一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，包括：一、將裝配好的基管和襯管夾持于模具中；二、計(jì)算雙金屬復(fù)合管水壓復(fù)合成形的第一階段理論成形壓力Pi和第二階段理論成形壓力P′i；三、將夾持于模具中的基管的兩端與襯管之間采用密封圈密封，然后向襯管內(nèi)充水排氣；四、向襯管內(nèi)部打壓，待壓力上升至第一階段壓力設(shè)定值P1后保壓2min～10min；五、繼續(xù)升壓至第二階段壓力設(shè)定值P2后保壓10s～240s；六、卸壓排水，下料，得到雙金屬復(fù)合管。該方法能夠保證襯管在復(fù)合過程中環(huán)向和軸向發(fā)生充分變形，因此采用該方法制造的雙金屬復(fù)合管的基/襯接觸面積大、沿軸向和環(huán)向的結(jié)合強(qiáng)度均勻性好。
【專利說明】
一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合 管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著油氣資源開采、輸送經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富，雙金屬復(fù)合管以其耐蝕性能和力學(xué)性 能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，成本遠(yuǎn)低于純不銹鋼管的優(yōu)點(diǎn)，得到越來越多的應(yīng)用。目前國內(nèi)生 產(chǎn)雙金屬復(fù)合管的方式較多，以液壓復(fù)合技術(shù)制造雙金屬復(fù)合管的方法較常見，但該技術(shù) 生產(chǎn)的雙金屬復(fù)合管存在以下兩個(gè)方面的缺陷。
[0003] -方面，目前國內(nèi)和國際常用的液壓復(fù)合方法，會(huì)在襯管變形前對基襯管管端進(jìn) 行約束（比如封焊），使內(nèi)襯管在變形階段形成較大的環(huán)向殘余應(yīng)力和軸向殘余應(yīng)力，這其 中環(huán)向殘余應(yīng)力是復(fù)合管基襯緊密貼合的保障，但軸向殘余應(yīng)力會(huì)對基襯間的剪切強(qiáng)度產(chǎn) 生削弱作用，特別是在環(huán)向殘余應(yīng)力減少到無法束縛軸向殘余應(yīng)力時(shí)，軸向殘余應(yīng)力會(huì)對 基襯間的焊接部分(封焊或堆焊)造成應(yīng)力集中效果，使基襯焊接部分更容易遭到破壞。
[0004] 另一方面，國內(nèi)的液壓復(fù)合方法，受制于材料、設(shè)備、工藝限制，在復(fù)合壓力設(shè)計(jì)上 均為保守計(jì)算，將導(dǎo)致液壓復(fù)合管整管各位置貼合強(qiáng)度不均，貼合力小于預(yù)期，或者管體發(fā) 生不受約束的塑性變形，產(chǎn)生危險(xiǎn)或使產(chǎn)品尺寸超出規(guī)范要求。目前國內(nèi)無縫鋼管受制造 工藝影響，存在管體壁厚、力學(xué)性能的不均現(xiàn)象，目前鋼管制造廠可接受的無縫鋼管壁厚最 小偏差為± 8 % (標(biāo)準(zhǔn)允許壁厚有± 12.5 %的偏差），而市場上常見的鋼管，其管體各處的屈 服強(qiáng)度偏差在50MPa左右，甚至更高。這將導(dǎo)致如果按照某個(gè)測量值來設(shè)計(jì)復(fù)合壓力，很可 能會(huì)出現(xiàn)管體局部由于壁厚偏薄、屈服強(qiáng)度偏小，在該壓力下首先發(fā)生塑性變形，該變形在 不受約束的情況下，是非常危險(xiǎn)的。國內(nèi)目前的液壓復(fù)合工藝為解決該問題采用保守計(jì)算 法，按安全系數(shù)或一個(gè)固定數(shù)值減少理論計(jì)算值。