用于制造多层大型管的方法
【专利说明】用于制造多层大型管的方法
[0001]本发明涉及一种用于制造多层大型管的方法，其具有位于外侧的支承层和至少一个位于内侧的衬层。
[0002]在EP1827727B1中示出一种用于通过将外部支承层和内部衬层材料接合和力传递(或称为摩擦接合)的连接来制造多层的大型管的方法。在此面状的支承板和面状的衬板上下叠置，之后在材料层之间形成第一连接。然后将可相互滑移的材料层借助弯曲辊在材料层之间产生持续的摩擦配合的情况下成型为管。在特定的变形进程之后这样在材料层之间形成进一步的连接，即，将它们在至少一个另外的位置处相互连接。接下来，多层管借助弯曲辊和/或弯曲机最终成型，其中，随后材料层不能继续相互滑移并且用作内管的材料层被力传递地压入用作外管的材料层中。EP2285508B1也显示了一种在制造方法方面原理上相似的方法，其中所述材料层中的至少一个材料层由多于一个经铺置的元件构成。
[0003]W02006/066814A1和EP1857194A1显示了另外的相似的用于制造多层管的方法。在所有的这些方法中，将面状的(多个)板为了构成所述层而上下叠置，并且在多个步骤中交替地相互连接，所述复合体经历第一弯曲过程，在特定的弯曲进程之后再次在其他位置上定位焊并且然后继续弯曲，以产生多层管，由此导致相应的制造耗费。
[0004]由EP1857194B1也已知一种用于制造多层管的方法，其中首先将一个面状的、板形的支承板和一个面状的衬板上下叠置。支承板或者叫基板沿其两个纵向棱边或与它们平行地分别配备有优选被焊接的止挡棱边，在两个止挡棱边之间将衬板松动地嵌入，用于之后借助弯曲辊将这样构成的多层材料成型为多层管。用作内管的材料层被夹在两个止挡棱边之间并且在管成型的最终阶段、在弯曲辊和/或之后使用的弯曲机中力传递地压入用作外管的材料层中。止挡棱边的构成和其与衬板的尺寸相协调的定位在管制造时产生了不可忽略的耗费，其中借助这些步骤不能实现材料接合的连接。
[0005]此外已知这样的多层管，其作为所谓的Clad管(也称为复合管)以冶金的方式镀上衬层并且因此已然在板的生产过程中以特殊的制造步骤形成。在这种制造方式中针对许多应用情况的材料选择被设置在狭窄的范围内。
[0006]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种制造前述形式的多层大型管的方法，该方法在高效制造的同时针对不同应用情况得到有利的适配可行方案。
[0007]所述技术问题借助权利要求1的特征解决。由此所述方法的特征在于以下方法步骤:
[0008]-提供以预定的初始弯曲半径预弯曲的、用于支承层的支承板和至少一个以预定的初始弯曲半径预弯曲的、用于衬层的衬板，
[0009]-将至少一个预弯曲的衬板放置在预弯曲的支承板的内侧上以构成支承层和至少一个衬层，这通过它们的沿弯曲轴线延伸的纵棱边的定位和平行定向进行，
[0010]-将至少一个衬板的至少两个纵棱边与支承板材料接合地相连，
[0011]-将由材料接合地相连的支承层和至少一个衬层组成的复合体借助弯曲机成型为有缝的多层大型管，这通过在没有材料接合地相连的接触区域中形成摩擦连接进行，
[0012]-通过焊接纵向缝封闭有缝的多层大型管余留的缝隙。
[0013]这些措施对于制造过程中的生产率和对于多层管的构造具有突出的优点。在预弯曲的支承板和至少一个预弯曲的衬板的材料接合的相连之后，弯曲过程可以在材料层的摩擦连接的情况下实施，其中各种弯曲机、例如弯曲辊、JCO弯曲压力机或UOE压力机都可以顺利地使用，它们也可以在普通的管生产中被使用。
[0014]以下措施有助于良好的材料接合的连接，即，在材料接合的连接的方法步骤中，至少一个衬板的关于弯曲环绕的棱边至少局部地与支承板相连，和/或材料接合的连接借助支承板的焊透来进行。在发明人的试验中已证实的是，沿圆周方向的连接、例如熔焊或钎焊连接在实践中不会负面影响在支承层和至少一个衬层之间摩擦连接的过程。
[0015]材料接合的连接还可以通过以下措施改善，S卩，多个预弯曲的部分衬板沿周向相互邻接地安置在内侧上并且在那各自地至少沿它们两个纵棱边以材料接合的方式与支承板相连。
[0016]另外的措施，S卩，例如使用不同材料的、不同厚度和/或沿周向延伸宽度不同的部分衬板，可以实现针对不同要求的多层大型管的有利的结构设计方案。
[0017]所述制造和结构也可以由此优化，即支承板的内侧和至少一个衬板的外侧的初始弯曲半径被选择为相同大小。
[0018]以下措施有助于高质量的摩擦连接，S卩，初始弯曲半径是完成弯曲的大型管的半径的至少两倍大。
[0019]以下措施有助于高质量的制造，S卩，将支承板和至少一个衬板的初始弯曲半径这样大地选择，使得在由支承层和至少一个衬层构成的材料接合的复合体成型为有缝的大型管的过程中避免拱突或者形成褶皱。
[0020]多层管的较高的稳定性由此实现，即初始弯曲半径这样选择，使得在成型为有缝的大型管的过程中引起至少一个衬板的锻压。
