专利名称：混凝土输送管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及混凝土输送装置，具体涉及一种混凝土输送管及其制备方法。
技术背景
混凝土输送泵车/拖泵是为建造高层楼盘等建筑物输送混凝土的关键设备，在混 凝土输送泵车/拖泵上用的S管是一个关键部件，所述S管是至具有两个方向大致相反的 弯部的输送管，该输送管从侧面看大致成S型，是本领域技术人员熟知的混凝土输送部件。 作为影响泵车寿命及使用稳定性的关键部件，由于S管的内表面直接与混凝土接触，在工 作过程中，受到混凝土不断的冲刷，因此对S管的性能提出了较高的要求。一般情况下，由 于S管的内表面不断受到混凝土的磨蚀，因此需要其内表面具有高的耐磨性；此外，由于S 管在泵送过程中不停摇摆切换运动方向，受到混凝土的冲击力，因此也要求S管具有良好 的强度。
现有技术中，为了满足S管的上述要求，一般选择具有良好强度的材料作为S管 外管，先采用模压的方式制成两个半管，然后采用堆焊的方式在S管的内表面堆积耐磨层， 从而提高S管的耐磨性。现有技术的不足之处在于(1)堆焊所得S管的内表面粗糙，流道 阻力大，易引起堵管；( 堆焊质量难以控制，焊瘤、横向焊接裂纹等缺陷难以避免，威胁工 件使用寿命；C3)堆焊的生产效率低，生产成本高；(4)堆焊工艺可控性差，焊接操作难以量 化，易造成堆焊合金的化学成分和性能变化，难以保证焊层厚度及均勻性；( 另外，S管两 端最易磨损部位可能因为焊不满而导致寿命缩短；(6)管壁坯料较厚，因此堆焊层的厚度 有限，从而大大影响了 S管的使用寿命。
本发明人考虑，可以采用提供一种输送混凝土的S管，该S管的内管使用耐磨材 料，外管使用强度高的材料。这样，该S管的内表面可以满足混凝土输送管的耐磨性要求， 而外管可以满足混凝土输送管的强度要求。
现有技术中，已经公开了多种复合管的制备方法，例如采用内管和外管过盈配合 的方式制备直的复合管、利用热塑变形的加工方式制备弯管，但是这些方法却不适用于制 备输送混凝土的S管。主要原因如下，由于S管具有两个变截面弯部，因此内管和外管无法 采用过盈配合的方式复合在一起。此外，还可以考虑先采用过盈配合的方式制备复合锥管 然后加热弯曲成型也能得到S管，但该方法制备的S管同样不能满足要求，由于复合的锥管 经过两次弯曲成型后，内管和外管的变形不一致，因此弯曲部很容易失效。发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种混凝土输送管及其制备方法，与现有技术相 比，本发明通过提供的混凝土输送管制备工艺简单，成本低，既能满足内表面具有高的耐磨 性的要求，而且也能够满足整体强度要求。
为了解决以上技术问题，本发明提供一种混凝土输送管，所述混凝土输送管具有 至少两个弯部，包括
内管和复合在所述内管外面的外管，所述外管由至少外管第一部分和外管第二部 分组成，所述外管第一部分的横截面形状和所述外管第二部分的横截面形状均为圆弧形 状，所述外管第一部分和所述外管第二部分连接形成所述外管；
所述内管的耐磨性高于外管，所述外管的韧性高于所述内管的韧性。
优选的，所述内管的材质为中碳低合金钢、高速钢、耐磨铸铁、合金铸铁、耐磨铸钢 或工具钢。
优选的，所述外管为普通碳素钢、低合金钢或不锈钢。
优选的，所述混凝土输送管为用于混凝土泵车、车载泵等泵送车辆中的S管。
优选的，所述S管为变截面的S管。
优选的，所述内管的内表面硬度高于HRC50。
优选的，所述外管的屈服强度优选彡235MPa，伸长率彡12%。
优选的，所述内管和外管的厚度比为1 5 5 1。
优选的，所述内管和外管之间有粘接剂。
本发明还提供一种上述混凝土输送管的制备方法，包括
模压制备内管第一部分和内管第二部分，所述内管第一部分和内管第二部分的横 截面形状均为圆弧形，将所述内管一部分和内管第二部分焊接得到内管；
提供外管第一部分和外管第二部分，将所述外管第一部分和外管第二部分贴合在 所述内管外，然后采取焊接的方式连接得到复合在所述内管外面的外管。
优选的，还包括对所述混凝土输送管进行热处理的步骤。
优选的，还包括在所述内管和外管之间的间隙中灌注粘接剂的步骤。
