一种用于疏浚工程输送管线的弯头设计方法及其弯头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及疏浚工程中使用的有关装备技术领域，尤其涉及一种用于疏浚工程输送管线的弯头设计方法及其弯头的技术领域。
【背景技术】
[0002]河道、航道、港池浚深、海港浅滩、码头基槽等机械疏浚工程都需要大量的输送管线来实现输送，而在整个输送管线中不可缺少的用于调整输送管线方向的弯头，至今大部分一直使用自浮式排泥橡胶管或普通碳钢弯头，由于自浮式排泥橡胶管在输送如岩石、珊瑚礁、矿石等有锐缘的固体物料时很快会被磨穿，失去使用价值，而将导致整个疏浚工程系统停工，进行修复或整根输送管线报废，耗费宝贵的施工时间和较高的管线维修费用。为解决这一技术问题，进一步改进自浮式排泥橡胶管所存在的技术缺陷，国家知识产权局2011年06月29日公开的专利号为:ZL200920235203.3的技术方案和2009年12月02日授权公告的专利号为:ZL200920036395.5的技术方案都为解决【背景技术】中存在的技术缺陷，在提高耐磨性能方面采取了在胶管的最内层增加了耐磨性能好的有机胶粘剂和耐磨钢环的技术方案，为提高自浮式排泥橡胶管的使用寿命提供了新的技术方案。但是由于自浮式排泥橡胶管本身所存在的产品本身缺陷而致使仍然存在如下不足之处:其一是自浮式排泥橡胶管虽然具有一定的弯曲性能，但用来作为排泥弯管起到调整排泥输送管线方向的功能来说还是存在明显的先天不足，特别是在与捆绑式托浮金属复合排泥管配套使用时其表现更为突出；其二是自浮式排泥橡胶管通过在胶管的最内层增加有机胶粘剂和耐磨钢环的技术方案，达到提高橡胶管自身的耐磨性能，但与耐磨性能好的耐磨高铬铸铁材料制成的金属复合排泥管相比自浮式排泥橡胶管或普通碳钢弯头不仅在产品售价、产品运输成本等方面还有相当的差距，更重要的是其使用寿命只能达到金属复合排泥管的三分之一，在使用寿命上存在着严重的质量缺陷；因此，如何在现有技术的基础上新设计和制造一种用于疏浚工程输送管线的弯头，使其既满足用来调整输送管线方向的用途，同时又能达到与金属复合排泥管的耐磨性能相接近，全面提高金属排泥管的使用质量、使用寿命和使用环境的适应性能，降低疏浚工程的生产成本，提高企业经济效益，这对于本技术领域的技术人员来说仍是一个亟待解决的课题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种设计构思新颖、技术方案可靠，既满足用来调整输送管线方向的弯曲要求，又能达到与金属复合排泥管的耐磨性能相接近，全面提高金属排泥管的使用质量、使用寿命和使用环境的适应性能，降低疏浚工程的生产成本，提高企业经济效益的用于疏浚工程输送管线的弯头的设计方法。
[0004]本发明所要解决的另一技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种设计构思新颖、技术方案可靠，既满足用来调整排泥管线方向的弯曲要求，又能达到与金属复合排泥管的耐磨性能相接近，全面提高金属排泥管的使用质量、使用寿命和使用环境的适应性能，降低疏浚工程的生产成本，提高企业经济效益的用于疏浚工程输送管线的弯头。
[0005]为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案的:一种用于疏浚工程输送管线的弯头设计方法，包括对弯头管体和法兰盘的整体设计及各零部件的具体设计，其特殊之处是所述弯头的设计方法是以满足用于疏浚工程输送管线90°、135°、180°弯曲度的技术要求，采用添加有稀土元素的耐磨高铬铸铁材料经模具铸造而成的铸钢管作为弯头内层钢管，在内层钢管的外侧包覆有一用低碳钢板经配料、压型、焊接工艺过程加工而成的外层钢管所构成的弯头管体；所述的法兰盘为焊接在管体两端的连接接头，该法兰盘的内径与外层钢管的外径相匹配，其法兰盘与外层钢管的纵向相接处均布的设有4个以上加强筋；所述内层钢管的折弯受力处设有一层与其融为一体且含有稀土元素的耐磨高铬铸铁加强层，加强层为双曲面相接所构成的曲面体结构。
