[發明專利]陣列型預變形雙層機械管的加工方法及襯里管預制件

在審

• 申請號: 201610227811.4
• 申請日: 2016-04-13
• 公開（公告）號: CN107289203A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 王云孝;商偉軍;張鎮雄
• 申請（專利權）人: 王云孝
• 主分類號: F16L9/02
• 分類號: F16L9/02;F16L58/08;B32B1/08;B32B3/30;B32B15/01;B32B33/00;B32B37/10
• 代理公司: 上海集信知識產權代理有限公司31254
• 代理人: 肖祎

技術領域

本發明涉及雙層管道的加工方法及其結構，更具體地說，涉及一種陣列型預變形雙層機械管的加工方法及襯里管預制件。

背景技術

在石油行業中使用的防腐管道，外管和襯里管都是金屬材料。這是一種雙金屬襯里管，英文是MECHANICALLY LINED PIPE，縮寫為MLP，本專利翻譯成機械管。這種機械管是在承載管的里面套一個薄的防腐合金襯里層，從而復合成雙金屬管。傳統機械管的金屬襯里存在一個技術瓶頸，就是當機械管承受彎曲載荷時，金屬襯里層容易從外管失穩脫落。

由于各種原因(比如上述的防腐)所需要的雙材料層機械復合產品，其中里面較薄的一層是襯里層。外層和里層通過機械復合來一體成型。機械復合是一種物理層面上(比如通過壓力)的結合，沒有金相層面上原子間的結合。這種雙材料層機械復合產品適用于各種各樣的結構，包括箱體、圓柱體或者球體等任何形狀的結構。

雙材料層機械復合產品的內外層需要采用不同的材料，從而內外層各自起到各自的作用，比如在防腐管道里，外管是高強鋼起到承載的作用，內襯里層是合金起到防腐的作用。雙材料層機械復合產品的內外層通常采用價格不同的材質。比如前面提到的防腐管道，外管材料是價格相對便宜的普通高強鋼，而里層金屬襯里層是價格昂貴的合金層。通過設計使用較薄的金屬襯里層，從而起到節省成本的目的。

到目前為止，襯里層是純粹的圓管，采用和外管一模一樣的形狀，其出發點是使雙材料層管的二個管盡最大努力成為一個管，如果變形則共同變形。

為了達到這個目的，在制造雙材料層機械復合產品時，目前工藝通常需要預先在內外管結合面預先打磨光滑，確保在內外管之間不留任何縫隙，從而使內外管成為一個整體。

但是這種純粹圓管襯里實際上很難達到不留任何縫隙的要求。無論加工精度如何高，內外材料層實際上都不可能加工成純粹的圓柱形，即內外管之間存在″幾何缺陷″，而且缺陷往往出現在不同的地方。這種微小的差別，導致傳統雙材料層機械復合產品的襯里層在受彎曲時，比如石油行業中的管道經過卷筒安裝時，襯里層(襯里管)從外管失穩脫離，而脫落處即為″缺陷″所在的位置。

這種傳統機械管技術存在嚴重工藝缺陷，因為光潔度是很難保證的，只有在理論上才有可能。只要在襯里管外表面或者外管內表面有微小缺陷，機械管難免會失穩。

面對失穩脫落問題，流行的解決方法是增加襯里層的厚度，將純粹圓管襯里層按抗彎曲失穩需要而不斷增加壁厚。但這和雙材料層機械復合產品的本意是為了節省成本的出發點相悖。

發明內容

針對現有技術中存在的雙層管的″缺陷″處極易發生脫落的問題，本發明的目的是提供一種陣列型預變形雙層機械管的加工方法及襯里管預制件。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一方面，一種陣列型預變形雙層機械管的加工方法，包括以下步驟：

步驟1，根據外管的形狀和尺寸，制作與外管相匹配的襯里管預制件；

步驟2，在所述預制件的外表面上計算多個預變形位置；

步驟3，在預變形位置上設置加強筋，并將所述預制件插入外管之中；

步驟4，在襯里管內施加內壓，使得預制件與外管成為一體，且所述預制件在所述預變形位置的周邊產生微小的塑性變形。

所述預變形位置為預制件的臨界缺陷位置，所述臨界缺陷為周期性設置的人工缺陷。

所述步驟2包括：

計算所述預制件的臨界缺陷位置：

W_o(x,θ)＝W_ocr·f_ox(x)·f_oθ(θ)，其中：

W_o為臨界缺陷，是軸向x坐標和周向θ坐標的函數，其中

f_ox(x)為軸向函數，L是管道長度，m_o是軸向半正弦波個數，a是指數；

f_oθ(θ)為周向函數，n_o是周向半正弦波個數，b是指數；

W_ocr為臨界缺陷值，當a＝b＝2時，臨界缺陷值為

k1、k2和k3為按工況確定的常數，R_L為襯里半徑，L為管道長度。

所述外管和預制件均為金屬材料。

所述預變形位置為規則排列的陣列形狀。

另一方面，一種陣列型預變形雙層機械管的襯里管預制件，包括襯里管本體，在襯里管本體的外表面的預變形位置設置有加強筋，并形成軸向或周向的陣列排列。