內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管:是將鍍鋅鋼管或焊管、無縫鋼管和壁厚更薄的不銹鋼管和耐腐蝕合金管強(qiáng)力嵌合在一起的新型復(fù)合給水管材,也是一種更理想的管道升級(jí)換代產(chǎn)品。它保留了兩種不同材料內(nèi)在的優(yōu)點(diǎn),互補(bǔ)了它們內(nèi)在的不足,并且沿用了鍍鋅鋼管傳統(tǒng)成熟的安裝方式和工藝,因此在使用中方便、可靠、衛(wèi)生、安全。跟據(jù)基管與內(nèi)襯管選材的不同,以及制造工藝的提升,已有不少廠家生產(chǎn)的雙金屬復(fù)合管廣泛應(yīng)用于油田、化工、電力等工業(yè)領(lǐng)域,其適用范圍越來越廣泛,帶來的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益也更加明顯
內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管基本原理:外基管負(fù)責(zé)承壓和管道剛性支撐的作用,內(nèi)襯管承擔(dān)耐腐蝕的作用。
外基管可以根據(jù)輸送介質(zhì)的流量和壓力要求,選用不同通徑和壁厚的碳鋼管材。熱鍍鋅鋼管、直縫焊管、螺旋管、低中壓流體輸送用無縫鋼管、高壓鍋爐、石油裂化用無縫管鋼管、管線管等。直徑可從φ20-φ2000mm,壁厚可從2.5-80mm。
內(nèi)襯管可以根據(jù)輸送介質(zhì)化學(xué)成分,選用不同的耐腐蝕合金。可以是奧氏體不銹鋼 304、304L、316、316L、銅基合金、鎳基合金、哈氏合金、鈦、鈦合金、雙相不銹鋼等新型高耐腐蝕合金材料。內(nèi)襯管壁厚可以根據(jù)使用壽命和焊接工藝的要求從0.3-4mm。
目前世界盛行工藝方法主要有以下四種:機(jī)械旋壓法、爆炸復(fù)合法、拉拔復(fù)合法、液壓復(fù)合法。
形成機(jī)理:
利用兩種不同材質(zhì)的機(jī)械性能,即利用外基管(碳鋼管)彈性變形范圍大,利用內(nèi)襯管(不銹鋼管)屈服強(qiáng)度低的特性。在旋壓機(jī)具螺旋進(jìn)給的擠壓下,使內(nèi)襯管連續(xù)局部塑性變形,外基管始終保持在彈性變形范圍之內(nèi)。當(dāng)外力去除后,外基管彈性收縮,內(nèi)襯管由于已呈塑性變形無法收縮。從而達(dá)到內(nèi)襯管外表面強(qiáng)力的嵌合在外基管的內(nèi)表面中,復(fù)合成型。
1、防腐性好:能有效地防止二次污染,符合國家直接飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求;
2、強(qiáng)度高:有較強(qiáng)抗擠壓,抗共振性,極大的降低了水管受到外力沖擊而產(chǎn)生滲漏的可能性,避免了因滲漏對(duì)水資源產(chǎn)生大量浪費(fèi);
3、穩(wěn)定性好:在-20~350℃熱膨脹系數(shù)幾乎一致(熱膨脹系數(shù)小、耐熱性高);
4、管壁光滑、均勻,不結(jié)垢,通徑有保障,輸送能耗低;
5、采用傳統(tǒng)工藝連接,安全、靈活、可靠;
6、降低熱能損耗,不銹鋼管的保溫性能是銅材料水管的24倍,大量地節(jié)約了熱水輸送中的熱能損耗;
7、性價(jià)比優(yōu):總的造價(jià)只有薄壁不銹鋼管的三分之二價(jià)格,紫銅管的五分之一價(jià)格。
技術(shù)參數(shù):
基管類型:鍍鋅鋼管,食品級(jí)304不銹鋼管
使用溫度:-20~350℃
常規(guī)承壓:P≥3.0MPa
產(chǎn)品規(guī)格:DN15~DN1020mm
復(fù)合壓力:結(jié)合強(qiáng)度高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所要求的0.2MPa
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):使用壓力符合GB/T8163-2008、GB/T3091-2008規(guī)定
接口類型:絲扣、溝槽、焊接以及法蘭連接
形成機(jī)理:
將裝配好的內(nèi)外管放置在水槽內(nèi),將集束炸藥放置在內(nèi)襯管軸線上,通過炸藥瞬間生產(chǎn)的爆炸力,引起水槽內(nèi)水壓瞬間增高,瞬間增高的水壓,在瞬間內(nèi)推動(dòng)內(nèi)襯管在直徑方向向外擴(kuò)張,在軸向方向向內(nèi)收縮,向外擴(kuò)張的內(nèi)襯管在水壓的作用下,擴(kuò)張置外基管的內(nèi)表面上,并在水壓的作用下,隨外基管繼續(xù)擴(kuò)張,直至壓力消失,復(fù)合成形。