該方法會(huì)使局部基襯管發(fā)生彈性變形得 到較好的貼合強(qiáng)度，但也會(huì)使壁厚偏厚、屈服強(qiáng)度偏高的局部沒有得到合適的變形力而不 能得到理想的貼合強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全管體均勻 變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法。該方法將水壓過程分階段設(shè)定壓力，第一階段壓力為襯 管開始發(fā)生塑性變形的壓力，在該階段進(jìn)行保壓，能夠確保襯管發(fā)生充分變形，直徑變大的 同時(shí)長度變短，即襯管在環(huán)向上，外壁與基管內(nèi)壁貼緊，襯管在軸向上，兩端不受約束，自由 收縮，長度變短，使復(fù)合管基襯間接觸的同時(shí)無明顯軸向殘余應(yīng)力;第二階段壓力大于等于 基襯管同時(shí)發(fā)生塑性變形所需水壓值的臨界點(diǎn)，在該階段進(jìn)行保壓，基襯管內(nèi)部承受高于 基襯管發(fā)生同步彈性變形的力，并將額外的力通過基管外壁傳遞給模具內(nèi)腔，由模具內(nèi)腔 給基襯管外壁一個(gè)反作用力，約束其繼續(xù)發(fā)生變形，全管體受模具夾持約束發(fā)生均勻變形。 采用該方法制造的雙金屬復(fù)合管的尺寸、橢圓度及直線度均能精確保證。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種全管體均勻變形的雙金屬 復(fù)合管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] 步驟一、將裝配好的基管和襯管夾持于模具中;所述襯管的長度大于基管的長度；
[0008] 步驟二、按照以下公式計(jì)算雙金屬復(fù)合管水壓復(fù)合成形的第一階段理論成形壓力 P1和第二階段理論成形壓力K i;
[0012] P7i = InKo7 o+lnko7! (4)；
[0013]其中d。為襯管的外徑，單位為Him5Cl1為襯管的內(nèi)徑，單位為mmj為基管和襯管的單 邊間隙，單位為πιπι;δ'為基管和模具之間的單邊間隙，單位為mm;D。為基管的外徑，單位為 mm;〇sl為襯管的屈服強(qiáng)度，單位為MPa5E71為襯管的強(qiáng)化模量，單位為MPad'。為基管的強(qiáng)化 模量，單位為MPa;K為基管的外徑與內(nèi)徑之比，無量綱;k為襯管的外徑與內(nèi)徑之比，無量綱； 〇s。為基管的屈服強(qiáng)度，單位為MPa;(/ i為襯管的流動(dòng)應(yīng)力，單位為MPa;(/。為基管的流動(dòng)應(yīng) 力，單位為MPa;
[0014] 步驟三、將步驟一中夾持于模具中的基管的兩端與襯管之間采用密封圈密封，然 后向襯管內(nèi)充水排氣；
[0015] 步驟四、步驟三中所述排氣完成后向襯管內(nèi)部打壓，待壓力上升至第一階段壓力 設(shè)定值P1后保壓2min~lOmin，所述第一階段壓力設(shè)定值P 1為第一階段理論成形壓力 0.8 ~2.0 倍；
[0016] 步驟五、待步驟四中保壓完成后繼續(xù)升壓至第二階段壓力設(shè)定值?2后保壓IOs~ 240s，所述第二階段壓力設(shè)定值P 2 = P' i+Pm，其中PmSO~IOOMPa;
[0017]步驟六、待步驟五中保壓完成后卸壓排水，下料，得到雙金屬復(fù)合管。
[0018] 上述的一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在于，步驟一中 所述襯管兩端穿出基管的長度L不小于70mm。
[0019] 上述的一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在于，步驟二中 所述基管和襯管的單邊間隙δ不大于2mm。
[0020] 上述的一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在于，步驟二中 所述基管和模具之間的單邊間隙V不大于2_。
[0021] 上述的一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在于，步驟四中 所述第一階段壓力設(shè)定值P1為第一階段理論成形壓力&的〇. 9~1.2倍。
