[发明专利]一种用于薄壁无缝管端部增厚的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及无缝钢管连接工艺技术领域，特别涉及一种用于为薄壁无缝管端部管壁增厚的方法和装置。

背景技术

无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件。无缝钢管在进行端部连接时可以采用法兰连接，或者先对钢管进行端部镦挤，使端部管壁增厚，也可以通过在钢管端部堆焊的形式来增加壁厚，然后进行连接。由于法兰连接容易产生气密性方面的问题，采用堆焊的方式来增厚的管壁，其强度比较低，所以对用于输送流质物料的无缝钢管多采用管端镦挤的方式来使管壁增厚，通过墩粗模具进行冷墩或热墩，使无缝管沿轴向方向缩短，壁厚增厚。

薄壁无缝钢管自问世以来，以其重量轻、成本低、换热效率高而深受各界用户的青睐，尤其是在石油化工业中应用更为广泛。由于薄壁无缝管的管壁很薄，其受到较大轴向载荷时，管壁容易失稳，产生皱褶或扭曲等破坏，所以不宜采用镦挤的方式来增加薄壁无缝管的壁厚。既然无法对薄壁无缝管采用镦挤的方式来增加壁厚，我们可以通过在薄壁管外部增设接头管来增加管端壁厚。

当前无法检索到任何一种有效的方法或工艺能够解决这类问题。为了解决这类问题，需要设计出一种能够使薄壁无缝管承受较大载荷，并且管壁不会产生扭曲或变形的方法和装置来增加薄壁无缝管端部管壁的壁厚。

发明内容

本发明提供了一种用于为薄壁无缝管端部管壁增厚的方法和装置，其融合压力焊与钎焊等相关技术，能够实现使薄壁无缝管承受较大载荷，并且管壁不会产生扭曲或变形，有效增加壁厚的目的要求，并且能够达到较高的使用强度，很好的解决了传统的热墩方式易导致薄壁管管壁褶皱和扭曲变形的问题。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于为薄壁无缝管端部管壁增厚的方法，将接头套在薄壁无缝管上，接头内侧的焊料层与薄壁无缝管外壁过盈配合，用感应加热线圈对所需焊合的部位进行加热，使温度升至焊料的熔点，然后通过压力机对接头进行轴向加载，使接头管壁变厚，轴向载荷转化为径向的载荷，在径向载荷作用下，熔融的焊料分子能够很好地扩散进入薄壁无缝管外壁，最终实现接头与薄壁无缝管的紧密结合；一种用于为薄壁无缝管端部管壁增厚的装置，所述装置包括：管端加热装置、加载装置、薄壁管夹持固定装置以及控制系统，其中，所述管端加热装置包括内感应加热线圈、外感应加热线圈，所述加载装置包括压力机、环形推板、芯棒，所述薄壁管夹持固定装置包括固定挡板、锁紧螺母，所述控制系统包括数据处理系统、压力传感器、压力数据采集模块、温度传感器、温度数据采集模块，薄壁无缝管通过固定挡板中部的通孔，薄壁管端部露在固定挡板外部，所需加装的接头套在薄壁无缝管端部，内、外感应加热线圈设于薄壁管管端外表面与接头焊料层内表面接合处，外感应加热线圈可拆卸，内感应加热线圈嵌入在芯棒中，在加载时芯棒对薄壁管管壁起支撑作用，固定挡板与锁紧螺母配合使用，用来固定无缝薄壁管，所述压力传感器设于环形推板与接头左端面相接合处，压力传感器外连压力数据采集模块，所述温度传感器设于接头右端面与固定挡板相接合处，温度传感器外连温度数据采集模块，压力、温度数据采集模块将数据传输给数据处理系统。

进一步地，所述管端加热装置包括内感应加热线圈、外感应加热线圈，内感应加热线圈可随芯棒一起从薄壁管中取出，卸载后，外感应加热线圈可拆卸下来。

进一步地，所述固定挡板左侧为方形挡板，用于承载压力机施加的横向载荷，右侧设有开槽的锥形螺纹，与所述锁紧螺母配合使用，用于固定薄壁无缝管，以防止其水平移动。

进一步地，所述压力传感器设于环形推板与接头左端面相接合处，压力机通过环形推板为接头轴向加载，压力传感器测得载荷，通过压力数据采集模块将数据传送至数据处理系统，数据处理系统进而控制压力机，从而达到保压的效果。

进一步地，所述温度传感器设于接头右端面与固定挡板相接合处，用于测量接头焊料层的温度，温度传感器测得焊料层的温度，通过温度数据采集模块将数据传送至数据处理系统，数据处理系统进而控制内、外感应加热线圈，从而达到加热保温的效果。

进一步地，所述接头的管壁分为内、外两层，内层为焊料层，内层焊料的熔点低于外层材料，接头的内径与薄壁无缝管外径过盈配合。

进一步地，所述芯棒的尺寸与薄壁管内壁尺寸相配合，芯棒材料耐高温，并具有一定耐压性，在对薄壁管的管壁起支撑作用。