[发明专利]用于制造多层大直径管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造多层大直径管的方法，多层大直径管由一个构成承载层的外管和至少一个构成支承层的内管组成。

背景技术

在WO2004/103603A1中说明了一种此类方法。在已知的这种方法中，也称为衬里管或简称衬里的内管，插入壁厚大得多的外管内，因为外管就其功能而言也称为承载管。然后，借助膨胀工具将部分内管沿径向扩张至与外管结合，其中内管为塑性扩展，而外管只是弹性扩展。按步骤重复这一过程，直至扩展此大直径管的全部长度。所述膨胀工具液压式但干式工作，亦即排除液体与内管接触的可能性。为了达到在两种管之间形成摩擦配合式机械结合，令外管的弹性回弹大于内管的回弹。组合这些层两种材料的前提条件是，内管的屈服极限低于外管的屈服极限。

另一种已知和设定用于制造机械复合双金属大直径管的方法是所谓的液压成型法，例如Butting公司采用的那种。在图5和6中表示了这种方法的工作原理。将用作衬里的通常为高合金的内管插入外管中并在端部焊接密封。然后在液压成型的压力机内实施三维液压膨胀过程。内管和外管借助水压在室温下共同小量扩张。在这里施加导致外管屈服的压力，所以需要外模，以防止大直径管无控制扩展和破裂。基于外管较高的弹性回弹率，所以内管在加压后处于压缩内应力状态，如图6中应力-应变曲线所示(源自http：//www.butting.com)。由此在外管与内管之间形成摩擦式机械连接。为了能通过从内部扩展管子造成这种连接，外管材料必须有比内管材料更高的屈服极限，如由图6可看出的那样。在外管中与在内管中最大扩展的时刻周向应力之间的差别(亦即σ_{A_扩张}-σ_{1_扩张})越大，则减压后在内管或衬里中的残余压缩内应力越大，并因而在外管与内管之间形成的连接力也越大。

在DE102013103811B3中展示了另一种用于制造多层大直径管的方法，这种大直径管由外管与形式上绝大部分为摩擦式连接的支承层的内管组成。在制造时，使用已经预弯曲成具有起始弯度的承载板，在它上面铺设同样也已预弯曲的支承板，支承板沿其两个纵棱边与承载板连接，在这之后将此复合物成形为具有纵向焊缝的多层大直径管。

在大多数情况下这种多层大直径管镀有防腐层。镀层时管子处于高温下(在大约250℃至270℃的范围内)。对于此类多层管这会带来问题，因为基于通常由碳素钢制成的外管(10.5×10^-6K^-1)与内管的高合金奥氏体材料，例如316L不锈钢(16.0×10^-6K^-1)不同的热膨胀系数，在衬里内的压力通过加热和冷却降低。由此减小了连接力，从而可能发生内管甚至完全与外管脱开。

在DE593559A中展示了一种制造双重壁金属管的方法，其中在处于外部的套管中置入一个其纵缝未焊接的内衬管，在这里内衬管的纵缝稍有重叠。通过借助内压接着扩张管子，使内衬管回弹到其纵缝对接的原始形状，以及在压力松弛时套管冷压在内衬管上。在这种方法中遗留了一个不密封的对接缝，它成为允许腐蚀性介质侵蚀的部位。

US2288340A展示了多层管的另一种管子结构，这种结构显然不适用于输送也有腐蚀性的介质的大直径管。在这里，仅施加一个较薄的内支承层或按另一种选择施加一个较薄的外部支承层在外侧闭合，确切地说通过一个经多次弯曲闭合的折边。与此相反，将一个较厚的外层或按另一种选择将一个较厚的内层开口并形成间隙，目的是用其在间隙侧的边缘来侧向支承向内或向外从相关层伸出的折边。在这种实施例中表明，当将一个较厚的层设置在管子内侧时，为了插入壁较薄的外管内可以设计为波纹状，接着进行扩展，然后通过其边缘为凸弯的折边提供支承功能。尽管还提及了这样一种可能性，亦即可在折边区域内建立钎焊或电焊连接，然而这是为了得到一种光滑、无缝的外观形象。反之，通过这种设计并没有达到对于多层大直径管所需要的不同层的密封性。

此外还已知一些多层大直径管，它们作为所谓的电镀管被冶金术电镀支承层，并因而在板的生产过程中已经在一些单独的工艺步骤中形成。不过在这种方法中，对于很多情况的材料选择有严格的限制。

发明内容

本发明要解决技术问题在于，提供一种制造前言所述类型的多层大直径管的方法，这种方法对于不同的要求提供更好的调谐可能性。

上述技术问题通过权利要求1的特征部分或作为替代方式通过权利要求2的特征部分得以解决。

按权利要求1的方法包括下列工艺步骤：