[0022] 上述的一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在于，步驟五中 所述 Pm 為 30MPa ~80MPa。
[0023] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0024] 1、本發(fā)明將水壓過程分階段設(shè)定壓力，第一階段壓力為襯管開始發(fā)生塑性變形的 壓力，在該階段進(jìn)行保壓，能夠確保襯管發(fā)生充分變形，直徑變大的同時(shí)長度變短，即襯管 在環(huán)向上，外壁與基管內(nèi)壁貼緊，襯管在軸向上，兩端不受約束，自由收縮，長度變短，使復(fù) 合管基襯間接觸的同時(shí)無明顯軸向殘余應(yīng)力;第二階段壓力大于等于基襯管同時(shí)發(fā)生塑性 變形所需水壓值的臨界點(diǎn)，在該階段進(jìn)行保壓，基襯管內(nèi)部承受高于基襯管發(fā)生同步彈性 變形的力，并將額外的力通過基管外壁傳遞給模具內(nèi)腔，由模具內(nèi)腔給基襯管外壁一個(gè)反 作用力，約束其繼續(xù)發(fā)生變形，全管體受模具夾持約束發(fā)生均勻變形。
[0025] 2、采用本發(fā)明的方法制造的雙金屬復(fù)合管的尺寸、橢圓度及直線度均能精確保 證，避免了由于復(fù)合不當(dāng)導(dǎo)致的尺寸、橢圓度、直線度不達(dá)標(biāo)的生產(chǎn)問題。
[0026] 3、本發(fā)明的方法能夠保證襯管在復(fù)合過程中環(huán)向和軸向發(fā)生充分變形，因此采用 該方法制造的雙金屬復(fù)合管的基/襯接觸面積大、沿軸向和環(huán)向的結(jié)合強(qiáng)度均勻性好。
[0027] 4、本發(fā)明突破原有水壓復(fù)合的保守壓力計(jì)算，提高了基襯間隙的結(jié)合強(qiáng)度。
[0028] 下面通過實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明基管和襯管的裝配示意圖。
[0030] 附圖標(biāo)記說明：
[0031] 1-基管； 2-襯管； 3-模具；
[0032] 4 一密封圈。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 本實(shí)施例成形Φ217. ImmX (10mm+2.5mm)的雙金屬復(fù)合管，管長11. lm，其中基管 為Φ217. ImmX IOmm的L360QS碳鋼管，基管管長為11. lm，襯管為Φ 195mmX2.5mm的409L合 金鋼管，襯管管長為11.24m。
[0035] 檢測屈服強(qiáng)度:首先在待檢測管材(基管或襯管)管端截取長度為200mm的短管，然 后沿短管軸向截取四組拉伸試樣，所述四組拉伸試樣沿短管的橫截面圓周均勻分布，最后 按照GBT-228《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行拉伸試樣的屈服強(qiáng)度測試，計(jì)算四組 拉伸試樣的屈服強(qiáng)度的平均值，相應(yīng)的得到基管的屈服強(qiáng)度和襯管的屈服強(qiáng)度，結(jié)果見表 1〇
[0036] 表1基管和襯管的屈服強(qiáng)度檢測結(jié)果
[0038] 強(qiáng)化模量的確定：
[0039] 首先將待檢測管材(基管或襯管）的四組拉伸試樣的應(yīng)力應(yīng)變試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出，然后
，計(jì)算不同變形量下的強(qiáng)化模量，再對這些強(qiáng)化模量求平均值， 得到一組拉伸試樣的平均強(qiáng)化模量，將其他三組拉伸試樣按照上述方法求出平均強(qiáng)化模 量，再對四組平均強(qiáng)化模量求平均值，得到襯管的強(qiáng)化模量EZ1S1960MPa,基管的強(qiáng)化模量 為1780MPa;其中，為通過金屬拉伸試驗(yàn)測試的實(shí)測屈服強(qiáng)度；(?)?艘為應(yīng)變達(dá)到 0.5 %時(shí)所對應(yīng)的屈服強(qiáng)度;為通過金屬拉伸試驗(yàn)測試的實(shí)測應(yīng)變值。
