螺旋缠绕筋增强钢管及其专用制备设备及制备方法
【专利摘要】本发明属于管道【技术领域】，公开了一种螺旋缠绕筋增强钢管及其专用制备设备及制备方法。其主要技术方案为：包括管体，所述的管体由螺旋卷制并焊接的大钢带构成，管体外壁螺旋缠绕焊接有结构壁加强筋，结构壁加强筋由轧制成型为结构壁形状后螺旋缠绕的小钢带构成。制造时把大钢带预先成型为管体，把小钢带预先成型为螺旋增强肋筋，在组合成型机组上把螺旋增强肋筋套装在管体上，通过限位轧轮压紧并连续或断续焊接。螺旋焊缝和结构壁加强筋、焊接节点大大提高了管材的环刚度和承压强度，管体壁厚明显降低，特别适用于负压管路和承压能力较低的正压液体管路，也可用于正压气体输送管路。
【专利说明】螺旋缠绕筋增强钢管及其专用制备设备及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于管道【技术领域】，具体的讲公开了一种螺旋缠绕筋增强钢管及其专用制备设备及制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，在煤矿行业井下用于瓦斯抽放的管道大多采用钢丝网骨架聚乙烯管、钢制管道、钢涂塑管道、钢衬塑管道。钢丝网骨架聚乙烯管经过市场的使用验证，由于所使用的原材料需要添加炭黑、红磷等材料以达到抗静电和阻燃性能，因此造成管材的脆性开裂现象比较普遍，现在许多矿务局已经明令禁止使用；钢制管道特别是较大口径的管材，管道的壁厚较厚，其环钢度和强度性能指标远远的超出了其使用所要求的性能，造成了材料的浪费，而且钢制管道的重量较重，安装难度大，费用高；钢涂塑管道、钢衬塑管道由于采用钢制管道作为机体材料，同样存在着材料的浪费，和安装难度大，费用高的问题。
[0003]在城建行业，比如排污管道，所采用的埋地排水用钢带复合管的钢带增强层没有在管壁截面范围内形成一体，在安装吊运或者地基较大的沉降时容易发生截面开裂现象。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的第一个技术问题就是提供一种环刚度高、重量轻、防腐蚀、性价比高的螺旋缠绕筋增强钢管。
[0005]为解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为:包括管体，所述的管体由螺旋卷制并焊接的大钢带构成，管体外壁螺旋缠绕焊接有结构壁加强筋，结构壁加强筋由轧制成型为结构壁形状后螺旋缠绕的小钢带构成。
[0006]其附加技术特征为:所述构成管体的大钢带为0.8——3.5mm厚的不锈钢带、热轧钢带或冷轧钢带，构成结构壁加强筋的小钢带为1.0——1.5mm厚的不锈钢带、热轧钢带或冷轧钢带；
所述结构壁加强筋的截面形状为锥形、拱形或弧形；
所述的结构壁加强筋为单头或多头螺旋缠绕；
所述冷轧钢带构成的管体的内、外表面设置有涂塑层或镀锌层。
[0007]本发明要解决的第二个技术问题就是提供一种螺旋缠绕筋增强钢管的专用制备设备。
[0008]为解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为:包括薄壁螺旋焊管机组，结构壁螺旋筋板机组，组合焊接成型机组；
所述的薄壁螺旋焊管机组包括大钢带开卷机，大钢带夹送矫平机，大钢带定位立辊，大钢带对接装置，大钢带递送机，导板，滚圆成型机，调整大钢带输送倾角的前桥，大钢带接口焊接机，微调大钢带接口的后桥，切管机；
所述的结构壁螺旋筋板机组包括小钢带开卷机，小钢带夹送矫平机，小钢带定位立辊，小钢带对接台，冷弯压型机，螺旋成型机； 所述的组合焊接成型机组包括管体夹持机构，动力输送旋转机构，管体支撑机构，导向传送机构，压紧定位轮，自动跟踪焊接装置，氩弧焊接机。
[0009]其附加技术特征在于:所述的大钢带接口焊接机、自动跟踪焊接装置采用氩弧焊接或等离子焊接；
所述的冷弯压型机为带有主动动力传送机构的五组不同形状的对辊轮组。
[0010]本发明要解决的第三个技术问题就是提供一种螺旋缠绕筋增强钢管的制备方法。
[0011]为解决上述第三个技术问题，本发明采用的技术方案包括下列步骤:
第一步、大钢带螺旋轧制并焊接成型为薄壁螺旋焊管管体
大钢带在大钢带开卷机上展开，在大钢带夹送矫平机上矫平、利用大钢带定位立辊导向定位，在大钢带递送机的作用下，大钢带通过导板输送入滚圆成型机，调整大钢带输送倾角的前桥的输送倾角，和滚圆成型机的对辊相对位置，在滚圆成型机成型为螺旋卷板，利用大钢带接口焊接机焊接成为薄壁螺旋焊管管体；
第二步、小钢带辊轧成型为结构壁加强筋
小钢带在小钢带开卷机上展开，在小钢带夹送矫平机上矫平、利用小钢带定位立辊导向定位，在冷弯压型机五组主动对辊轧轮的作用下，逐步成型为结构壁形状，通过螺旋成型机轧制成带有一定螺旋倾角并和管体相同曲率半径的结构壁加强筋；
第三步、结构壁加强筋套装在管体上
