[發(fā)明專利]一種復合結構壁大口徑螺旋焊接鋼管及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211023603.4
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115405767A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 戰(zhàn)福軍
• 申請（專利權）人: 南京聯(lián)眾工程技術有限公司
• 主分類號: F16L9/16
• 分類號: F16L9/16;B23K31/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種復合結構壁大口徑螺旋焊接鋼管，由雙層復合鋼帶螺旋狀卷焊形成；所述雙層復合鋼帶包括等寬、平行、錯開設置的第一鋼帶層和第二鋼帶層，所述第一鋼帶層和第二鋼帶層之間設有至少兩條與之垂直的加強筋，所述加強筋分別設置于第一鋼帶層與第二鋼帶層豎直方向重合部分兩側側向端部，并與鋼帶層共同延伸排布，所述第一鋼帶層與第二鋼帶層的另外兩個側邊分別向兩側的加強筋外側延伸相同長度形成焊邊，所述第一鋼帶層、第二鋼帶層以及兩側邊端部的加強筋相互焊接形成雙層復合鋼帶；還公開了其制造方法。本發(fā)明設計的螺旋焊接鋼管的內(nèi)管壁與外管壁焊縫不重合，避免了應力集中，增大了鋼管的強度，制作時節(jié)省材料，卷圓動力要求低。

技術領域

本發(fā)明涉及鋼管焊接技術領域，尤其是涉及一種復合結構壁大口徑螺旋焊接鋼管及其制造方法。

背景技術

目前的大口徑鋼管用來作為供水管道的較多，且大部分是埋地的。所以鋼管自身除了滿足管道內(nèi)部流通介質(zhì)的內(nèi)壓，還要滿足外部載荷的壓力，以及防止自身重量引起的鴨蛋形變形，這就需要鋼管的壁厚很厚，其實，鋼管的主要目的是輸送流體，滿足內(nèi)部壓力，滿足這項要求時鋼管的壁厚不需要太厚，例如：3米直徑的供水管滿足內(nèi)壓時的壁厚＝PD/zk(σS)＝(0.6MPa*3000mm)/(2*0.85*177.5MPa)＝5.96mm，上式中，P：內(nèi)壓力，D：管道內(nèi)徑，σS：許用應力，k：焊縫系數(shù)(螺旋焊管)，上述計算中許用應力取2倍安全系數(shù)。從上述計算中可以得知，3000mm直徑內(nèi)部壓力0.6MPa時鋼管壁厚僅5.96mm即可，但實際應用中為了防止鋼管的自重變形及埋地時外壓引起的變形，往往都要增加壁厚，實際工程中，3m直徑，0.6MPa的供水管壁厚都在25mm以上，嚴重浪費材料，其實防止鋼管自重變形及埋地外壓引起的變形，可以用增加管壁截面慣性矩的辦法，雖然增加壁厚也是增加管壁截面慣性矩的方法，但只是呈正比倍數(shù)關系，而不是幾何倍數(shù)關系，另外，超大口徑的鋼管，當壁厚大于25mm時，因鋼廠的鋼板材料無法呈鋼卷狀態(tài)交貨，只能是單張平鋼板狀態(tài)交貨，所以鋼管的加工方式是先單塊鋼板卷圓，焊對接直縫，制成單節(jié)鋼管，單節(jié)鋼管長度一般是3m長，然后多個單節(jié)鋼管對接焊，制成標準長度的管節(jié)，這種方法生產(chǎn)效率低，并且直焊縫受力效果比螺旋焊縫差，焊縫系數(shù)低，所需要的鋼板厚度比同規(guī)格的螺旋焊管大，浪費材料。

本申請人在先申請了一件名稱為：一種雙壁螺旋焊管及其制造方法，申請?zhí)枮椋?02110902131.9的專利，并于今年初開始投入產(chǎn)品試制，在試制過程中發(fā)現(xiàn)，鋼管內(nèi)外管壁的焊縫在一條直線上形成焊縫重合，易形成應力集中，另外在卷制試驗過程中，螺旋焊縫處的豎向加強環(huán)是并排兩條，如圖1所述，強度太高，給卷圓加工帶來困難，也增加了材料成本。

本申請人在試制及研究過程中發(fā)現(xiàn)雙壁復合結構螺旋鋼管，在卷圓過程中由于管壁的截面慣性矩非常大，卷圓力要求大，而卷圓力全部是靠鋼帶向前的推進力形成的，而推進力是靠作用在鋼帶上下的驅(qū)動輥軸上下壓緊鋼帶，依靠輥軸上下壓緊鋼帶，形成的摩擦力推進鋼帶，要求推進力非常大時，就要求上下輥軸夾緊鋼帶的壓力非常大，通過計算及實際試驗表明，對鋼帶的壓緊力很大時，鋼帶內(nèi)的豎向加強筋會產(chǎn)生失穩(wěn)彎曲現(xiàn)象，復合鋼帶則會被壓扁，如圖2所示，這時如果增加豎向加強筋的厚度來解決該問題，則卷圓力就會增加，鋼帶推進力就會增加，對鋼帶的壓緊力就會增大，豎向加強筋就會承受更大的壓力，還是會被壓潰，致使生產(chǎn)加工無法實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服背景技術的不足，本發(fā)明第一目的是公開一種復合結構壁大口徑螺旋焊接鋼管；第二目的是公開上述復合結構壁大口徑螺旋焊接鋼管的制造方法。

技術方案：本發(fā)明所公開的復合結構壁大口徑螺旋焊接鋼管，由雙層復合鋼帶螺旋狀卷焊形成；所述雙層復合鋼帶包括等寬、平行、錯開設置的第一鋼帶層和第二鋼帶層，所述第一鋼帶層和第二鋼帶層之間設有至少兩條與之垂直的加強筋，所述加強筋分別設置于第一鋼帶層與第二鋼帶層豎直方向重合部分兩側側向端部，并與鋼帶層共同延伸排布，所述第一鋼帶層與第二鋼帶層的另外兩個側邊分別向兩側的加強筋外側延伸相同長度形成焊邊，所述第一鋼帶層、第二鋼帶層以及兩側邊端部的加強筋相互焊接形成雙層復合鋼帶。