[0040] 本實(shí)施例的具體成形方法包括以下步驟：
[0041] 步驟一、如圖1所示，將裝配好的基管1和襯管2夾持于模具3中，襯管2兩端伸出基 管1的長度均為70mm;
[0042] 步驟二、按照以下公式計(jì)算雙金屬復(fù)合管水壓復(fù)合成形的第一階段理論成形壓力 P1和第二階段理論成形壓力K i;
[0046] P/ = InKo7 o+lnko7! (4)；
[0047]其中d。為襯管的外徑，195mm; di為襯管的內(nèi)徑，190mm; δ為基管和襯管的單邊間隙， 1.05111111，為基管和模具之間的單邊間隙，1111111;0。為基管的外徑，217.1 111111;(^1為襯管的屈服 強(qiáng)度，361ΜΡ&;Ε\為襯管的強(qiáng)化模量，IgeOMPa 5E^為基管的強(qiáng)化模量，1780MPa;K為基管的 外徑與內(nèi)徑之比，I. I; k為襯管的外徑與內(nèi)徑之比，1.03; 〇s。為基管的屈服強(qiáng)度，380.75MPa;
[0048] σ' i為襯管的流動(dòng)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算得到(/ i為382. IMPa; (/。為基管的流動(dòng)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算 得到σ'。為397. IMPa;
[0049] 經(jīng)計(jì)算得到Pi = 9.82MPa，P' i = 12.05MPa;
[0050] 步驟三、將步驟一中夾持于模具3中的基管1的兩端與襯管2之間采用密封圈4密 封，然后向襯管內(nèi)充水排氣；
[0051] 步驟四、步驟三中所述排氣完成后向襯管2內(nèi)部打壓，待壓力上升至10.SMPa后保 壓2min;
[0052] 步驟五、待步驟四中保壓完成后繼續(xù)升壓至49.2MPa后保壓30s;
[0053] 步驟六、待步驟五中保壓完成后卸壓排水，下料，得到雙金屬復(fù)合管。
[0054]本實(shí)施例制造的雙金屬復(fù)合管的管端和管中外徑均為219.1mm，即等于模具內(nèi)腔 的尺寸，管端和管中的不圓度均有所減小，直線度均有所增加，說明采用本發(fā)明的方法進(jìn)行 復(fù)合能夠很好的控制復(fù)合后管子的尺寸。將本實(shí)施例制造的雙金屬復(fù)合管的管端切除后未 出現(xiàn)襯管收縮現(xiàn)象，這是由于本發(fā)明采用密封圈密封，能夠保證在復(fù)合過程中襯管可以沿 軸向的自由收縮，復(fù)合前后襯管管端預(yù)留段縮短了50mm，因此復(fù)合后切掉兩端襯管并無收 縮。
[0055] 對比例I
[0056] 采用與實(shí)施例1相同的基管和襯管為原料，將基管和襯管裝配好，然后將基管的兩 端與襯管之間采用密封圈密封，不使用夾持模具，按照實(shí)施例1的打壓方式進(jìn)行基管和襯管 的水壓復(fù)合，得到雙金屬復(fù)合管。
[0057]對比例1水壓復(fù)合得到的雙金屬復(fù)合管的管端外徑無變化，均為Φ 217.1mm，但雙 金屬復(fù)合管中間段(約1米長度)外徑變?yōu)棣?218mm，其余部分外徑無變化。
[0058] 對比例2
[0059] 采用與實(shí)施例1相同的基管為原料，襯管為Φ 195_ X 2.5_的409L合金鋼管，襯管 管長為11. lm，將基管和襯管兩端封焊后按照實(shí)施例1的打壓方式進(jìn)行基管和襯管的水壓復(fù) 合，得到雙金屬復(fù)合管。
