用于制造多層大型管的方法
【專利說明】用于制造多層大型管的方法
[0001]本發明涉及一種用于制造多層大型管的方法，其具有位于外側的支承層和至少一個位于內側的襯層。
[0002]在EP1827727B1中示出一種用于通過將外部支承層和內部襯層材料接合和力傳遞(或稱為摩擦接合)的連接來制造多層的大型管的方法。在此面狀的支承板和面狀的襯板上下疊置，之后在材料層之間形成第一連接。然后將可相互滑移的材料層借助彎曲輥在材料層之間產生持續的摩擦配合的情況下成型為管。在特定的變形進程之后這樣在材料層之間形成進一步的連接，即，將它們在至少一個另外的位置處相互連接。接下來，多層管借助彎曲輥和/或彎曲機最終成型，其中，隨后材料層不能繼續相互滑移并且用作內管的材料層被力傳遞地壓入用作外管的材料層中。EP2285508B1也顯示了一種在制造方法方面原理上相似的方法，其中所述材料層中的至少一個材料層由多于一個經鋪置的元件構成。
[0003]W02006/066814A1和EP1857194A1顯示了另外的相似的用于制造多層管的方法。在所有的這些方法中，將面狀的(多個)板為了構成所述層而上下疊置，并且在多個步驟中交替地相互連接，所述復合體經歷第一彎曲過程，在特定的彎曲進程之后再次在其他位置上定位焊并且然后繼續彎曲，以產生多層管，由此導致相應的制造耗費。
[0004]由EP1857194B1也已知一種用于制造多層管的方法，其中首先將一個面狀的、板形的支承板和一個面狀的襯板上下疊置。支承板或者叫基板沿其兩個縱向棱邊或與它們平行地分別配備有優選被焊接的止擋棱邊，在兩個止擋棱邊之間將襯板松動地嵌入，用于之后借助彎曲輥將這樣構成的多層材料成型為多層管。用作內管的材料層被夾在兩個止擋棱邊之間并且在管成型的最終階段、在彎曲輥和/或之后使用的彎曲機中力傳遞地壓入用作外管的材料層中。止擋棱邊的構成和其與襯板的尺寸相協調的定位在管制造時產生了不可忽略的耗費，其中借助這些步驟不能實現材料接合的連接。
[0005]此外已知這樣的多層管，其作為所謂的Clad管(也稱為復合管)以冶金的方式鍍上襯層并且因此已然在板的生產過程中以特殊的制造步驟形成。在這種制造方式中針對許多應用情況的材料選擇被設置在狹窄的范圍內。
[0006]本發明所要解決的技術問題在于，提供一種制造前述形式的多層大型管的方法，該方法在高效制造的同時針對不同應用情況得到有利的適配可行方案。
[0007]所述技術問題借助權利要求1的特征解決。由此所述方法的特征在于以下方法步驟:
[0008]-提供以預定的初始彎曲半徑預彎曲的、用于支承層的支承板和至少一個以預定的初始彎曲半徑預彎曲的、用于襯層的襯板，
[0009]-將至少一個預彎曲的襯板放置在預彎曲的支承板的內側上以構成支承層和至少一個襯層，這通過它們的沿彎曲軸線延伸的縱棱邊的定位和平行定向進行，
[0010]-將至少一個襯板的至少兩個縱棱邊與支承板材料接合地相連，
[0011]-將由材料接合地相連的支承層和至少一個襯層組成的復合體借助彎曲機成型為有縫的多層大型管，這通過在沒有材料接合地相連的接觸區域中形成摩擦連接進行，
[0012]-通過焊接縱向縫封閉有縫的多層大型管余留的縫隙。
[0013]這些措施對于制造過程中的生產率和對于多層管的構造具有突出的優點。在預彎曲的支承板和至少一個預彎曲的襯板的材料接合的相連之后，彎曲過程可以在材料層的摩擦連接的情況下實施，其中各種彎曲機、例如彎曲輥、JCO彎曲壓力機或UOE壓力機都可以順利地使用，它們也可以在普通的管生產中被使用。
[0014]以下措施有助于良好的材料接合的連接，即，在材料接合的連接的方法步驟中，至少一個襯板的關于彎曲環繞的棱邊至少局部地與支承板相連，和/或材料接合的連接借助支承板的焊透來進行。在發明人的試驗中已證實的是，沿圓周方向的連接、例如熔焊或釬焊連接在實踐中不會負面影響在支承層和至少一個襯層之間摩擦連接的過程。
[0015]材料接合的連接還可以通過以下措施改善，S卩，多個預彎曲的部分襯板沿周向相互鄰接地安置在內側上并且在那各自地至少沿它們兩個縱棱邊以材料接合的方式與支承板相連。
[0016]另外的措施，S卩，例如使用不同材料的、不同厚度和/或沿周向延伸寬度不同的部分襯板，可以實現針對不同要求的多層大型管的有利的結構設計方案。
[0017]所述制造和結構也可以由此優化，即支承板的內側和至少一個襯板的外側的初始彎曲半徑被選擇為相同大小。
[0018]以下措施有助于高質量的摩擦連接，S卩，初始彎曲半徑是完成彎曲的大型管的半徑的至少兩倍大。
[0019]以下措施有助于高質量的制造，S卩，將支承板和至少一個襯板的初始彎曲半徑這樣大地選擇，使得在由支承層和至少一個襯層構成的材料接合的復合體成型為有縫的大型管的過程中避免拱突或者形成褶皺。
[0020]多層管的較高的穩定性由此實現，即初始彎曲半徑這樣選擇，使得在成型為有縫的大型管的過程中引起至少一個襯板的鍛壓。
