[其他]缩小金属管直径的热塑方法

说明书

本发明涉及一种热塑性地缩小金属管直径的新方法。本发明方法与缩小外管件直径使其收缩在内管件上以制造运输流体用的耐磨管道之类双壁管的过程相结合，是特别有用的。

管道构成了许多企业中运输各种流体和流化固体的主要工具。在管道运输的物质中，有煤、矿物之类固体的粉浆（与水的混合物）和水泥。诸如粉尘和石英砂之类的固体微粒是利用空气压力传送的。运输此类流化固体时遇到的一个问题是管道内部的磨耗和快速磨损。

这个问题的一种已知的解决办法是利用用作气体管道的那种等级的廉价钢管。当磨损时，这种廉价的管子被新管子替换，或者在磨损的部位焊接上补块。但是，在抗磨特别重要的用途中，也使用诸如含铬量高的铸造不锈钢之类较昂贵材料的管子。

通常，钢料的抗磨性能在很大程度上取决于它们的硬度。高抗磨材料总是非常硬的。某些用作耐磨管子材料的铸造不锈钢具有高达81以上的肖氏硬度。但是，硬度愈高，钢料的延性就愈低。用上面提到的高铬量不锈钢制造的管子铸件在冲击负荷下容易渗漏。

硬的抗磨钢料的另一些弱点是可焊性和机械加工性差。由这些材料制成的管段不能在其上面焊接法兰盘，即使管段上具有形成一体的法兰盘，在法兰盘的钻孔、抛光等随后的机械加工中也会遇到困难。管子的焊接修补也不容易。此外制造费用也非常高。

因此，近来提出和使用了具有耐磨内衬的钢管。这种带内衬的管子是用离心铸造法和用拼装焊接法制成的，内衬用冶金方法与管子本身相结合，带耐磨内衬的管子在抗磨性能方面要比普通钢管优越得多，因此有效寿命也要长得多。一个附加的优点是管子本身不需要抗磨，因此管子可以用延性充分大的可焊接的材料来制造。使用这种材料使得有可能提供这样的管子，它们不像用抗磨材料单独制成的管子，而是具有足够大的抗冲击负荷强度，并可以在法兰盘上进行焊接。

但是内衬不管其制造方法如何都具有残余的拉应力，因而带耐磨内衬的钢管易于破裂，这一点抵销了上述优点。在内衬中产生的裂纹容易扩展到管子本身，因为如上所述管子是用冶金方法与内衬结合在一起的。

双壁管被认为是当前带内衬钢管的最好替代物，它们是由两个直径不同的管件构成的，一个套合在另一个的内部。外管件是一种在实用上具有足够延性的材料，而内管件是一种耐磨材料。外管件和内管件不应当是用冶金方法互相结合在一起的，而应当是在压力下自身接触紧密的，随后内管件处在压缩应力之下。这种双壁管具有上述内衬管的同样优点，而避免了内衬管的缺点。

至今已提出了三种制造自紧密双壁管的方法。第一种方法是将外管件热缩到内管件上;第二种方法是用液压法使内管件对着外管件膨胀;第三种方法是使外管件热膨胀而用液压法使内管件对着外管件膨胀。所有这些已知的方法都具有下列缺点。

第一种方法要求将外管件内径和内管件外径机械加工到十分严格的公差。但是，如果内管件属于抗磨材料而非常硬，将它机械加工到所需的尺寸公差是很困难的。用该法制造接触压力稳定的细长双壁管，也是十分困难的。

第二和第三种方法在内管件直径对着外管件产生塑性膨胀方面是相似的。在双壁管的内管件很厚并具有极高的屈服强度的情况下，内管件的直径膨胀需要极高的压力，因此这两种方法都是不实用的。特别是在第二种方法（用液压法使内管件对着外管件膨胀）中，内管件的屈服强度比外管件高，使得内管件的塑性膨胀不可避免地在两个管件之间造成塑性收缩的某些差异，导致在内外管件之间产生空隙。

第二和第三种方法的另外的弱点是，它们只适用于内管件为金属制品的情况。陶瓷最近由于其强度大、重量轻和抗磨、耐腐蚀而被提出来作为双壁管内管件的材料。陶瓷当然不可能膨胀，不管用液压法还是加热法。

因此，尽管各种不同企业对具有抗磨性能的双壁管提出了强烈的需求，却至今还没有一种实际上令人满意的制造方法是可以使用的。

本发明是以一种部分或全部缩小金属管直径的新方法的发现为基础的。本发明的方法除了其它用途外，尤其适用于制造运输流体用的各种类型的抗磨结构的双壁管，它们设有上面讨论的迄今为止所遇到的困难。

按照它的也许是最广泛的方面来说，本发明的方法包括从外部加热金属管的环形部分，同时至少将管子的邻近部分保持在足够低的温度，以限制被加热的环形部分的自由热膨胀。而后，使金属管的环形部分冷却。在冷却时，金属管的被加热的环形部分的直径变得比加热前要小。