一种带金属内衬的大口径螺旋焊接钢管及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钢管及其制作方法，尤其涉及一种带金属内衬的大口径螺旋焊接钢管及其制作方法。
【背景技术】
[0002]目前，一般用管道输送流体，常用的管道有水泥管、塑料管、普通碳钢钢管、不锈钢管和镀锌钢管等。其中，水泥管是用水泥与钢筋为材料，运用离心力原理制造的一种预制管道，其工程总体造价低，但易泄漏，耐内压能力差，不能用做供水管，只能用做排水管，同时口径不能太大，一般3米或3米以下，每节管不能太长，接头多，施工困难，施工时要做基础，施工成本高。塑料管是以塑料树脂为原料，加入稳定剂及其它添加剂，在制管机内经挤压加工而成，质量轻，加工方便，但是口径不能太大，机械强度低，抗破坏性能差，不耐磨损，不耐高温，易老化。普通碳钢钢管是用碳素钢制成的钢管，内壁不耐磨蚀，口径不能做的太大，大口径时管壁增厚，成本高。不锈钢管则成本太高。镀锌钢管口径不能太大，且镀锌是污染行业，对环境破坏大，而且镀锌层较薄，一般厚度小于0.1mm，易损坏。因此，针对上述管道的不足，亟待研制出一种能解决以上问题的新型管体。
【发明内容】
[0003]发明目的:本发明的第一目的是提供一种提高防腐性和耐磨性、口径大、管壁薄的带金属内衬的螺旋焊接钢管；本发明的第二目的是提供该钢管的制作方法。
[0004]技术方案:本发明所述的钢管，包括由主钢带螺旋卷制而成的管体；管体内壁设有第一内衬和第二内衬，所述第一内衬螺旋贴合于主钢带的表面，并且第一内衬的宽度小于主钢带的宽度，所述第二内衬螺旋贴合于相邻管体间形成的螺旋形接缝处，并且第二内衬的左右两侧分别与其相邻的第一内衬焊接，第一内衬和第二内衬覆盖整个管体内壁；沿管体外壁螺旋设有截面为半闭合状的加强环，该加强环内壁与管体外壁之间形成螺旋状的通道。
[0005]其中，所述第一内衬或第二内衬与主钢带焊接。
[0006]所述第一内衬或第二内衬上设有用于排空所述主钢带与第一内衬或第二内衬之间气体的气孔。
[0007]所述加强环内壁与管体外壁之间的通道内填充防腐液体。
[0008]所述第一内衬或第二内衬为特种合金钢、不锈钢、耐磨钢、铝或铜制成的内衬钢材。
[0009]本发明所述钢管的制作方法，包括如下步骤:
[0010]在主钢带下表面贴合截面为半闭合状的加强环钢带，在主钢带上表面贴合第一内衬钢带，其中，该第一内衬钢带的宽度小于主钢带的宽度，从而形成复合型主钢带；
[0011]将复合型主钢带螺旋卷绕形成内壁带第一内衬、外壁带加强环的螺旋焊接钢管，同时，加强环内壁与钢管的管体外壁之间形成螺旋状的通道；
[0012]在相邻管体之间形成的螺旋形接缝处螺旋贴合第二内衬，并且该第二内衬的左右两侧分别与其相邻的第一内衬及焊接，第一内衬和第二内衬覆盖整个螺旋焊接钢管的内壁。
[0013]其中，所述螺旋焊接钢管制作完成后，对其两端的主钢带与第一内衬或第二内衬之间形成的层间缝隙进行封焊，保证主钢带与内衬之间形成密闭空间。
[0014]所述第一内衬或第二内衬上设有用于排空所述主钢带与第一内衬或第二内衬之间气体的气孔。可以向该气孔向内抽真空或填充惰性气体。
[0015]向所述加强环内壁与管体外壁之间的通道内填充防腐液体。
[0016]进一步地，螺旋焊接钢管制作完成后切割成段，相邻两段钢管之间的焊接坡口为Y型。复合型主钢带螺旋卷绕形成钢管时，主钢带间的焊接采用埋弧焊。第二内衬与第一内衬之间的焊接方式，或主钢带与第一内衬或第二内衬之间的焊接方式为气体保护焊。
[0017]有益效果:本发明与现有技术相比，其显著优点为:
[0018](I)本发明钢管内壁设金属内衬，可以提高钢管的防腐性和耐磨性，避免流体污染；同时，主钢带钢材的厚度减薄，降低了材料成本；第二内衬覆盖钢管自身形成的螺旋形焊缝，减少了内部流体对焊缝的冲击力，保护焊缝；第二内衬宽度较窄，可以保证内衬与主钢管管壁的焊缝密度较大。
[0019](2)本发明钢管外壁带半闭合状的加强环，管壁周向断面惯性矩比一般的加强方式提高很多，承载能力提高，主钢带的壁厚比一般钢管壁厚大大减薄，降低了材料成本；同时，主钢带截面惯性矩大大提高，卷圆时可实现薄板递送。
