[發明專利]陣列型預變形雙層機械管及其襯里管

在審

• 申請號: 201610229046.X
• 申請日: 2016-04-13
• 公開（公告）號: CN107289204A
• 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
• 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

本發明涉及一種雙層管道及其襯里管，更具體地說，涉及一種陣列型預變形雙層機械管及其襯里管。

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(內管)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。只要在內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及其襯里管。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種陣列型預變形雙層機械管，包括外管和襯里管。襯里管的外壁緊 貼外管內壁，且襯里管的外壁和外管的內壁之間具有多處不貼合的塑性變形。

根據本發明的一實施例，塑性變形設置于襯里管的表面，且朝向襯里管的中心向下凹陷，塑性變形的位置為襯里管的臨界缺陷位置，臨界缺陷為周期性設置的人工缺陷。

根據本發明的一實施例，臨界缺陷位置為：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。

根據本發明的一實施例，外管和襯里管均為金屬材料。

根據本發明的一實施例，塑性變形的位置為規則排列的陣列形狀。

根據本發明的一實施例，每一個塑性變形處均設有加強筋。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種陣列型預變形襯里管，襯里管的表面具有多個塑性變形，塑性變形設置于襯里管的表面，且朝向襯里管的中心向下凹陷，塑性變形的位置為襯里管的臨界缺陷位置，臨界缺陷為周期性設置的人工缺陷。