕管道的制造成本，具有耐蝕金屬襯里的復合管已被多篇現(xiàn)有技術所公開。如在CN2338576，CN2369049，CN2380774等專利文獻中，以及本申請人在CN1210044專利文獻中公開的耐腐蝕金屬復合管。上述復合管道包括一個與輸送介質(zhì)接觸的內(nèi)襯管和一個固定在內(nèi)襯管外側的用于承受外力的外層管，此外在CN1210044專利文獻中還提出了設置在管道兩端的耐腐蝕金屬短接頭。使用時，介質(zhì)在通過耐腐蝕復合管內(nèi)腔時，其內(nèi)腔不會發(fā)生銹蝕，介質(zhì)因此不受影響，復合管的使用壽命也因此大大增強，由于采用薄壁耐腐蝕空心管作為內(nèi)襯管，而用成本較低并具有較高強度足以抗御各種外壓的其它材料作為外層管的材質(zhì)，使得其具有造價低，性能好的優(yōu)點。此外，由于上述復合管的外層管的的一部分采用碳鋼之類的材料，具有一定的承壓能力。
但是，在實踐中發(fā)現(xiàn)大口徑、高壓厚壁管道的制管與襯里技術復雜，所用設備昂貴。不適合在我國大規(guī)模生產(chǎn)，另外，所制成的厚壁管還存在著易脆斷的問題。
在CN1072762專利文獻中公開了一種用于深冷低溫的多層繞帶式高壓容器，該高壓容器的筒體是在一個較薄內(nèi)筒的外面逐層交錯預應力纏繞多層扁平鋼帶，鋼帶兩端焊于筒體端部斜面上。容器端蓋采用多層球形或橢圓形封頭結構。所有構件均采用耐低溫的奧氏體不銹鋼制成。這種方案有效地克服了傳統(tǒng)單層厚壁板結構方案所固有的各種缺點，具有取材簡單、工藝簡化、焊接質(zhì)量容易保證等優(yōu)點，并能防止低溫脆性斷裂破壞的危險。
實際上，與CN1072762專利文獻同類的技術五十年代在我國已有應用，當時主要解決高壓容器殼體國產(chǎn)化的問題。但是至今這一技術及其改進技術仍僅限于高壓容器的生產(chǎn)和制造領域中。
本實用新型的目的在于提出一種具有大口徑、耐高壓的耐蝕金屬襯里多殼層復合管及其制造方法，進而利用國產(chǎn)設備、國產(chǎn)原料、自有技術實現(xiàn)氣、液輸送干線的國產(chǎn)化，降低造價，創(chuàng)造良好效益。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的耐蝕金屬襯里多殼層復合管，至少具有襯里層和承壓層；所述襯里層由耐蝕金屬制成，并處于最內(nèi)層，用于輸送介質(zhì)；所述承壓層置于襯里層的外部；其中所述承壓層由具有一定的強度和韌性的材料制成，所述承壓層至少兩層以上。承壓層殼體的厚度由下列計算公式確定；S0=P0×D02[σ]0-P0+C0]]>式中S0——承壓層外管壁厚S0＝n ×δ′n——承壓層多層殼體層數(shù)δ′——每層的厚度p0——承壓層殼體工作壓力D0——承壓層殼體內(nèi)徑[б]0——承壓層外管材料的許用應力C0——承壓層外管附加厚度；在所述復合管的兩端具有由耐蝕金屬制成的管接頭；所述襯里層與所述管接頭固定且密封地連接，而所述承壓層的兩端分別與管接頭固定連接。在所述承壓層外側設有防護層，所述防護層的材料可以為納米玻璃鋼或納米塑料。