[0021]以下措施有助于有利的构造和较高的质量，S卩，至少一个衬板所选的材料具有比支承板的材料更高的屈服强度(也称为屈服点)。
[0022]多层的大型管的稳定的构造也可以由此被支持，即至少一个衬板的屈服强度在由支承层和衬层构成的材料接合的复合体成型为有缝的大型管的过程中以预定的程度有针对性地被克服(或者叫超过)。
[0023]对于大型管的制造和构造的优点还可以由此产生，即在成型之后余留在有缝的大型管中的缝隙的封闭以这样的方式进行，即，借助埋弧焊工艺焊接由支承层构成的支承管，在此将这样构成的内部焊缝借助堆焊利用相同种类的或者与衬层的材料适配的合金而覆至
ΠΠ O
[0024]以下结合实施例参照附图进一步阐述本发明。在附图中:
[0025]图1a至Ic以立体图示出按照第一实施例在制造多层大型管的过程中的各个方法步骤，
[0026]图2a至2c示出按照第二实施例用于制造多层大型管的多个相继的方法步骤，
[0027]图3a至3c用于制造多层大型管的另一个实施例的制造的多个方法步骤。
[0028]图1以部分视图a)、b)、c)示出在制造多层大型管时的各个方法步骤。大型管应被理解为直径至少200毫米和整个壁厚至少为5毫米的管。多层的大型管(多层管)具有构成外部管体的外部材料层，其用作支承层I (有时也被称为基础层或基体)，以及至少一个构成内部管体的内部材料层或者衬层2(有时也被称为内衬)。支承层I在所有实施例中都是延伸越过多层管的整个圆周直至在制成管时形成的、在相互面向的边缘之间的(未显示的)纵向缝，所述纵向缝优选设计为纵向焊缝。衬层2在图1所示的实施例中、在完成的多层管中同样延伸越过整个内圆周直至连接缝。作为备选，但是其也可仅延伸越过内圆周的一部分。
[0029]如图1的分图a)所示，支承层I和在本实施例中仅一个衬层2作为由金属材料构成的预弯曲的支承层或预弯曲的衬层，其中预弯曲的支承板或支承层I在预弯曲的原始状态中具有初始弯曲半径Rb。，并且预弯曲的衬板或者由此构成的衬层2具有初始半径Ra。。在圆周方向上，支承板和衬板基本上(可能除了衬板的略微较小的尺寸以外，由于衬板的内圆周较小因而其尺寸略微较小)延伸越过相同的板宽度b并且在制成的管的弯曲轴线或者纵轴线上延伸越过板长度L。支承板和衬板沿纵向具有纵棱边3a、3b和沿圆周方向延伸的棱边4a和4b。如图1的分图b)所示，支承板和衬板沿它们相向定向的纵棱边3a、3b和4a、4b借助材料接合的连接30在纵向上相互连接并且在所示的实施例中也沿它们的环绕棱边4a、4b通过材料接合的连接40在圆周方向上相互连接，其中材料接合的连接优选设计为恪焊连接或钎焊连接。通过这种方式，构成支承层I的支承板和构成衬层2的衬板沿着棱边、材料接合地和局部地以预弯曲的初始状态相互连接并且构成多层的复合体，该复合体接下来被成型为完全弯曲的有缝管，如分图c)示意性地示出的。在多层复合体成型时，在材料接合的连接过程(该连接过程也可以仅部分地分别沿两个纵棱边和必要时环绕棱边实施)之后，在支承层I和衬层2之间的剩余面上得到摩擦连接。
[0030]预弯曲的支承板和与之独立的预弯曲的衬板以预弯曲的状态被提供，并且例如已经被供应并且接下来以已知的方式通过它们的纵棱边3a、3b和它们的环绕棱边4a、4b的定向而上下叠置。在此初始弯曲半径总是大于制成的多层管的最终半径，但是任何情况下最终在复合体成型为多层管时在剩余面上得到摩擦连接。
[0031]在沿着纵棱边3a、3b和必要时沿着在周向上延伸的棱边4a、4b的熔焊或钎焊之前，构成衬层2的覆盖材料可以通过定位焊、钎焊、粘接或通过机械夹紧固定在支承层I上。
[0032]所述两个构成支承层I和衬层2的板对(Blechpartner)在它们相互连接之前的预弯曲的作用在于，在沿着纵棱边3a、3b和必要时沿着衬层的在周向上延伸的棱边4a、4b产生材料接合的连接之后、亦即在复合体中能够完全实现继续弯曲至完成的多层管的最终半径。支承层I和(至少一个)衬层2的初始弯曲半径被选择的足够小，因此在继续向有缝管进行的弯曲过程中，之前相互仅在边缘侧紧密固定地预弯曲的板对避免了所述通常明显相对支承层I更薄的衬层2超出位于其下的支承层I的凸起或者避免在衬层2中形成褶皱。在较薄的衬层2中的凸起或者褶皱可以由于它们的锻压在复合体整体弯曲时从相互仅在边缘侧固定的板对而引起，因为所述锻压会引起稳定性的损失。沿多层管的圆周方向的锻压不可避免，并且由于多层管的内壁的半径相对于外径较小而在弯曲时会产生延展。
[0033]支承板和一个或多个衬板的预弯曲可以相互独立地完成，也可以例如在供应商处已经完成。在此各种已知的弯曲方法、例如三辊弯曲、JCO压力机或者U压力机可以被使用。在本发明优选的实施形式中，辊压装置被用于预弯曲(与支承板比较相对)较薄的衬板，其由卷制造预弯曲的板或板带。
[0034]在由支承层I和至少一个衬层2借助沿棱边的材料接合的连接而制成的复