一种防腐钢管制造的冷却方法及冷却设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于防腐钢管制造领域，涉及一种防腐钢管制造的冷却方法及冷却设备。
【背景技术】
[0002]防腐钢管生产线包括预处理区、防腐作业区、冷却区和后处理区等四大主要功能区，冷却区紧挨防腐作业区设置，对从防腐作业区首尾相接过来的高温防腐钢管进行冷却。
[0003]目前的防腐钢管生产线主要采用外部冷却方法来冷却防腐层和钢管，外层的防腐层先冷却，内层的钢管后冷却，若有多层防腐层，也是由外层向内层逐层冷却。由于防腐层的传热慢，内层的钢管完成冷却需要较长时间，冷却效率低。防腐层从熔融状态冷却为固态时存在显著的体积收缩率(10?25%)，在外表面逐渐冷却时，防腐层在钢管上产生环向应力，尤其是在焊缝隆起位置，这个环向应力将会拖曳熔融聚合物形成切线结构，导致焊缝顶部的防腐层厚度变薄，导致焊脚和焊缝顶部防腐层与管壁间产生空穴、层间分离或不连续，如图1所示。为了使焊缝顶部的防腐层达到标准要求的厚度，就必须增加整根钢管防腐层的厚度，造成防腐原材料的浪费，从而导致成本上升。从外部冷却导致的焊脚和焊缝顶部空穴、层间分离或不连续造成了防腐质量的隐患，在恶劣的环境条件下这些缺陷点首先发生腐蚀，在环向应力作用下发生腐蚀扩散，导致防腐层较快失效。在装卸、运输或填埋过程中若防腐层被划伤，大的环向应力易使防腐层沿划缝撕裂。
[0004]在目前的防腐钢管生产线中，也有试图对防腐钢管内部进行冷却的方法，其主要结构为，在防腐作业区与冷却区相交的位置设置冷却喷嘴，往钢管喷射冷却水，出水方向朝向冷却区。但是只有当钢管已全部进入冷却区以后，冷却水才能进入钢管内部，此时防腐层经过外部冷却，已基本冷却完成，无法消除上述缺陷。在钢管刚刚进入冷却区时，只有少量的冷却水漏入钢管管端内部，虽然对管端有轻微的内部冷却效果，但也不足以冷却钢管本体和防腐层。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对现有的防腐钢管冷却方法存在的防腐质量缺陷和成本上升等问题，提供一种可提高防腐质量、提高冷却效率、降低成本、可用于现有生产线改造且较易实现的防腐钢管内部冷却方法和冷却设备。
[0006]冷却区紧挨防腐作业区设置，钢管首尾相接连续通过防腐作业区，进入冷却区，实现钢管内部冷却的方法如下:当钢管的第一管端从防腐作业区螺旋前进至冷却区后，第一内部冷却装置以与钢管相同的速度沿钢管轴向移动，同时，所述第一内部冷却装置相对钢管径向移动，使冷却喷嘴到达钢管的轴心位置，所述第一内部冷却装置上所设的带状伸缩机构移动，使设置在所述带状伸缩机构末端的冷却喷嘴向钢管内部移动，到达冷却工作位置，启动所述冷却喷嘴，所述冷却喷嘴的出水方向朝向冷却区，且其出水角度能保证冷却水喷到钢管的内壁，钢管继续螺旋前进，所述第一内部冷却装置继续以与钢管相同的速度沿钢管轴向移动，所述带状伸缩机构同样以与钢管相同的速度向钢管内部移动，使所述冷却喷嘴保持不动，实现冷却水对钢管内壁的连续冷却；当钢管的第二管端前进至所述冷却喷嘴位置时，钢管加速与下一根钢管分离，同时，所述第一内部冷却装置继续以与钢管相同的速度沿钢管轴向移动，所述带状伸缩机构反向移出钢管内部，使所述冷却喷嘴移出钢管内部，关闭所述冷却喷嘴，所述第一内部冷却装置相对钢管径向移动，使所述冷却喷嘴移出钢管前进区域，所述第一内部冷却装置沿钢管轴向反向移动，返回初始位置等待。