①一次性瞬間成形。
②各點(diǎn)的壓力基本相同。
影響復(fù)合品質(zhì)的因素:
①由于外基管內(nèi)表面不規(guī)則,造成外基管壁厚不均勻。
受雙金屬復(fù)合管成形基理的限制,要使外基管處于彈性變形范圍,不均勻的外基管壁厚,使得批量生產(chǎn),在裝填炸藥時(shí),用量上受到限制。藥量大了,瞬間沖擊波大,外基管易發(fā)生永久變形,甚至不安全,使得結(jié)合力反而下降;藥量小了,沖擊力小,內(nèi)襯管達(dá)不到一次性充分塑性變形,導(dǎo)致雙金屬復(fù)合管結(jié)合力小。通常為0.5 MPa左右。由于爆炸成形工藝的特點(diǎn),導(dǎo)致內(nèi)襯管軸向方向向內(nèi)收縮。為了保證管口整圓,不得不進(jìn)行二次校正。
②由于結(jié)合力小,使得內(nèi)外管環(huán)狀結(jié)合面間隙大,內(nèi)襯管在管端焊接處,將反復(fù)承受介質(zhì)輸送過程中,壓力交替變化的扭動(dòng)、折彎,致使連接處出現(xiàn)材料疲勞、開裂,導(dǎo)致耐腐蝕性能下降—(折翹現(xiàn)象)。
③由于裝填炸藥用量上受到限制,內(nèi)襯管達(dá)不到充分的塑性變形。由于沖擊波產(chǎn)生的反作用力小,內(nèi)襯管內(nèi)表面壓應(yīng)力達(dá)不到充分的體現(xiàn),內(nèi)襯管直縫焊接處仍處于拉應(yīng)力狀態(tài)。致使內(nèi)襯管表面整體,尤其是直縫焊接處,抗熱應(yīng)力腐蝕的能力下降。
形成機(jī)理:
將裝配好的內(nèi)外管完全密封—呈密閉長(zhǎng)筒,再將液體注入筒內(nèi),逐步加壓筒內(nèi)的液體,使得內(nèi)襯管逐步的在直徑方向向外擴(kuò)張,在軸向方向向內(nèi)收縮。通過連續(xù)逐步施壓,使得內(nèi)襯管最終達(dá)到塑性變形,外基管仍處于彈性變形范圍內(nèi),當(dāng)通過壓力表判定內(nèi)外管已達(dá)到塑性變形,外基管處于彈性變形要求時(shí),施放壓力,復(fù)合形式。
特點(diǎn):
①逐步加壓成形。
②密閉長(zhǎng)筒內(nèi)各點(diǎn)壓力相同。
影響復(fù)合品質(zhì)的因素:
①外基管內(nèi)表面不規(guī)則,造成外基管壁厚不均勻。
由于在批量生產(chǎn)過程中,對(duì)密閉長(zhǎng)筒內(nèi)的液體作微量調(diào)壓,控制其最大壓力則成為生產(chǎn)過程中的“瓶頸”。
由于液體在微量調(diào)節(jié)時(shí)受調(diào)節(jié)“滯后特性”以及壓力“超調(diào)特性”的影響,為了保證外基管不至于產(chǎn)生塑性變形,甚至破裂,調(diào)節(jié)時(shí)不得不降低施加的壓力,盡量避免微量調(diào)節(jié)。致使內(nèi)襯管達(dá)不到充分塑性變形—導(dǎo)致雙金屬復(fù)合管結(jié)合力小。通?!?/span>0.5Mpa。由于液壓成形工藝的特點(diǎn),導(dǎo)致內(nèi)襯管軸向方向向內(nèi)收縮。為了保證管口整圓,不得不進(jìn)行二次校正。
②由于結(jié)合力小,使得內(nèi)外管環(huán)狀結(jié)合面間隙大,內(nèi)襯管在管端焊接處,將反復(fù)承受介質(zhì)輸送過程中,壓力交替變化的扭動(dòng)、折彎,致使連接處出現(xiàn)材料疲勞、開裂,導(dǎo)致耐腐蝕性能下降—(折翹現(xiàn)象)。
③由于內(nèi)襯管沒有達(dá)到充分的塑性變形,液壓力產(chǎn)生的反作用力小,內(nèi)襯管內(nèi)表面產(chǎn)生的壓應(yīng)力,達(dá)不到充分的體現(xiàn)。內(nèi)襯管直縫焊接處仍處于拉應(yīng)力狀態(tài)。因此內(nèi)襯管表面整體,尤其是直縫焊接處,抗熱應(yīng)力腐蝕能力下降。
形成機(jī)理:
將裝配好的內(nèi)外管,通過一個(gè)帶有錐度的(通常錐度為1:25、1:50),最大輪廓外圓尺寸固定的模具,沿內(nèi)襯管軸線拉拔前行。通過拉拔模具擠壓、擴(kuò)張的方式,將內(nèi)襯管在直徑方向復(fù)合到外基管的內(nèi)表面上,并通過繼續(xù)擴(kuò)張使外基管也處于彈性變形的范圍內(nèi)。當(dāng)外力去除后,內(nèi)襯管呈塑性變形無法收縮,外基管處于彈性變形呈收縮趨勢(shì),但受內(nèi)襯管的限制,外基管內(nèi)表面強(qiáng)力的嵌合在內(nèi)襯管的外表面上,復(fù)合成形。