最好，所述承壓層包括至少一層金屬殼層，或者包括至少一層非金屬殼層。其中所述非金屬殼層最好用納米材料制成，諸如納米塑料、納米玻璃鋼之類的材料。
其中所述承壓層殼體為預定層數(shù)和厚度，螺旋纏繞在耐蝕金屬襯里管外側的帶狀、條狀或絲狀材料，其纏繞結構為平繞或交叉纏繞；并在承壓層殼體的纏繞縫隙之間填加樹脂或涂料?；蛘咚龀袎簩託んw為分層包卷在耐蝕金屬襯里管外側的由板狀材料焊接成的管狀殼體；將所述各層管狀殼體的焊縫在周向上相互錯開，并等圓心角分布。
采用上述技術使得本實用新型的復合管與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點1.提高了復合管的機械性能和韌性，減少了脆斷的幾率；內(nèi)外防腐一次完成，管道安全性加強，特別適于用作汽油干線管道。
2.簡化了制管工藝，適合于用國內(nèi)現(xiàn)有設備采用國產(chǎn)原料生產(chǎn)大口徑高壓厚壁管道。
3.可以降低工程的投資。
為使本實用新型能被更清楚的理解，下面根據(jù)附圖并結合實施例對本實用新型做進一步的說明。其中


圖1a、1b分別是本實用新型耐蝕金屬襯里多殼層復合管的縱向半剖結構示意圖和橫截面剖視圖；圖2a至圖2c顯示了本實用新型復合管的一種實施方式的制作用過程，其中的承壓層殼體用帶狀、絲狀或條狀材料以平繞的方式制作；圖3a至圖3d顯示了本實用新型復合管的另一種實施方式的制作用過程，其中的承壓層殼體用帶狀或條狀材料以交叉纏繞的方式制作；圖4a至圖4e顯示了本實用新型復合管的再一種實施方式的制作用過程，其中的承壓層殼體采用鋼板包卷焊的方式制作。
參見
圖1a及
圖1b，本實用新型的耐蝕金屬襯里多殼層復合管包括管狀耐蝕金屬襯里管1，固定且密封地連接在管狀耐蝕金屬襯里管1的兩端的耐蝕金屬管接頭2，在耐蝕金屬襯里管1的外側設置有承壓層殼體3，制造所述承壓層殼體3的材料應當具有較高的強度和韌性，可以是金屬材料，如鋼帶、鋼筋、鋼板等，也可以用非金屬材料，如玻璃鋼、塑料、納米玻璃鋼、納米塑料等。在所述承壓層殼體3的外側設置有防護層4，所述防護層4的材料可以由瀝青、塑料、玻璃鋼、納米玻璃鋼、納米塑料、不銹鋼板、鋁皮等制成。
在本實用新型的復合管中，耐蝕金屬襯里管1主要用來承受所輸送的介質(zhì)，因而其功能是內(nèi)部防腐并部分地承受介質(zhì)所給出的工作壓力。而大部分工作壓力則由承壓層殼體3承受。在承壓層殼體3外側的防護層4的功能是外防腐和外防護。
在制造所述耐蝕金屬襯里多殼層復合管的過程中，首先根據(jù)管道的設計內(nèi)壓力和腐蝕壽命來確定管道壁厚，進而預制出包括耐蝕金屬襯里管1及分別密封地固定在耐蝕金屬襯里管1兩端的管接頭2的襯里管件；耐蝕金屬襯里管1于管接頭2的連接方式可以采用焊接等方式，最好耐蝕金屬襯里管1、焊接材料以及管接頭2為相同的材料。依據(jù)管道的設計要求在耐蝕金屬襯里管1的外側包繞適當厚度的承壓層殼體3，并將各層承壓層殼體3的兩端由焊接或粘結等方式固定到管接頭2上。