[0021]以下措施有助于有利的構造和較高的質量，S卩，至少一個襯板所選的材料具有比支承板的材料更高的屈服強度(也稱為屈服點)。
[0022]多層的大型管的穩定的構造也可以由此被支持，即至少一個襯板的屈服強度在由支承層和襯層構成的材料接合的復合體成型為有縫的大型管的過程中以預定的程度有針對性地被克服(或者叫超過)。
[0023]對于大型管的制造和構造的優點還可以由此產生，即在成型之后余留在有縫的大型管中的縫隙的封閉以這樣的方式進行，即，借助埋弧焊工藝焊接由支承層構成的支承管，在此將這樣構成的內部焊縫借助堆焊利用相同種類的或者與襯層的材料適配的合金而覆至
ΠΠ O
[0024]以下結合實施例參照附圖進一步闡述本發明。在附圖中:
[0025]圖1a至Ic以立體圖示出按照第一實施例在制造多層大型管的過程中的各個方法步驟，
[0026]圖2a至2c示出按照第二實施例用于制造多層大型管的多個相繼的方法步驟，
[0027]圖3a至3c用于制造多層大型管的另一個實施例的制造的多個方法步驟。
[0028]圖1以部分視圖a)、b)、c)示出在制造多層大型管時的各個方法步驟。大型管應被理解為直徑至少200毫米和整個壁厚至少為5毫米的管。多層的大型管(多層管)具有構成外部管體的外部材料層，其用作支承層I (有時也被稱為基礎層或基體)，以及至少一個構成內部管體的內部材料層或者襯層2(有時也被稱為內襯)。支承層I在所有實施例中都是延伸越過多層管的整個圓周直至在制成管時形成的、在相互面向的邊緣之間的(未顯示的)縱向縫，所述縱向縫優選設計為縱向焊縫。襯層2在圖1所示的實施例中、在完成的多層管中同樣延伸越過整個內圓周直至連接縫。作為備選，但是其也可僅延伸越過內圓周的一部分。
[0029]如圖1的分圖a)所示，支承層I和在本實施例中僅一個襯層2作為由金屬材料構成的預彎曲的支承層或預彎曲的襯層，其中預彎曲的支承板或支承層I在預彎曲的原始狀態中具有初始彎曲半徑Rb。，并且預彎曲的襯板或者由此構成的襯層2具有初始半徑Ra。。在圓周方向上，支承板和襯板基本上(可能除了襯板的略微較小的尺寸以外，由于襯板的內圓周較小因而其尺寸略微較小)延伸越過相同的板寬度b并且在制成的管的彎曲軸線或者縱軸線上延伸越過板長度L。支承板和襯板沿縱向具有縱棱邊3a、3b和沿圓周方向延伸的棱邊4a和4b。如圖1的分圖b)所示，支承板和襯板沿它們相向定向的縱棱邊3a、3b和4a、4b借助材料接合的連接30在縱向上相互連接并且在所示的實施例中也沿它們的環繞棱邊4a、4b通過材料接合的連接40在圓周方向上相互連接，其中材料接合的連接優選設計為恪焊連接或釬焊連接。通過這種方式，構成支承層I的支承板和構成襯層2的襯板沿著棱邊、材料接合地和局部地以預彎曲的初始狀態相互連接并且構成多層的復合體，該復合體接下來被成型為完全彎曲的有縫管，如分圖c)示意性地示出的。在多層復合體成型時，在材料接合的連接過程(該連接過程也可以僅部分地分別沿兩個縱棱邊和必要時環繞棱邊實施)之后，在支承層I和襯層2之間的剩余面上得到摩擦連接。
[0030]預彎曲的支承板和與之獨立的預彎曲的襯板以預彎曲的狀態被提供，并且例如已經被供應并且接下來以已知的方式通過它們的縱棱邊3a、3b和它們的環繞棱邊4a、4b的定向而上下疊置。在此初始彎曲半徑總是大于制成的多層管的最終半徑，但是任何情況下最終在復合體成型為多層管時在剩余面上得到摩擦連接。
[0031]在沿著縱棱邊3a、3b和必要時沿著在周向上延伸的棱邊4a、4b的熔焊或釬焊之前，構成襯層2的覆蓋材料可以通過定位焊、釬焊、粘接或通過機械夾緊固定在支承層I上。
[0032]所述兩個構成支承層I和襯層2的板對(Blechpartner)在它們相互連接之前的預彎曲的作用在于，在沿著縱棱邊3a、3b和必要時沿著襯層的在周向上延伸的棱邊4a、4b產生材料接合的連接之后、亦即在復合體中能夠完全實現繼續彎曲至完成的多層管的最終半徑。支承層I和(至少一個)襯層2的初始彎曲半徑被選擇的足夠小，因此在繼續向有縫管進行的彎曲過程中，之前相互僅在邊緣側緊密固定地預彎曲的板對避免了所述通常明顯相對支承層I更薄的襯層2超出位于其下的支承層I的凸起或者避免在襯層2中形成褶皺。在較薄的襯層2中的凸起或者褶皺可以由于它們的鍛壓在復合體整體彎曲時從相互僅在邊緣側固定的板對而引起，因為所述鍛壓會引起穩定性的損失。沿多層管的圓周方向的鍛壓不可避免，并且由于多層管的內壁的半徑相對于外徑較小而在彎曲時會產生延展。
[0033]支承板和一個或多個襯板的預彎曲可以相互獨立地完成，也可以例如在供應商處已經完成。在此各種已知的彎曲方法、例如三輥彎曲、JCO壓力機或者U壓力機可以被使用。在本發明優選的實施形式中，輥壓裝置被用于預彎曲(與支承板比較相對)較薄的襯板，其由卷制造預彎曲的板或板帶。
[0034]在由支承層I和至少一個襯層2借助沿棱邊的材料接合的連接而制成的復