本发明提供了用于输送混凝土的输送管，所述输送管包括内管和复合在所述外管 外面的外管。与现有技术相比，本发明无需采用价格昂贵的堆焊方式来提高混凝土输送管 的耐磨性，而是通过提供一个具有很好的耐磨性的内管和复合在所述内管外的具有很好强 韧性的外管的目的使得复合管既能满足耐磨性的要求，也能满足机械强度的要求。
图1为本发明实施例1制备的混凝土输送管的外管半管示意图2为本发明实施例1制备的混凝土输送管的剖面示意图。
具体实施方式
本发明提供一种混凝土输送管，所述混凝土输送管具有至少两个弯部，包括
内管和复合在所述内管外面的外管，所述外管由至少外管第一部分和外管第二部 分组成，所述外管第一部分的横截面形状和所述外管第二部分的横截面形状均为圆弧形 状，所述外管第一部分和所述外管第二部分连接形成所述外管；所述内管的耐磨性高于所 述外管的耐磨性，所述外管的韧性高于所述内管的韧性。
按照本发明，所述混凝土输送管的弯部可以为两个或两个以上，所述混凝土输送 管优选为本领域技术人员熟知的用于混凝土泵车/拖泵中的S管。本发明提供的输送管 包括内管和复合在所述内管外面的外管，由于内管的耐磨性高于外管的耐磨性，因此可以 提高输送管的磨损寿命；同时，外管的韧性高于内管的韧性，因此可以提高输送管的机械性4能。
本发明所述S管优选为变截面的S管，变截面的S管是指S管的直径是连续变化 的。由于变截面的S管直径是连续变化的，因此不能按照现有技术的方式采用内管和外管 过盈配合或者热塑性变形的方式进行加工。按照本发明提供的方法制备变截面的S管时， 可以使外管与内管紧密贴合，达到更好的复合效果。
本发明中的内管的硬度优选高于HR50，更优选高于HRC55，更优选高于HRC60， 制备内管的材料的例子优选为中碳低合金钢、高速钢、耐磨铸铁、合金铸铁、耐磨铸钢、工 具钢等，但不限于此，只要能够满足上述要求的硬度即可。本发明中的外管屈服强度优选 彡235MPa，伸长率彡12%，屈服强度更优选高于345MPa，伸长率优选彡15%;制备外管的材 料的例子可以为普通碳素钢、低合金钢或不锈钢等，但不限于此，只要能够满足上述要求的 强度和韧性即可。
按照本发明，使用耐磨铸铁作为内管材料时，耐磨铸铁的典型成分以重量百分计 包括2% 3%的C、彡1. 2%的Si、彡2%的Mn，P与S的和彡0. 06%, 23% -30%的Cr、 彡3.0%的Mo、彡2.0%的Cu、彡2. 5%的Ni，余量为！^ ；本发明所述抗磨铸铁不限于以上 成分。对于所述抗磨铸铁的硬度优选> 58HRC，更优选> 60HRC。
按照本发明，使用高速钢作为内管材料时，高速钢的典型成分以重量百分比计包 括0. 97% 1. 05% 的 C、0. 2% 0. 55% 的 Si、0. 15% 0. 4% 的 Mn，8. 2% 9. 2% 的 Mo、 3. 5% 4. 0%的 Cr，1. 75% 2. 25%的 V、l. 4% 2. 的 W、S 与 P 的和彡 0. 03%，余量 为Fe ；本发明所述高速钢不限于以上成分。对于所述高速钢的硬度优选> 62HRC，更优选 彡 65HRC。
按照本发明，使用低合金钢作为外管材料时，低合金钢的典型成分以重量百分比 计包括 0. 0. 45% 的 C、0. 17% 0. 37% 的 Si、0. 50% 0. 80% 的 Cr、S 与 P 的和 <0.04%，余量为Fe ；本发明所述低合金钢不限于以上成分。
按照本发明，使用碳素钢作为外管材料时，碳素钢的典型成分以重量百分比计包 括0. 45% 0. 55%的 C、0. 55 0. 65%的 Si、0. 8 1. 0%的 Mn%，S 与 P 的和彡 0. 04%, 余量为Fe ；本发明所述碳素铸钢不限于以上成分。
本发明中，对于所述内管和外管的厚度比，优选为1 5 5 1，更优选为 1 4 4 1，更优选为1 3 3 1，对于内管或外管的实际厚度，可以根据实际需要 进行设计，对此本发明并无特别限制。