[0020](3)本发明可以对切割成段的钢管两端部进行封焊，消除内衬管与主钢管端部之间的间隙。
[0021](4)本发明可以在每段管两端的内衬上设置气孔或气嘴，抽真空或填充惰性气体，以防止管壁锈蚀。
[0022](5)本发明可以向加强环内填充防腐液体，提高加强环的防腐性能。
[0023](6)利用本发明方法可以制作出超大口径的钢管。
[0024](7)本发明的钢管可用于输送特殊介质，例如腐蚀性介质、对纯净度要求较高的介质、高温介质等。
[0025](8)本发明钢管用作埋地管时，利用管土共用受力效应，由加强环为主承受压力，超大直径时(DMm)，可以埋土很深达到10米以上深度。同时，可向加强环内充填高性能混凝土，增加管壁的断面惯性矩，使加强环成为混凝土钢管，提高抗压能力，减少管壁厚度。
【附图说明】
[0026]图1为主钢带与加强环钢带及内衬钢带的摆放位置示意图；
[0027]图2为加强环钢带压制成截面为半闭合形的加强环钢带的结构示意图；
[0028]图3为加强环钢带、内衬钢带分别与主钢带贴合后的结构示意图；
[0029]图4为复合型主钢带的三维结构示意图；
[0030]图5为复合型主钢带进行三辊卷圆形成钢管的结构示意图；
[0031]图6为相邻管体前后节对接的结构示意图；
[0032]图7为第二内衬钢带铺贴示意图；
[0033]图8为第一内衬钢带和第二内衬钢带全部覆盖钢管内壁的结构示意图；
[0034]图9为本发明钢管的横截面图；
[0035]图1O为本发明钢管的纵向剖视图；
[0036]图11为图10中A点的局部放大图；
[0037]图12为本发明钢管段与段间端部焊接结构示意图。
【具体实施方式】
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[0038]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
[0039]本发明所述的带金属内衬的大口径螺旋焊接钢管(以下简称“钢管”)，钢管的管体101外壁设加强结构(本发明中为加强环400)，其由多条普通钢带加工而成，以螺旋方式均匀缠绕并焊接在管体外壁上，用以提高管壁周向断面惯性矩，减薄管壁厚度，利于后续卷圆。钢管内壁设金属材质的内衬，内衬包括第一内衬200和第二内衬300，两种内衬全部覆盖在钢管内壁上，形成了与钢管内壁焊接的内衬管体，可提高钢管的耐腐蚀性和耐磨性，避免通过钢管的流体受到污染，同时还能减薄钢管壁厚，另外，内衬可采用特殊材质，而钢管主体采用一般性材质，如此不仅提高钢管整体性能，还能降低成本，提高钢管的市场竞争力。为了进一步提高钢管的使用寿命，每一段钢管的两端都应该进行封焊，封焊钢管两端内衬与管体之间的间隙，提供一个封闭的空间，隔离外部空气与间隙内空气。另外，可以在钢管两端的内衬上设置气孔和/或气嘴，用于将内衬与管壁之间的间隙抽真空或填充惰性气体，最后封焊气孔。还可以向加强环内灌注防腐材料，如防腐漆。
[0040]下面介绍钢管的制作过程:
[0041]首先，根据所制作钢管的直径，将螺旋整型机的成型角调节为合适值。
[0042]接着，准备主钢带100、加强环钢带401、第一内衬钢带201和第二内衬钢带301。对主钢带100进行除锈、喷丸处理，加强环钢带401和第一内衬钢带201 (数量按实际情况设定)经过放卷、矫平、修边等工序后，按图1所示位置排列。本次制管过程中，每一条主钢带100下方均布三条加强环钢带401，上方排列两条第一内衬钢带201，两条第一内衬钢带201之间的距离为1-2_。
[0043]如图2所示，加强环钢带401经过弯曲机构，弯曲成断面为半闭合状的加强环400，本次制管过程中，加强环400截面压制为半圆形，当然，可根据实际需要将其加工成其它形状，例如梯形，抛物线形等。
[0044]如图3所示，将加强环400上移，与主钢带100贴合，具体是将加强环400的两端口与主钢带100下表面的接触部位焊接。同时，将第一内衬钢带