參見圖2，在本實施例中承壓層殼體3以平繞方式制成。在此以帶狀材料為例，顯然用絲狀及條狀材料制作承壓層殼體3，在本實施例的提示下不應有任何困難。首先參見圖2(a)，按平繞螺旋角的要求將鋼帶的首端通過焊縫5焊接固定在耐蝕金屬襯里管1一端上的管接頭2的外側，然后將鋼帶緊密地纏繞在耐蝕金屬襯里管1的外側，直至達到耐蝕金屬襯里管1另一端上的管接頭2，同樣仍按平繞螺旋角的要求將鋼帶的末端通過焊縫5焊接固定在耐蝕金屬襯里管1另一端上的管接頭2的外側。然后參見圖2(b)，第二層鋼帶用相反的螺旋方向纏繞，其首尾仍按平繞螺旋角的要求將末端通過焊縫5焊接固定在耐蝕金屬襯里管1兩端的管接頭2外側。以此類推，直至達到預定的設計層數(shù)和厚度。在各層鋼帶之間以及相鄰螺旋圈的鋼帶之間可以添加涂料或樹脂，以使鋼帶之間緊密結合，提高強度，并具有一定的防腐功能。最后如圖2(c)所示，在完成多殼層外管制作后，用常規(guī)的方法制作防護層4，如采用纏繞或手工糊表玻璃鋼、納米玻璃鋼，采用拉、擠施加塑料或納米塑料層，或者涂刷瀝青或改性瀝青層等。
圖3顯示了本實用新型的另一個實施例，其中以鋼帶為例說明了以交叉纏繞的方式制作承壓層殼體3的過程。同樣，用絲狀及條狀材料以同樣的方式制作承壓層殼體3，在本實施例的提示下不應有任何困難。參見圖3(a)，鋼帶的首端按螺距為鋼帶寬度的兩倍或兩倍以上的整數(shù)倍的螺旋角通過焊縫5焊接固定在耐蝕金屬襯里管1一端的管接頭2外側。然后按螺距要求纏繞在耐蝕金屬襯里管1的外側，直到鋼帶的尾端到達耐蝕金屬襯里管件另一端的管接頭2，并按螺旋角的要求焊接固定在該管接頭2外側。參見圖3(b)，第二層鋼帶按相反的螺旋方向纏繞，其兩端同樣按相應的螺旋角要求固定在管接頭2外側。其它各層依此類推，將各層鋼帶緊密地纏繞達到設計厚度。圖3(c)顯示出鋼帶完成交叉纏繞后，承壓層殼體3的外觀示意圖，承壓層殼體3的鋼帶緊密地纏繞在耐蝕金屬襯里管1的外側，鋼帶的兩端通過焊縫固定在襯里管的管接頭2外側上，圖3(d)為耐腐蝕金屬襯里多殼層復合管以交叉纏繞方式形成承壓層殼體3的產(chǎn)品的局部剖開結構圖。圖中顯示出，耐蝕金屬襯里管1、第一層承壓層殼體3′、第二層承壓層殼體3″、防護層4以及管接頭2。
圖4(a)至4(f)顯示了本實用新型的又一個實施的制作過程，其中本實用新型的耐蝕金屬襯里多殼層復合管采用鋼板包卷焊接制作承壓層殼體3。參見圖4(a)，其中作為第一層承壓層殼體3′的第一卷曲鋼板包卷在耐蝕金屬襯里管1的外側，第一鋼板的兩端焊接固定在在管接頭2的外側。由圖4(b)可見，第一鋼板的卷裝焊縫6置于耐蝕金屬襯里管1的一側。圖4(c)為作為第二層承壓層殼體3″的第二卷曲鋼板包卷在第一層承壓層殼體3′的外側，同樣其兩端焊接固定在在管接頭2的外側。由圖4(d)可見，該第二卷曲鋼板的卷裝焊縫6′置于與第一卷曲鋼板的卷裝焊縫6相對的一側。也就是說，卷裝焊縫6于卷裝焊縫6′之間相互錯開180°圓心角。圖4(e)和圖4(f)顯示出在用鋼板包卷焊制成承壓層殼體3后，再在承壓層殼體3上覆蓋防護層4后的結構示意圖。由于在本實施例中鋼板卷裝焊縫對于保持多殼層管的強度和密封具有重要的作用，因而各層鋼板的卷裝焊縫6應當錯開一定的角度，最好各層卷裝焊縫間等圓心角分布，以使在復合管的圓周上的抗壓強度盡量均勻。如圖5所示的一個由三層卷曲鋼板制成的承壓層殼體3，其中的卷裝焊縫6相間錯開60°。以此類推，對于由更多層鋼板構成的承壓層殼體3，所述領域的普通技術人員不難對鋼板間的卷裝焊縫6的相間角度做出適當?shù)牟贾谩?br> 雖然在上述實施例中所例舉的制作承壓層殼體3的材料都是鋼材，但是采用具有一定的強度和韌性的其它金屬和非金屬材料也是可能的，如鋁合金，納米玻璃鋼以及納米塑料等。所述材料的端頭的固定方式也可以采用粘合固定等方式。
顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
權利要求1.一種耐蝕金屬襯里多殼層復合管，至少具有襯里層和承壓層；所述襯里層由耐蝕金屬制成，并處于最內(nèi)層，用于輸送介質(zhì)；所述承壓層置于襯里層的外部；其特征在于所述所述承壓層至少兩層以上。
2.根據(jù)權利要求1所述的耐蝕金屬襯里多殼層復合管，其特征在于在所述復合管的兩端具有由耐蝕金屬制成的管接頭；所述襯里層與管接頭固定且密封地連接而所述承壓層的兩端分別與管接頭固定連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的耐蝕金屬襯里多殼層復合管，其特征在于在所述承壓層殼體的厚度由下列計算公式確定；S0=P0×D02[σ]0-P0+C0]]>式中S0——承壓層外管壁厚S0＝n×δ′n——承壓層多層殼體層數(shù)δ′——每層的厚度p0——承壓層殼體工作壓力D0——承壓層殼體內(nèi)徑[б]0——承壓層外管材料的許用應力C0——承壓層外管附加厚度。
4.根據(jù)權利要求2所述的耐蝕金屬襯里多殼層復合管，其特征在于在所述承壓層外側設有防護層。
5.根據(jù)權利要求1至4中任意一項所述的耐蝕金屬襯里多殼層復合管，其特征在于所述承壓層包括至少一層金屬殼層。
6.根據(jù)權利要求5所述的耐蝕金屬襯里多殼層復合管，其特征在于所述承壓層殼體為預定層數(shù)和厚度，螺旋纏繞在耐蝕金屬襯里管外側的帶狀、條狀或絲狀材料，其纏繞結構為平繞或交叉纏繞。
7.根據(jù)權利要求6所述的耐蝕金屬襯里多殼層復合管，其特征在于在承壓層殼體的纏繞縫隙之間填加樹脂或涂料。
8.根據(jù)權利要求6所述的耐蝕金屬襯里多殼層復合管，其特征在于所述承壓層殼體為分層包卷在耐蝕金屬襯里管外側的由板狀材料焊接成的管狀殼體。
9.根據(jù)權利要求8所述的耐蝕金屬襯里多殼層復合管，其特征在于將所述各層管狀殼體的卷裝焊縫在周向上相互錯開，并等圓心角分布。
專利摘要本實用新型提出了一種耐蝕金屬襯里多殼層復合管及其制造方法，其中所述復合管具有襯里層、承壓層和防護層；所述襯里層由耐蝕金屬制成，并處于最內(nèi)層，用于輸送介質(zhì)；所述承壓層置于襯里層的外部；其特征在于所述承壓層至少兩層以上。本實用新型的復合管提高了機械性能和韌性，減少了脆斷的幾率；簡化了制管工藝，可以降低工程的投資。
文檔編號F16L9/00GK2584989SQ01218778
公開日2003年11月5日 申請日期2001年4月4日 優(yōu)先權日2001年4月4日
發(fā)明者侯賢忠 申請人:侯賢忠, 侯欣田, 侯冰冰, 侯可欣