与现有技术中的S管相比，本发明无需采用价格昂贵的堆焊方式来改变S管的耐 磨性，而是通过提供一个具有很好的耐磨性的内管和复合在所述内管外的具有很好强韧性 的外管的目的使得复合管既能满足耐磨性的要求，也能满足机械强度的要求。显然，本发明 提供的输送管的成本更低，而且耐磨性性能不受耐磨层的局限，由内管的厚度所决定，因此 具有更好的耐磨性。另外，本发明选用外管时，可以选择强度尽可能高的外管，而无需像现 有技术那样要综合考虑所选用的管材是否适合堆焊等问题，因此本发明可以选用强度更高 的外管来提高复合管的机械性能，同时采取内管材料非等厚设计，可在易损部位提高其厚 度，从而延长复合管的使用寿命。
此外，现有技术中采用堆焊方式增强S管内壁的耐磨性时，会存在焊瘤、焊渣等焊 接质量问题，这样会增加流道的阻力，从而影响混凝土的输送。本发明的内管内表面光滑，流道阻力小，有利于输送混凝土。并且，本发明制备的输送管是由内管和外管复合而成的， 因此可以保持内管或外管的成分、性能稳定，从而使输送管的寿命稳定，从而避免在复杂的 堆焊工艺中产生焊接结合面的位置和厚度不能精确控制、壁厚不均等局部失效问题导致的 影响整个输送管寿命的问题。
按照本发明，制备所述输送管时，可以采用多种方法来制备，其中，本发明提供的 输送管制备方法的第一个实施方案包括
提供内管；
提供外管第一部分和外管第二部分，将所述外管第一部分和外管第二部分贴合在 所述内管外面连接得到复合在所述内管外面的外管。
其中，连接所述外管第一部分和外管第二部分时，优选采用焊接的方式。对于外管 的组成部分，可以包括多个横截面形状为圆弧状的外管部分，所述多个外管部分的横截面 围成圆形作为外管。按照本发明，将外管的多个组成部分焊接在内管外面得到复合管后，可 以对复合管进行热处理，热处理可以根据外管和内管的不同材质采用本领域技术人员熟知 的方式进行热处理。热处理之后，可以在外管和内管之间的间隙内灌注粘接剂，粘接剂可以 为本领域技术人员熟知的用于连接金属件之间的粘接剂，具体例子可以为澳洲美高宝高分 子耐磨胶，但不限于此。
对于构成外管的外管第一部分和外管第二部分的制备方法，可以按照外管的形状 进行模压成型得到。本发明中，由于外管第一部分和外管第二部分可以分别模压成型，因此 可以保证整个外管厚度的均勻性，从而保证整个混凝土输送管的使用寿命。
对于内管的制备方法，可以采用一次铸造成型的方法得到，当然也可以先用模压 成型得到内管第一部分和内管第二部分，所述内管第一部分和内管第二部分的横截面形状 均为圆弧形，然后将所述内管第一部分和第二部分焊接在一起可以得到内管。
本发明提供的方法制备的混凝土输送管由两种性能不同的材料构成，其中内管的 耐磨性高于外管，而外管的强韧性好于内管的强韧性，这样可以得到内表面具有良好耐磨 性而整体强度又能够满足使用要求的复合管，大大提高了砼输送的稳定性，而且提高了输 送管的使用寿命。与现有技术相比，本发明提供的方法工艺简单，而且由于无需采用堆焊的 方法进行内表面强化，因此价格相对低廉。
以下以具体实施例说明本发明的效果，但是本发明的保护范围不受以下实施例的 限制。
以下实施例中所用的粘接剂为澳洲美高宝高分子耐磨胶，型号为69G4。
实施例1
选用抗磨铸铁作为内管材料，一次铸造成型得到内管，内管的成分以重量百分比 计为3. 的 C、l. 2%的 Si、l. 9%的 Μη、0· 035%的 S、0. 036 的 P、2. 8%的 Μο、1· 9%的 Cu、2. 4%的Ni，余量为Fe。
选用低合金钢作为外管材料，其成分以重量百分比计为0. 375^^9(^0.35^^3 Si、0. 65%的 Μη、0· 9%的 Cr、0. 035%的 S、0. 036 的 P，余量为 Fe。
采用模压的方法制备两个外管的半管，如图1所示，为其中的一个半管的示意图。 然后将所述两个半管包覆在内管的外面焊接在一起形成变截面的S管，如图2所示，变截面 的S管包括内管11和复合在所述内管外面的外管12。6
热处理工艺为980°C X!3h正火处理。然后在内管和外管之间填充粘接剂。
取样性能测试外管屈服强度为345MPa、断裂强度为625MPa、断裂伸长为18%;内 管的冲击功为29. 8J，内表面HRC为58。
实施例2
选用高速钢作为内管材料，其成分以重量百分计为0. 98 %的C、0. 30 %的Si、 0. 16% 的 Mn、8. 5% 的 Μο、3· 7% 的 Cr、l. 9% 的 V、l. 5% 的 W、0. 025% 的 S、0. 0 % 的 P，余量 为Fe。通过油压机将所述内管材料模压出S管所要的弧度，分别形成两个内管半管，两个内 管半管的内径均为20mm。