[0060] 對比例2水壓復(fù)合得到的雙金屬復(fù)合管用鋸床切掉封焊焊縫后，發(fā)現(xiàn)襯管縮進(jìn) 10mm，這說明"兩端封焊"的復(fù)合管復(fù)合后襯管軸向存在較大的殘余應(yīng)力。其原因?yàn)閮啥朔?焊是將襯管與基管兩端焊接這樣就阻止了在復(fù)合過程中襯管的自由變形，因此復(fù)合后襯管 內(nèi)部存在較大的殘余應(yīng)力，當(dāng)切掉封焊端時(shí)管口附近的殘余應(yīng)力得到了釋放，導(dǎo)致襯管的 收縮。
[0061] 對比實(shí)施例1、對比例1和對比例2發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的方法進(jìn)行復(fù)合能夠很好的控 制復(fù)合后管子的尺寸，實(shí)現(xiàn)雙金屬復(fù)合管的全管體均勻變形，并且避免了切除雙金屬復(fù)合 管的管端后襯管收縮的問題。
[0062] 對實(shí)施例1、對比例1和對比例2的雙金屬復(fù)合管的剪切強(qiáng)度進(jìn)行檢測，并沿雙金屬 復(fù)合管管長方向每隔2m取一個(gè)試樣，檢測試樣的剪切強(qiáng)度，計(jì)算試樣剪切強(qiáng)度的最大差值， 結(jié)果見表2。
[0063] 表2實(shí)施例1、對比例1和對比例2的雙金屬復(fù)合管的剪切強(qiáng)度
[0065] 從表2中可以明顯看出，采用本發(fā)明的方法制造的雙金屬復(fù)合管的平均剪切強(qiáng)度 明顯高于對比例1和對比例2,且管子不同部位的剪切強(qiáng)度差異不大。這說明采用本發(fā)明的 方法制造的雙金屬復(fù)合管沿軸向結(jié)合強(qiáng)度分布較均勻。
[0066] 實(shí)施例2
[0067] 本實(shí)施例成形Φ 219mm X (6mm+2mm)的雙金屬復(fù)合管，管長5.3m，其中基管為Φ 219mmX 6mm的L245NS碳鋼管，基管管長5.3m，襯管為Φ 203mmX 2mm的316L不銹鋼管，襯管管 長5·5m〇
[0068] 采用實(shí)施例1中所述方法檢測襯管的屈服強(qiáng)度〇sl = 301MPa;襯管的強(qiáng)化模量E^ = 1650MPa;基管的屈服強(qiáng)度〇s。= 330MPa;基管的強(qiáng)化模量E^ = HSOMPa13
[0069 ]本實(shí)施例的具體成形方法包括以下步驟：
[0070]步驟一、如圖1所示，將裝配好的基管1和襯管2夾持于模具3中，襯管2兩端伸出基 管1的長度均為100mm;
[0071]步驟二、按照以下公式計(jì)算雙金屬復(fù)合管水壓復(fù)合成形的第一階段理論成形壓力 P1和第二階段理論成形壓力K i;
[0075] P/ = InKo7 o+lnko7! (4)；
[0076] 其中d。為襯管的外徑，203mm;di為襯管的內(nèi)徑，199πιπι;δ為基管和襯管的單邊間隙， 為基管和模具之間的單邊間隙，2mm;D。為基管的外徑，219mm; 〇sl為襯管的屈服強(qiáng)度， 30IMPa; 為襯管的強(qiáng)化模量，IeSOMPa5E7。為基管的強(qiáng)化模量，1430MPa; K為基管的外徑與 內(nèi)徑之比，1.06; k為襯管的外徑與內(nèi)徑之比，1.02; 〇s。為基管的屈服強(qiáng)度，330MPa;
[0077] σ' i為襯管的流動(dòng)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算得到(/ i為333 · 5MPa; (/。為基管的流動(dòng)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算 得到。為356. IMPa;
[0078] 經(jīng)計(jì)算得到Pi = 6 ·SMPa^ i = 11 ·8MPa;
[0079] 步驟三、將步驟一中夾持于模具3中的基管4的兩端與襯管2之間采用密封圈4密 封，然后向襯管內(nèi)充水排氣；
[0080] 步驟四、步驟三中所述排氣完成后向襯管內(nèi)部打壓，待壓力上升至5.2MPa后保壓 IOmin;
[0081] 步驟五、待步驟四中保壓完成后繼續(xù)升壓至11.SMPa后保壓240s;
