双金属复合管用球形膨胀节及加工方法

技术领域

本发明涉及一种双金属复合管用膨胀节及加工 方法。 背景技术

双金属复合管也称双层管， 它由两种不同的金属管材构成， 管层之间通 过各种变形和连接技术形成紧密结合。 它分别利用了基材和覆层金属的最佳 性能， 耐应力腐蚀开裂敏感性的氯化物和酸性环境的 耐蚀材料设置在内层， 高强度的钢材设置在外层， 这样使得不仅具有所要求的高强度， 而且还具有 优良的防腐蚀、 耐磨损等性能， 相对于整体合金管可有效降低成本， 提高性 能。 目前该项技术已经在石油、 石化企业、 核工业已经医药、 食品加工等领 域广泛应用。

塑性复合成形技术是利用管材的局部或整体塑 性变形来实现内管与外管 之间紧密结合的复合工艺， 国内外双金属复合管复合工艺大部分都采用该 技 术。 按塑性复合成形所处的状态不同， 可分为冷成形法和热成形法。 冷成形 法有机械拉拔法、 机械滚压法、 机械旋压法和液压胀形法等； 热成形法有爆 炸成形法、 热挤压法等。

塑性冷复合制备而成的复合管界面均为机械复 合， 通常都是由基层材料 或基、 覆层材料产生局部、 少量的塑性变形来实现复合的， 界面非扩散冶金 结合， 结合强度比较低。 因而采用冷复合制备的金属复合管只能适用于 常温 条件， 在高温条件下会有分层倾向。 但塑性冷复合技术工艺比较简单， 加工 费用低廉， 对设备的要求也比较容易实现。 所以当金属复合管的应用环境比 较好， 对界面结合强度要求比较低的情况下， 界面为机械复合的冷复合塑性 成形制造技术具有很好的应用价值。

塑性热复合技术制备而成的复合管界面可达冶 金结合， 该类复合管结合 强度高， 适合于高温等场合的使用， 热复合塑性成形技术具有很好的开发前 景。 由机械结合和冶金结合特点， 比较塑性冷复合和热复合可知， 在金属复 合工艺中， 在高温条件下所采用的塑性成形技术使结合面 的塑性变形量愈大， 越易在结合界面发生扩散反应， 即可形成高质量的冶金结合界面， 从而制造 出具有高结合强度的金属复合管。 说 明 书 但金属管在高温工况下会产生膨胀差异， 主要是因为两种材料热膨胀系 数不同在高温下膨胀伸长量不一样所导致的结 构热应力， 容易产生分层剥离 现象， 影响双金属复合管在高温条件下的使用。 因此， 开发出一种双金属复 合管用膨胀节， 解决双金属复合管的高温膨胀问题， 将冷复合的复合管或低 结合强度的复合管应用于高温工况下， 则能在降低腐蚀性的同时有效降低制 造成本。 发明内容

针对现有的双金属复合管在高温工况下使用易 发生分层或剥离的不足， 本发明的目的在于提供一种双金属复合管用球 形膨胀节及加工工艺。 该球形 膨胀节设置在两段使用在高温工况下的双金属 复合管中间， 利用预设的膨胀 空间， 吸收膨胀形变， 使因高温产生的膨胀形变发生在膨胀节内， 不影响直 段管道的性能。

为了达到以上目的， 本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种双金属复合管用球形膨胀节， 其特征在于， 包括中间的球形结构和 两端的直筒部分， 直筒部分由直筒外层和直筒内层复合而成， 球形结构由球 形外层和球形内层复合而成， 所述球形结构的球形内层与球形外层间留有空 隙。

其中， 所述球形内层与球形外层间的空隙为月牙形。 所述球形结构可以 是椭球。

一种球形膨胀节的加工方法， 其特征在于包括下述歩骤：

( 1 ) 先加工好两端的包括直筒外层和直筒内层的直 筒部分；

( 2 ) 加工中间的球形结构时， 先加工两个球形外层和两个球形内层， 然 后将两个球形内层焊接在一起， 然后在球形内层外将两个球形外层悍接在一 起， 形成具有球形内、 外层的球形结构， 其中， 球形结构内、 外层间留有空 隙；

( 3 ) 然后在球形结构的两端开口， 与直筒部分管径相匹配， 再分别与两 端的直筒部分焊接牢固。

本发明膨胀节中间的球形结构内外层间的空隙 ， 能吸收一定长度复合管 产生的热膨胀差异， 有效消除复合管不同金属热膨胀产生差异。 说 明 书 附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一 歩详细说明。

图 1是本发明的双金属复合管球形膨胀节的结构� �意图。

图中： 1、 直筒外层； 2、 球形外层； 3、 焊缝； 4、 直筒内层； 5、 空隙； 6、 球形内层。 具体实施方式

参照图 1， 双金属复合管用球形膨胀节， 主要包括中间的球形结构和两端 的直筒两部分， 直筒由直筒外层 1和直筒内层 4组成， 球形结构由球形外层 2 和球形内层 6组成， 球形结构的球形内外层间形成月牙状空隙 5， 球形结构通 过焊缝 3与两端直筒相连接。 直筒外层 1、 球形内层为耐腐蚀的金属， 直筒外 层、 球形外层为在高温条件下具有高强度的金属， 在高温高压的作用下， 直 筒内外层金属产生膨胀差异， 被球形结构内外层所形成空隙 5 吸收， 从而解 决了整体金属复合管中不同金属的膨胀问题。

在本实施例中， 球形内外层所形成的空隙是根据膨胀量计算过 的， 恰能 满足一定长度的复合管的热膨胀。

其中球形结构不一定是圆球， 还可以是椭球。

本发明球形膨胀节的工作原理： 设置在一定长度的双金属复合管之间， 利用预设的内外层空隙 5 吸收两种金属所形成的热膨胀差异， 从而解决双金 属复合管的热膨胀问题。

图 1球形膨胀节的加工方法， 如下：

( 1 ) 先加工好两端的包括直筒外层和直筒内层的直 筒部分；

( 2 ) 加工中间的球形结构。 中间球形结构由球形外层 2和球形内层 6复 合。先加工两个球形外层 2和两个球形内层 6， 然后将两个球形内层 6悍接在 一起， 然后在球形内层 6外将两个球形外层 2焊接在一起， 形成具有球形内、 外层的球形结构。 球形结构内外层间留有空隙 5。

( 3 ) 然后在球形结构的两端开口， 开口直径与直筒部分管径相匹配， 再 分别与两端的直筒部分焊接牢固。