选用碳素钢作为外管材料，其成分以重量百分比计为0. 5%的C、0. 6%的Si、 0. 9%的Μη、0. 035%的S、0. 036的P，余量为Fe。通过油压机将所述外管材料模压出变截面 的S管所要的弧度，分别形成两个外管半管、
将所述两个内管半管、两个外管半管焊接到一起，形成内管和包围在所述内管外 的外管。
热处理工艺为淬火1190。°C X2小时，回火560。°CX1小时。
取样性能测试，外管屈服强度为310MPa、断裂强度为570MPa、断裂伸长为15% ；内 管的冲击功为30. lj/cm2，内表面HRC为64。
以上对本发明提供的用于输送混凝土的输送管及其制备方法进行了详细的介绍。 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用 于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也 落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种混凝土输送管，所述混凝土输送管具有至少两个弯部，其特征在于，包括内管和复合在所述内管外面的外管，所述外管由至少外管第一部分和外管第二部分组 成，所述外管第一部分的横截面形状和所述外管第二部分的横截面形状均为圆弧形状，所 述外管第一部分和所述外管第二部分连接形成所述外管；所述内管的耐磨性高于外管，所述外管的韧性高于所述内管的韧性。
2.根据权利要求1所述的混凝土输送管，其特征在于，所述内管的材质为中碳低合金 钢、高速钢、耐磨铸铁、合金铸铁、耐磨铸钢或工具钢。
3.根据权利要求1所述的混凝土输送管，其特征在于，所述外管为普通碳素钢、低合金 钢或不锈钢。
4.根据权利要求1所述的混凝土输送管，其特征在于，所述混凝土输送管为用于混凝 土泵车、车载泵等泵送车辆中的S管。
5.根据权利要求4所述的混凝土输送管，其特征在于，所述S管为变截面的S管。
6.根据权利要求1至5任一项所述的混凝土输送管，其特征在于，所述内管的内表面硬 度高于HRC50。
7.根据权利要求6所述的混凝土输送管，其特征在于，所述外管的屈服强度优选 彡2!35MPa，伸长率彡12%。
8.根据权利要求1至6任一项所述的混凝土输送管，其特征在于，所述内管和外管的厚 度比为1 5 5 1。
9.根据权利要求1至6任一项所述的混凝土输送管，其特征在于，所述内管和外管之间 有粘接剂。
10.权利要求1至9任一项所述的混凝土输送管的制备方法，其特征在于，包括模压制备内管第一部分和内管第二部分，所述内管第一部分和内管第二部分的横截面 形状均为圆弧形，将所述内管一部分和内管第二部分焊接得到内管；提供外管第一部分和外管第二部分，将所述外管第一部分和外管第二部分贴合在所述 内管外，然后采取焊接的方式连接得到复合在所述内管外面的外管。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括对所述混凝土输送管进行热处 理的步骤。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括在所述内管和外管之间的间隙中灌注粘接剂的步骤。
全文摘要
本发明提供一种混凝土输送管，所述混凝土输送管具有至少两个弯部，包括内管和复合在所述内管外面的外管，所述外管由至少外管第一部分和外管第二部分组成，所述外管第一部分的横截面形状和所述外管第二部分的横截面形状均为圆弧形状，所述外管第一部分和所述外管第二部分连接形成所述外管；所述内管的耐磨性高于外管，所述外管的韧性高于所述内管的韧性。与现有技术相比，本发明无需采用价格昂贵的堆焊方式来提高输送管内表面的耐磨性，而是通过提供一个具有很好的耐磨性的内管和复合在所述内管外的具有很好强韧性的外管的目的使得复合管既能满足耐磨性的要求，也能满足机械强度的要求。
文档编号F16L57/06GK102032397SQ20101060644
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者吴星荣, 张琦, 秦建军 申请人:三一重工股份有限公司