[0082] 步驟六、待步驟五中保壓完成后卸壓排水，下料，得到雙金屬復(fù)合管。
[0083] 實(shí)施例3
[0084] 本實(shí)施例成形Φ219ηιηιΧ (10mm+2mm)的雙金屬復(fù)合管，管長11 ·5ηι，其中基管為Φ 219mmX IOmm的415L不銹鋼管，基管管長為11.5m，襯管為Φ 197mmX2mm的409L不銹鋼管，襯 管管長為11.8m。
[0085] 采用實(shí)施例1中所述方法檢測襯管的屈服強(qiáng)度〇sl = 289MPa;襯管的強(qiáng)化模量E^ = 1450MPa;基管的屈服強(qiáng)度σs。= 425MPa;基管的強(qiáng)化模量E/。= 1922MPa。
[0086] 本實(shí)施例的具體成形方法包括以下步驟：
[0087] 步驟一、如圖1所示，將裝配好的基管1和襯管2夾持于模具3中，襯管2兩端伸出基 管1的長度均為150mm;
[0088] 步驟二、按照以下公式計(jì)算雙金屬復(fù)合管水壓復(fù)合成形的第一階段理論成形壓力 P1和第二階段理論成形壓力K :;
[0092] P/ = InKo7 o+lnko7! (4)；
[0093]其中d。為襯管的外徑，197mm; di為襯管的內(nèi)徑，193mm; δ為基管和襯管的單邊間隙， ImmJ'為基管和模具之間的單邊間隙，lmm;D。為基管的外徑，219mm;〇sl為襯管的屈服強(qiáng)度， 289MPa; E'i為襯管的強(qiáng)化模量，1450MPa; E7。為基管的強(qiáng)化模量，1922MPa; K為基管的外徑與 內(nèi)徑之比，I. I; k為襯管的外徑與內(nèi)徑之比，1.02; 〇s。為基管的屈服強(qiáng)度，425MPa;
[0094] σ' i為襯管的流動(dòng)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算得到(/ i為303.7MPa;(/。為基管的流動(dòng)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算 得到 為442.6MPa;
[0095] 經(jīng)計(jì)算得到Pi = 6 · 2MPa，P' i = 11 · 9MPa;
[0096] 步驟三、將步驟一中夾持于模具3中的基管1的兩端與襯管2之間采用密封圈4密 封，然后向襯管內(nèi)充水排氣；
[0097]步驟四、步驟三中所述排氣完成后向襯管內(nèi)部打壓，待壓力上升至5.58MPa后保壓 5min；
[0098] 步驟五、待步驟四中保壓完成后繼續(xù)升壓至42MPa后保壓200s;
[0099] 步驟六、待步驟五中保壓完成后卸壓排水，下料，得到雙金屬復(fù)合管。
[0100] 實(shí)施例4
[0101 ] 本實(shí)施例成形〇219mmX (10mm+2mm)的雙金屬復(fù)合管，管長11 · 16m，其中基管為Φ 21 9mm X IOmm的415L不鎊鋼管，基管管長11.16m，襯管為Φ 197mmX 2mm的316L不鎊鋼管，襯 管管長11.56m。
[0102]采用實(shí)施例1中所述方法檢測襯管的屈服強(qiáng)度〇sl = 308MPa;襯管的強(qiáng)化模量E^ = 1700MPa;基管的屈服強(qiáng)度〇s。= 430MPa;基管的強(qiáng)化模量E7。= 1950MPa。
[0103 ]本實(shí)施例的具體成形方法包括以下步驟：
[0104] 步驟一、如圖1所示，將裝配好的基管1和襯管2夾持于模具3中，襯管2兩端伸出基 管1的長度均為200mm;
[0105] 步驟二、按照以下公式計(jì)算雙金屬復(fù)合管水壓復(fù)合成形的第一階段理論成形壓力 P1和第二階段理論成形壓力K:;
[0109] P/ = InKo7 o+lnko7! (4)；