特點(diǎn):
①成形工藝簡(jiǎn)單、有效。
②復(fù)合管內(nèi)表面圓整度好。
影響品質(zhì)的因素:
①由于外基管內(nèi)表面形狀不規(guī)則,不平高度影響了模具輪廓最大外圓尺寸全行程的通過。
拉拔模具最大輪廓是機(jī)械加工的整圓,必須沿軸心線平行前行。模具與內(nèi)襯管的材質(zhì)為硬鋼于軟鋼,在拉拔擴(kuò)張過程中,模具嵌入在內(nèi)襯管內(nèi)表面中。當(dāng)外基管不規(guī)則的內(nèi)表面影響拉拔模具通過時(shí),會(huì)造成拉拔模具軸線與內(nèi)襯管軸線形成夾角,擴(kuò)大了模具最大輪廓直徑。當(dāng)出現(xiàn)對(duì)稱的不平高度時(shí),由于作用在拉拔模具上的力,在3600方向上是對(duì)稱的,這樣就會(huì)造成拉拔模具無法避讓。兩種現(xiàn)象都會(huì)使內(nèi)襯管受擠壓處彎曲變形加大,造成拉拔模具最大輪廓處,切削內(nèi)襯管表面,引起表面光潔度的破壞,甚至無法通過。這種狀況在復(fù)合較大直徑的雙金屬復(fù)合管時(shí)更為明顯。
為了保證表面品質(zhì)和功效,通常采用減小拉拔模具最大輪廓尺寸,因此復(fù)合后的雙金屬復(fù)合管結(jié)合力小。通常僅為0.2~0.3MPa之間。
②由于結(jié)合力低使得內(nèi)外管環(huán)狀結(jié)合面間隙大,內(nèi)襯管在管端焊接處將反復(fù)承受介質(zhì)輸送過程中,壓力交變的扭動(dòng)、折彎,致使連接處出現(xiàn)材料疲勞、開裂,導(dǎo)致耐腐蝕性能下降—(折翹現(xiàn)象)。
③由于內(nèi)襯管沒有達(dá)到充分的塑性變形,內(nèi)襯管內(nèi)表面由作用力與反作用力產(chǎn)生的表面壓應(yīng)力,達(dá)不到充分的體現(xiàn),表面壓應(yīng)力幾乎沒有反映。此時(shí),內(nèi)襯管中直縫焊接處仍處于拉應(yīng)力狀態(tài),因此內(nèi)襯管表面整體,尤其是直縫焊接處,抗熱應(yīng)力腐蝕能力下降。另外,采用拉拔工藝,拉拔模具呈直線運(yùn)動(dòng),內(nèi)襯管表面始終處于拉應(yīng)力狀態(tài)。
雙金屬復(fù)合管主要參數(shù):結(jié)合力:
即內(nèi)外管的結(jié)合緊密程度,是雙金屬復(fù)合管最主要的檢測(cè)指標(biāo)。
城鎮(zhèn)建設(shè)部行業(yè)CJ/T192-2004標(biāo)準(zhǔn)和中石油天然氣SY/T6623標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最小為0.2Mpa與0.5Mpa,江蘇眾信生產(chǎn)的可達(dá)到0.8-16Mpa,多數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品維持在0.5Mpa。
內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管相比于純合金管的性價(jià)比優(yōu)勢(shì):
合金價(jià)格越高,采用雙金屬復(fù)合管節(jié)省的成本也就越多。
民用領(lǐng)域:
冷、熱水管、直飲水管、供暖、太陽能、地源熱泵;民用建筑給水管、配水干管;空調(diào)循環(huán)管、精裝修高檔商品房給水管等。
工業(yè)領(lǐng)域:
石油天然氣集輸管線、油氣井套管、污水回注管線;化工換熱器管束;電力除鹽水、脫硫管線等。冶金、海水淡化、醫(yī)藥化工、污水處理、新能源、食品加工等行業(yè)。
外基管多數(shù)采用的是鍍鋅管,沿用了鍍鋅管成熟的連接方式:
1、螺紋連接(俗稱絲扣連接),適用于DN15-DN100,執(zhí)行GB7306-2和GB3287-1982標(biāo)準(zhǔn);
2、溝槽卡箍連接,適用DN100以上,執(zhí)行CJ/T156標(biāo)準(zhǔn);
3、法蘭連接,視情況而定,一般DN100以上采用,法蘭等由廠家定做,并在連接處配上專用硅膠層;
4、焊接連接,據(jù)實(shí)際工況采用焊接,執(zhí)行YB/T5092-2005和JB/T4747-2002標(biāo)準(zhǔn),一般采用三層焊,先氬弧焊封底,再焊過渡層,最后手工電弧焊填充蓋面。