[0006]为进一步解决上述技术问题，上述技术方案的优选方案是:
上述所述的含有稀土耐磨高铬铸铁材料的成分含量为:c 3-4%、Cr20-40%、Si 1-1.5%,Mn 0.8-1.2%、Mo3-5%、Nil-1.95%、Cu 1-1.5%、V3_6%、Ca0.1-0.13%、Ba 0.03-0.08%、Ti0.1-0.3%、La 0.03-0.08%、Ce 0.03-0.06%、P < 0.03%，其余为 Fe。
[0007]上述所述的弯头管体的内经为219-1820 mm，其内层钢管壁厚hi为5-10 mm，外层钢管的壁厚h2为8-12 mm,曲面体中心处的厚度h3为5-10 mm。
[0008]上述所述内层钢管的材料也可为KMTBCr26G、KMTBCr20MoG、KMTBCr15MoG中的任一种。
[0009]上述所述的外层钢管为由至少2块碳素钢板经配料、压型、焊接过程加工而成的；所述的配料是根据内层钢管的长度、外径尺寸，裁剪符合尺寸要求的碳素钢板料块；所述的压型是将碳素钢板料块在压型机上压制成与内层钢管的外径表面弧形相一致的形状；所述的焊接是将压制成型的碳素钢板料块贴合在内层钢管的外侧，采用紧固焊接的方法将其紧固焊接为一体。
[0010]为进一步解决上述技术问题，本发明上述所述的弯头的技术方案是:
一种依据上述弯头设计方法而设计的弯头，包括弯头管体和法兰盘，其所述弯头采用添加有稀土材料的耐磨高铬铸铁材料经模具铸造而成的铸钢管作为弯头内层钢管，在内层钢管的外侧包覆有一外层钢管；所述的法兰盘为焊接在管体两端的连接接头，该法兰盘的内径与外层钢管的外径相匹配，其法兰盘与外层钢管的纵向相接处均布的设有4个以上加强筋；所述内层钢管的折弯受力处设有一层与其融为一体且含有稀土元素的耐磨高铬铸铁加强层，加强层为双曲面相接所构成的曲面体结构。
[0011]为进一步解决上述技术问题，上述技术方案的优选方案是:
上述所述的弯头管体的内经为219-1820 mm，其内层钢管壁厚hi为5-10 mm，外层钢管的壁厚h2为8-12 mm,曲面体中心处的厚度h3为5-10 mm。
[0012]上述所述的外层钢管是由至少2块碳素钢板经配料、压型加工成与弯头内层钢管外形相符的形状后紧固焊接在弯头内层钢管的外侧，与弯头内层钢管紧固为一体。
[0013]本发明与现有技术相比具有如下突出的实质性特点和显著的进步:
其一是由于本发明是采用添加有稀土元素的耐磨高铬铸铁材料经模具铸造而成的铸钢管作为弯头内层钢管，在内层钢管的外侧包覆有一用低碳钢板经配料、压型、焊接工艺过程加工而成的外层钢管所构成的弯头管体的设计方案，经生产加工和现场试验证明，该技术方案不仅满足了调整输送管线弯曲90°、135°、180°的技术要求，而且本发明所述的弯头实现了比金属复合排泥管的耐磨性能还优越的目标，达到全面提高金属排泥管的使用质量、使用寿命和使用环境的适应性能，从而使本发明所述的弯头与现有技术相比具有设计构思新颖、技术方案可靠，能充分满足排泥管线方向的弯曲要求，达到与金属复合排泥管的配套使用创造了前提条件的突出的实质性特点。
[0014]其二是本发明所述弯头采取在内层钢管使用稀土耐磨高铬铸铁材料的基础上，又在其折弯受力处设有一层与其融为一体且含有稀土元素的耐磨高铬铸铁加强层，加强层为双曲面相接所构成的曲面体结构的技术方案，为进一步增强本发明所述弯头折弯受力处的耐磨性能和耐冲撞性