[0110]其中d。為襯管的外徑，197mm; di為襯管的內(nèi)徑，193mm; δ為基管和襯管的單邊間隙， ImmJ'為基管和模具之間的單邊間隙，2mm;D。為基管的外徑，219mm;〇sl為襯管的屈服強(qiáng)度， 308MPa; E'i為襯管的強(qiáng)化模量，1700MPa; E7。為基管的強(qiáng)化模量，1950MPa; K為基管的外徑與 內(nèi)徑之比，I. I; k為襯管的外徑與內(nèi)徑之比，1.02; 〇s。為基管的屈服強(qiáng)度，430MPa;
[0111] σ' i為襯管的流動(dòng)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算得到σ' i為325.3MPa; (/。為基管的流動(dòng)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算 得到 為465.6MPa;
[0112] 經(jīng)計(jì)算得到Pi = 6 · 6MPa，P' i = 12MPa;
[0113] 步驟三、將步驟一中夾持于模具3中的基管1的兩端與襯管2之間采用密封圈4密 封，然后向襯管內(nèi)充水排氣；
[0114] 步驟四、步驟三中所述排氣完成后向襯管內(nèi)部打壓，待壓力上升至13.2MPa后保壓 2min；
[0115] 步驟五、待步驟四中保壓完成后繼續(xù)升壓至112MPa后保壓10s;
[0116] 步驟六、待步驟五中保壓完成后卸壓排水，下料，得到雙金屬復(fù)合管。
[0117] 實(shí)施例5
[0118] 本實(shí)施例成形Φ 168.3mmX (8mm+2mm)的雙金屬復(fù)合管，管長8.5m，其中基管為Φ 168 · 3mm X 8mm的L360QS碳鋼管，基管管長8 · 5m，襯管為Φ 150mm X 2mm的316L不銹鋼管，襯管 管長8.78m。
[0119] 采用實(shí)施例1中所述方法檢測襯管的屈服強(qiáng)度〇sl = 315MPa;襯管的強(qiáng)化模量E71 = 1720MPa;基管的屈服強(qiáng)度〇s。= 428MPa;基管的強(qiáng)化模量E。= 1560MPa。
[0120] 本實(shí)施例的具體成形方法包括以下步驟：
[0121] 步驟一、如圖1所示，將裝配好的基管1和襯管2夾持于模具3中，襯管2兩端伸出基 管1的長度均為140mm;
[0122] 步驟二、按照以下公式計(jì)算雙金屬復(fù)合管水壓復(fù)合成形的第一階段理論成形壓力 P1和第二階段理論成形壓力K :;
[0126] P/ = InKo7 o+lnko7! (4)；
[0127]其中d。為襯管的外徑，150mm; di為襯管的內(nèi)徑，146mm; δ為基管和襯管的單邊間隙， 1 · 15mm; δ'為基管和模具之間的單邊間隙，1 · 5mm;D。為基管的外徑，168 · 3mm; 〇si為襯管的屈 服強(qiáng)度，SlSMPa5E7 i為襯管的強(qiáng)化模量，為基管的強(qiáng)化模量，1560MPa;K為基管 的外徑與內(nèi)徑之比，1.105 ;k為襯管的外徑與內(nèi)徑之比，1.027 ;〇s。為基管的屈服強(qiáng)度， 428MPa；
[0128] (/ i為襯管的流動(dòng)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算得到(/ i為341.4MPa;(/。為基管的流動(dòng)應(yīng)力，經(jīng)計(jì)算 得到 為455.8MPa;
[0129] 經(jīng)計(jì)算得到Pi = 9 · 09MPa，P' i = 12 · 08MPa;
[0130] 步驟三、將步驟一中夾持于模具3中的基管1的兩端與襯管2之間采用密封圈4密 封，然后向襯管內(nèi)充水排氣；
[0131] 步驟四、步驟三中所述排氣完成后向襯管內(nèi)部打壓，待壓力上升至10.9MPa后保壓 5min；
[0132] 步驟五、待步驟四中保壓完成后繼續(xù)升壓至92. OSMPa后保壓60s;
[0133] 步驟六、待步驟五中保壓完成后卸壓排水，下料，得到雙金屬復(fù)合管。