当下一根钢管的第一管端从防腐作业区螺旋前进至冷却区后，第二内部冷却装置以与所述第一内部冷却装置相同的方法对其进行内部冷却，冷却完毕后，同样返回初始位置等待。重复以上过程，所述第一内部冷却装置和所述第二内部冷却装置交替对连续通过冷却区的钢管进行内部冷却。需要说明的是，所述第一内部冷却装置和所述第二内部冷却装置交替对连续通过冷却区的钢管进行内部冷却，并不需要等待某一内部冷却装置完成了所有动作，另一内部冷却装置才能开始动作，只要目标冷却钢管的第一管端从防腐作业区螺旋前进至冷却区时，内部冷却装置已返回初始位置等待即可，实际上，设置两组内部冷却装置的目的就是为了实现对连续前进的钢管进行不间断的内部冷却。
[0007]进一步地，所述冷却工作位置距离钢管防腐作业区为0?2米。
[0008]进一步地，所述冷却喷嘴的出水方向朝向冷却区，且与钢管轴线呈45?80度角。
[0009]进一步地，在所述第一内部冷却装置和所述第二内部冷却装置上沿所述冷却喷嘴的出水方向设有气嘴，且所述气嘴较所述冷却喷嘴更靠近防腐作业区，从所述气嘴喷出高压气体，以保证冷却水不进入至防腐作业区。
[0010]本发明还提供一种实现上述冷却方法的冷却设备，所述冷却设备包括传动装置、第一内部冷却装置、第二内部冷却装置和控制系统。所述传动装置包括两排传动轮，所述传动轮与钢管的径向成一定角度布置，由电机驱动，实现对钢管的螺旋传动。所述第一内部冷却装置具有带状伸缩机构，所述带状伸缩机构的末端设有冷却喷嘴，所述带状伸缩机构设置在限位槽内，可以在所述限位槽内移动，以实现所述冷却喷嘴的伸出和缩回，所述限位槽设置在钢管的轴向导轨上，可以在所述轴向导轨上沿钢管轴向来回移动，所述轴向导轨设置在钢管的径向导轨上，可以在所述径向导轨上沿钢管径向来回移动，所述冷却喷嘴的出水方向朝向冷却区，且其出水角度能保证冷却水喷到钢管的内壁。所述第二内部冷却装置与所述第一内部冷却装置结构相同，对称设置，交替对连续通过冷却区的钢管进行内部冷却。所述控制系统对所述传动装置、所述第一内部冷却装置和所述第二内部冷却装置进行控制。
[0011 ] 所述控制系统包括控制器和设置在钢管螺旋前进方向的位置传感器，所述位置传感器可以将信号发送给所述控制器，所述控制器可以与所述传动装置的动力模块、所述第一内部冷却装置的动力模块、所述第二内部冷却装置的动力模块之间双向传送信号，所述位置传感器能感应钢管的位置并产生信号，所述控制器接收所述位置传感器的信号，并根据其所设控制程序，对所述传动装置、所述第一内部冷却装置和所述第二内部冷却装置进行控制，实现对连续通过冷却区的钢管进行内部冷却。
[0012]进一步地，为了方便水管、气管等的设置，所述带状伸缩机构为中空结构，水管、气管等设置于其中。
[0013]进一步地，为了提高所述带状伸缩机构的稳定性，在所述带状伸缩机构设有冷却喷嘴的一端设置支撑机构，所述支撑机构由支撑架和安装在所述支撑架上的若干万向轮组成，所述万向轮与钢管内壁接触，对所述带状伸缩机构起支撑作用。
[0014]进一步地，所述冷却工作位置距离钢管防腐作业区为0?2米。
[0015]进一步地，所述冷却喷嘴的出水方向朝向冷却区，且与钢管轴线呈45?80度角，既保证冷却水对钢管内壁的全部覆盖，又保证冷却水流向冷却区。
[0016]进一步地，在所述第一内部冷却装置和所述第二内部冷却装置上沿所述冷却喷嘴的出水方向设有气嘴，且所述气嘴较