[發明專利]一種鋼管的復合接頭結構及輔助工具和制造方法

有效

• 申請號: 201811111656.5
• 申請日: 2018-09-24
• 公開（公告）號: CN109237157B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 孟慶武;孟凡琦;祝立群;馬志鵬;陳桂娟;于航
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: F16L13/02
• 分類號: F16L13/02;B23K20/12;B23P15/00;B24B9/04
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 李建華

1.一種用于制造內防腐碳鋼管復合接頭結構的輔助工具，所述內防腐碳鋼管的復合接頭結構，包括薄壁不銹鋼管和厚壁不銹鋼管，所述厚壁不銹鋼管的長度是2～3cm；所述薄壁不銹鋼管用于內襯在欲做內防腐的厚壁碳鋼管里，以實現與所述厚壁碳鋼管一起與所述厚壁不銹鋼管經過摩擦焊接連接；所述薄壁不銹鋼管的長度加上所述厚壁不銹鋼管的總長度等于所述內防腐碳鋼管做接頭采用的單一厚壁不銹鋼管接頭的長度；其特征在于：

所述工具包括推拉桿、擋環、頂絲、彈性架、管卡頭、轉動環、螺釘、擋圈、間隔筒、砂輪、墊圈以及螺母；

所述推拉桿為細長桿，桿一端的軸肩兩側用于安裝所述轉動環，靠近端部有一小段為方形軸段，用于安裝所述砂輪，端部為螺紋段，用于安裝所述墊圈和螺母；

所述擋環為螺釘鎖緊擋圈標準件，所述頂絲為內六角緊定螺釘標準件，所述擋環和頂絲用于擋住所述轉動環；

所述彈性架為兩個，用薄鋼板裁剪和彎折而成，在所述彈性架的中間開孔用于安裝到所述轉動環上，所述彈性架的四周延伸出3～4個彈性片，用于支撐和頂緊在鋼管內壁，防止構成本輔助工具的部件軸向竄動；

所述管卡頭為兩個，形狀為中空的圓柱筒，一端帶端面且開孔，用于安裝到所述轉動環上，所述管卡頭的筒壁開有3～4個豁口，用于安裝所述彈性架；

所述轉動環為兩個，形狀類似于法蘭，所述轉動環內孔用于安裝到所述推拉桿上，四周小螺紋孔用于通過所述螺釘將所述彈性架和管卡頭固定在其上，所述轉動環材質為銅合金，減輕摩擦阻力，以保證其在所述推拉桿上自由轉動；

所述擋圈為帶孔圓環，用于擋壓所述彈性架底面，使所述彈性架固定在所述管卡頭內側端面上；

所述螺釘為內六角圓柱頭螺釘標準件，用于將所述彈性架和管卡頭固定在所述轉動環上；

所述間隔筒為小圓筒，套在所述推拉桿上，用于間隔開所述轉動環與所述砂輪；

所述砂輪為帶方孔的小砂輪，安裝在所述推拉桿的方形軸段，所述砂輪外徑略小于鋼管內徑，用于打磨加工焊后的焊縫內壁飛邊；

所述墊圈和螺母為標準件，用于將所述砂輪固定在所述推拉桿上。

2.一種利用權利要求1所述輔助工具制作復合接頭結構的方法，所述復合接頭結構，包括薄壁不銹鋼管和厚壁不銹鋼管，所述厚壁不銹鋼管的長度是2～3cm；所述薄壁不銹鋼管用于內襯在欲做內防腐的厚壁碳鋼管里，以實現與所述厚壁碳鋼管一起與所述厚壁不銹鋼管經過摩擦焊接連接；所述薄壁不銹鋼管的長度加上所述厚壁不銹鋼管的總長度等于所述內防腐碳鋼管做接頭采用的單一厚壁不銹鋼管接頭的長度；該方法包括如下步驟：

第一步，將待做復合接頭結構的厚壁碳鋼管的兩端內壁加工一段擴孔，擴孔長度略大于鋼管現場焊接時的熱影響區長度，擴孔直徑與所述復合接頭結構中的薄壁不銹鋼管外徑成小間隙或者過渡配合，以增大二者的內襯緊固力；

第二步，將經過第一步加工后所獲得的碳鋼管裝卡在摩擦焊機的轉動端卡具上，將待焊接的厚壁不銹鋼管裝卡在摩擦焊機的平移端卡具上；

第三步，將所述輔助工具放到厚壁不銹鋼管里，將所述復合接頭結構中的薄壁不銹鋼管切割成等于或略大于厚壁碳鋼管端擴孔長度的短接，將薄壁不銹鋼管短接插卡到所述輔助工具上；

第四步，平移端卡具推動厚壁不銹鋼管沿軸向平移，將薄壁不銹鋼管擠壓插入到厚壁碳鋼管端部的擴孔里；

第五步，拉動所述輔助工具的推拉桿，將所述輔助工具退出對接處，然后摩擦焊機轉動端卡具帶動厚壁碳鋼管旋轉，平移端卡具推動厚壁不銹鋼管頂壓，二者在對接處進行摩擦焊接；

第六步，摩擦焊好后，松開平移端卡具，轉動端卡具帶動整體鋼管一同旋轉，推動所述輔助工具的推拉桿，所述輔助工具的砂輪打磨清理掉焊縫內壁飛邊；

第七步，拉動所述輔助工具的推拉桿，將所述輔助工具退出焊縫附近，在側面用常規車刀切削清理掉焊縫外壁飛邊，然后留出2～3cm長度，將厚壁不銹鋼管切斷，剩余厚壁不銹鋼管以及所述輔助工具留用作下一個摩擦焊接；

第八步，取下一端制造好所述復合接頭結構的碳鋼管，調換另一端再次進行復合接頭結構結構的制造；

第九步，兩端均制成復合接頭結構的碳鋼管，從摩擦焊機上取下，進行后續常規內防腐涂層的工藝流程，鋼管內壁防腐涂層只需刷涂到內襯薄壁不銹鋼部位3～4cm長度。