[发明专利]用于通过连续液压扩展来制造管的方法和装置

说明书

一种用于制造管(110)的方法，通过使管状中空坯料(100)连续地移动穿过扩展工具(60)并将流体供应到由所述扩展工具和所述管状中空坯料限定的空间(70)，使得在所述管状中空坯料(100)内施加第一液压压力(P1)，其中，对所述第一液压压力(P1)的大小进行选择，使得所述管状中空坯料(100)塑性变形。本申请还涉及一种用于制造管(110)的装置(1)。

技术领域

本发明涉用于制造管的方法。本发明还涉及用于制造管的装置。

背景技术

无缝冷加工钢管(但也可为其它金属材料的管)通常通过以下主要工艺步骤制造：

首先，通过熔化废金属、在熔融金属罐(ladle)和转炉中进行精炼、然后连续铸造成被切割成坯件的板坯(strand)，从而生产出钢坯。然后，使坯件进行热轧，以形成圆棒，并且通过用心轴刺穿圆棒并进一步热轧或热挤压而从该圆棒形成管状中空坯料。也可以从锭铸钢制造管状中空坯料。最后，将处于冷态的管状中空坯料拉制成或皮尔格式轧制成最终尺寸的管。

拉制或皮尔格式轧制的最终步骤的共同之处在于，在加工步骤期间，管状中空坯料的外径减小。当制造具有大直径的管时，因而需要使用具有非常大直径的管状中空坯料作为起始材料。然而，减小管状中空坯料的尺寸所需的力随着管状中空坯料的尺寸而迅速增加，并且因此也相应地增加了制造设备(即用于热轧和冷轧的拉伸台和轧机)的尺寸。这最终导致高生产成本。

未来，预计对大直径冷加工无缝钢管的需求以及对其它材料的大直径冷加工无缝管的需求将会增加，特别是在石油和天然气开采方面，并且因此需要更高效且更低成本的用于制造这些产品的方法。

因此，本发明的一个方面在于提供一种有效且低成本的制造管的方法。本发明的另一方面在于提供一种有效且低成本的用于制造管的装置。

发明内容

上述方面通过一种用于制造管110的方法实现，该方法包括以下步骤：

a.提供管状中空坯料100，其具有标称外径(D)和标称内径(d)；

b.提供扩展工具60，其包括外部工具部件61和内部工具部件64，所述外部工具部件61和内部工具部件64被同心地布置，使得内部工具部件64和外部工具部件61限定用于接收具有标称外径(D)和标称内经(d)的入口开口68以及用于具有外径(D1)和内径(d1)的管110的出口开口69；

其中，内部工具部件64包括第一密封部分65和第二密封部分66，所述第一密封部分65用于能够密封地支撑管状中空坯料100，所述第二密封部分66用于能够密封地支撑管110，其中，空间70在第一密封部分65与第二密封部分66之间延伸，并且其中，空间70连接至流体源；

c.使所述管状中空坯料100连续地移动穿过扩展工具60，并将流体供应至空间70，使得在管状中空坯料100内施加第一液压压力(P1)，其中，第一液压压力(P1)的大小被选择为使得管状中空坯料100塑性变形。

在本发明中，液压压力被表示为P、P1、P2、P3、P4和P5。然而，如本领域技术人员已知的，液压压力(P、P1、P2、P3、P4和P5)的数值可以是相同或不同的。

上文或下文限定的方法是用于扩展管(诸如无缝管)的方法，其中，管受到两种类型的力，即，压力和拉力。这意味着管的材料不会仅暴露于单侧力(如在通常使用的工艺中那样)，并且因此减少了在管中形成裂纹的风险。

通过上文和下文限定的方法，管状中空坯料的横截面从标称尺寸连续扩展成伸长管，该伸长管具有比标称管状中空坯料要薄的壁厚以及比标称管状中空坯料要大的内径和外径。由此，能够实现高生产率，并且因此降低每个管的生产成本。由于管状中空坯料的横截面被扩展，所以即使在制造大直径的管时，也能够使用小标称直径的管状中空坯料。