[实用新型]冷辊轧成型的无缝钢管及FRP筋或带肋钢筋的灌浆连接套筒

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属无缝管加工方法，具体的说，是涉及一种冷辊轧成型的无缝钢管及FRP筋或带肋钢筋的灌浆连接套筒。

背景技术

在传统的机械工业领域，金属无缝管主要采用热轧、冷轧和冷拔加工工艺制成，管产品外径均匀、表面平整，作为各种机械零件加工用毛坯，有的产品如：金属波纹管，是采用薄壁的高塑性材料金属管通过对外径滚压加工而制成；钢支撑管，是用具有较高塑性的金属管通过冷轧或温轧工艺在管的外表面滚轧出螺纹作为传力或固定件使用；中空锚杆，是以热轧工艺对厚壁无缝管进行滚轧加工制成表面螺旋凹槽成为外表锚固和连接、内孔传送流体的零件。但在已有工业产品中，尚缺乏用冷辊轧工艺生产内壁为螺旋状波纹的专用厚壁无缝钢管产品，相关生产技术也属本领域空白，而对这种钢管产品的需求已经出现，如：建筑领域用的FRP筋连接用灌浆套筒、装配式建筑应用的钢筋连接用灌浆套筒，这些产品主要为外形为管状的零件，通过向管内填充无收缩灌浆材料，灌浆材料凝固、硬化后将管件和被连接的FRP筋或钢筋锚固在一起。而现有技术填充的灌浆材料的强度仅为100MPa左右，远远低于连接套筒和被连接件的强度，因此套筒灌浆连接需要的锚固长度很长，全灌浆套筒的外径和长度之比一般不小于16倍钢筋直径。近些年提出的用无缝钢管车削加工制成的灌浆连接套筒克服了铸造套筒产品的铸造缺陷等问题，产品质量和可靠性显著提升，但其内腔凹凸结构的车削生产工艺效率较低、加工成本高，而如采用轧制工艺生产内壁凹凸的厚壁无缝钢管，只能采用热轧加工，但其产品的内腔尺寸精度、壁厚均匀度等尚不能满足灌浆连接套筒的结构尺寸要求，需要再进行一定的机械切削加工才能形成最终产品，这样的产品材料消耗大，成本也仍然居高不下。

机械加工理论可以采用冷辊轧方法在无缝钢管外表面局部滚轧，通过金属变形在内壁形成对应的凸起，这样的工艺制作的灌浆连接套筒减少了大量切削加工制成的连接产品就会具有成本优势，但是作为建筑结构传力件筋-FRP筋或带肋钢筋的连接件，其外径在混凝土结构设计规范的要求下不宜过大，要满足承载力要求，灌浆连接套筒就要采用厚壁且高强的材料加工，常用材料如中国GB699的45号优质碳素结构钢等。已有的冷辊轧工艺对于壁厚较厚的高强材料如45号钢钢管，很难通过外表压制凹槽而在内壁形成凸起，因为外表面挤压时距外表面近的深层处的金属会向两边流动，只有当挤压模具距离管内壁较近距离时，即当挤压出很深的凹槽时，模具的径向压力才能传到管内壁并在内壁形成变形，而碳当量较高、强度较高的钢材其塑性较低，外表挤压出深凹槽时槽底部的金属实际是原来在管外表面的金属，其受拉变形最大，当变形超过材料的塑性极限值就会产生肉眼可见或不可见的裂纹，同时也在变形处产生内应力，内应力及裂纹缺陷造成的潜在风险是阻碍灌浆套筒采用冷辊轧生产加工的重要难题，因此已有的用无缝管外表面滚轧凹槽制造灌浆套筒加工技术主要采用屈服点低、塑性好的材料来制造套筒，且仅在外表面局部辊轧，局部产生塑性变形，而未辊轧的金属表面仍保持原有尺寸状态，厚壁无缝钢管采用该工艺辊轧后的沿轴线分布的各个径向横截面面积差异明显，在外表面辊轧凹槽处的径向横截面面积最小，承载能力降低，原有毛坯材料的承载能力不能充分发挥，造成有接近于横截面损失比例的材料浪费。

随着500MPa及以上级别的高强钢筋的应用发展，高强钢筋对灌浆套筒的屈服承载力要求显著提高，使用屈服点低、塑性高的材料必然需增加套筒壁厚，不仅使灌浆套筒外径增大，而且壁厚增加使冷滚轧工艺加工外表凹槽时需要更大的变形才可形成管内壁的凸起，冷脆、微裂纹缺陷进一步增大，质量隐患风险提高，如果不能攻克高强材料无缝钢管冷辊轧加工形成内壁凸起的技术难题，装配式混凝土结构中的钢筋套筒灌浆连接技术就会因成本高的问题难以得到广泛应用和持续发展。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足，本实用新型提供一种提高加工效率，降低加工成本，安全可靠的冷辊轧成型的无缝钢管及其灌浆连接套筒。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种冷辊轧成型的无缝钢管，冷辊轧成型的无缝钢管是一种厚壁无缝钢管，厚壁无缝钢管外表面设有绕其轴线的螺旋状凹槽，内表面有凹凸波纹。

采用壁厚均匀、内外表面光整的无缝钢管毛坯，在5℃-40℃环境下通过至少2个轧辊对其外表面进行的缩径辊轧加工制成；

所述无缝钢管毛坯经辊轧后其外径、内径均被压缩减小，形成外表面有所述螺旋状凹槽；内表面有所述凹凸波纹的所述无缝钢管。

一种冷辊轧成型的无缝钢管的加工方法，