[0134] 實(shí)施例2至實(shí)施例5制造的雙金屬復(fù)合管的管端和管中外徑相等，管端切除后未出 現(xiàn)襯管收縮現(xiàn)象，說明采用本發(fā)明的方法進(jìn)行復(fù)合能夠很好的控制復(fù)合后管子的尺寸，實(shí) 現(xiàn)雙金屬復(fù)合管的全管體均勻變形，并且避免了切除雙金屬復(fù)合管的管端后襯管收縮的問 題。
[0135] 對實(shí)施例2至實(shí)施例5制造的雙金屬復(fù)合管的剪切強(qiáng)度進(jìn)行檢測，結(jié)果見表3。
[0136] 表3實(shí)施例2至實(shí)施例5的雙金屬復(fù)合管的剪切強(qiáng)度
[0138] 從表3中可以看出，采用本發(fā)明的方法制造的雙金屬復(fù)合管的平均剪切強(qiáng)度較高， 且管子不同部位的剪切強(qiáng)度差異不大，這說明采用本發(fā)明的方法制造的雙金屬復(fù)合管沿軸 向結(jié)合強(qiáng)度分布較均勻。
[0139] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、將裝配好的基管和襯管夾持于模具中;所述襯管的長度大于基管的長度； 步驟二、按照以下公式計(jì)算雙金屬復(fù)合管水壓復(fù)合成形的第一階段理論成形壓力PdP 第二階段理論成形壓力p'1;Pi'=ΙηΚσ7 ο+lnko7 i (4)； 其中d。為襯管的外徑，單位為mnucU為襯管的內(nèi)徑，單位為mmd為基管和襯管的單邊間 隙，單位為mm; δ '為基管和模具之間的單邊間隙，單位為mm; D。為基管的外徑，單位為mm; 〇si 為襯管的屈服強(qiáng)度，單位為MPa; E' i為襯管的強(qiáng)化模量，單位為MPa;E'。為基管的強(qiáng)化模量， 單位為MPa;K為基管的外徑與內(nèi)徑之比，無量綱;k為襯管的外徑與內(nèi)徑之比，無量綱；〇 s。為 基管的屈服強(qiáng)度，單位為MPa;(/ i為襯管的流動(dòng)應(yīng)力，單位為MPa;(/。為基管的流動(dòng)應(yīng)力，單 位為MPa; 步驟三、將步驟一中夾持于模具中的基管的兩端與襯管之間采用密封圈密封，然后向 襯管內(nèi)充水排氣； 步驟四、步驟三中所述排氣完成后向襯管內(nèi)部打壓，待壓力上升至第一階段壓力設(shè)定 值卩:后保壓2min~lOmin，所述第一階段壓力設(shè)定值Pi為第一階段理論成形壓力Pj^O.S~ 2.0 倍； 步驟五、待步驟四中保壓完成后繼續(xù)升壓至第二階段壓力設(shè)定值P2后保壓l〇s~240s， 所述第二階段壓力設(shè)定值P2 = P' i+Pm，其中ΡΛ〇~lOOMPa; 步驟六、待步驟五中保壓完成后卸壓排水，下料，得到雙金屬復(fù)合管。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在 于，步驟一中所述襯管兩端穿出基管的長度L不小于70_。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在 于，步驟二中所述基管和襯管的單邊間隙S不大于2_。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在 于，步驟二中所述基管和模具之間的單邊間隙S'不大于2_。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在 于，步驟四中所述第一階段壓力設(shè)定值?:為第一階段理論成形壓力&的〇.9~1.2倍。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全管體均勻變形的雙金屬復(fù)合管的制造方法，其特征在 于，步驟五中所述Pm為30MPa~80MPa。
【文檔編號】B21D39/04GK105921589SQ201610279829
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】梁國棟, 魏帆, 袁江龍, 吳澤, 郭霖, 梁國萍, 王劍, 李緣, 趙欣, 王斌, 趙東, 宗友剛
【申請人】西安向陽航天材料股份有限公司