把管体夹持在组合焊接成型机组的管体夹持旋转机构，调整管体支撑机构的位置和中心高度，使管体水平，启动管体夹持旋转机构使管体旋转，同时制作好的结构壁加强筋在导向传送机构的作用下，输送并套装在管体上；
第四步、压紧结构壁加强筋、焊接接口
调整结构壁加强筋和管体的初始相对位置，压紧定位轮压紧加强筋，把接口位置焊接牢固；
第五步、焊接成型为管材
启动管体夹持旋转机构使管体旋转，压紧定位轮和自动跟踪焊接装置在导向传送机构的作用下沿着管体作相对直线运动，结构壁加强筋在压紧定位轮的作用下沿着管体作相对螺旋运动，开启自动跟踪焊接装置进行焊接，结构壁加强筋焊接在管体上。
[0012]本发明所提供的螺旋缠绕筋增强钢管，管体由不锈钢带、热轧钢带或冷轧钢带螺旋卷制并经过焊接构成为薄壁螺旋焊管，螺旋焊筋的存在起到了密封和增强的双重功能；结构壁加强筋由不锈钢带、热轧钢带或冷轧钢带预先轧制成型为锥形、拱形或弧形，经辊制后成形为带有一定螺旋升角的并和管体相同曲率半径的螺旋圆；结构壁加强筋缠绕在管体外表面，并经过连续或者断续焊接成型为螺旋缠绕筋增强钢管。结构壁加强筋起到了增强作用，同时焊接节点也起到了增强筋的作用。
[0013]本发明所提供的螺旋缠绕筋增强钢管相较于市场上常见的较大口径无缝钢管、螺旋焊管、直缝焊管相比较，管体壁厚明显降低，有效节约了材料资源，该结构形式的管体壁厚一般在0.8——3.5mm,结构壁加强筋壁厚一般在1.0——1.5mm,由于外壁螺旋缠绕筋的存在，大大提高了管体的环刚度和承压强度。本发明所提供的螺旋缠绕筋增强钢管用不锈钢带制作成管材后，可以满足防腐蚀性能的要求；用热轧钢带、冷轧钢带等非不锈钢材料制作成管体后，再进行防腐涂层处理后，可满足对管体防腐性能的要求。[0014]本发明所提供的螺旋缠绕筋增强钢管由于采用钢制材料作为机体结构，提高了管材本身的强度；由于薄壁钢管采用了结构壁加强筋增强的结构形式，进一步增加了管道的环刚度和爆破强度；该结构形式的管道经过涂塑处理后，提高了防腐蚀性能，有效节约了材料资源，可以用于较低压力输送水以及腐蚀性流体等介质、也可以用于负压管路，特别适合于煤矿井下用抽放瓦斯管路。本发明所提供的螺旋缠绕筋增强钢管特别适用于负压管路和承压能力较低的埋地排水管路，也可用于正压气体输送管路，性价比得到大幅提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明螺旋缠绕筋增强钢管的结构示意图；
图2为螺旋缠绕筋增强钢管预制成螺旋焊管管体的结构示意图；
图3为螺旋缠绕筋增强钢管预制成螺旋结构壁加强筋的结构示意图；
图4为薄壁螺旋焊管机组的结构示意图；
图5为结构壁螺旋筋板机组的结构示意图；
图6为组合焊接成型机组的结构示意图；
图7为图6的俯视图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明所提供的螺旋缠绕筋增强钢管的结构做进一步的详细说明。
[0017]如图1所示，本发明提供的一种螺旋缠绕筋增强钢管包括管体1，管体I外壁螺旋缠绕焊接有结构壁加强筋2，管体I由螺旋卷制并焊接的大钢带3和螺旋焊缝4构成，结构壁加强筋2由轧制成型为结构壁形状后螺旋缠绕的小钢带5构成，小钢带5与管体I间有焊接节点6。
[0018]如图2所示，管体I由螺旋卷制的钢带3和螺旋焊缝4构成。
[0019]如图3所示，结构壁加强筋2由轧制成型为结构壁形状后螺旋缠绕的小钢带5构成，小钢带5与管体I间有焊接节点6。
[0020]如图4所示，薄壁螺旋焊管机组包括大钢带开卷机71，大钢带夹送矫平机72，大钢带定位立辊73，大钢带对接装置74，大钢带递送机75，导板76，滚圆成型机77，调整大钢带输送倾角的前桥78，大钢带接口焊接机79，微调大钢带接口的后桥710，切管机711，卸料架712。
[0021]如图5所示，结构壁螺旋筋板机组包括小钢带开卷机81，小钢带夹送矫平机82，小钢带定位立辊83，小钢带对接台84，冷弯压型机85，螺旋成型机86。
[0022]如图6所示，组合焊接成型机组包括管体夹持机构91，管体支撑机构93，压紧定位轮95，自动跟踪焊接装置96。
[0023]如图7所示,组合焊接成型机组包括动力输送旋转机构92,导向传送机构94,気弧焊接机97。
[0024]本发明所提供的螺旋缠绕筋增强钢管制造时，先把大钢带3螺旋轧制并焊接成型为薄壁螺旋焊管管体1，大钢带3在大钢带开卷机71上展开，在大钢带夹送矫平机72上矫平、利用大钢带定位立辊73导向定位，在大钢带递送机75的作用下，大钢带3通过导板76输送入滚圆成型机77，调整大钢带输送倾角的前桥78的输送倾角，和滚圆成型机77的对辊相对位置，在滚圆成型机77成型为螺旋卷板，利用大钢带接口焊接机79焊接成为薄壁螺旋焊管管体I ;同时把小钢带5辊轧成型为结构壁加强筋2，小钢带5在小钢带开卷机81上展开，在小钢带夹送矫平机82上矫平、利用小钢带定位立辊83导向定位，在冷弯压型机85五组主动对辊轧轮的作用下，逐步成型为结构壁形状，通过螺旋成型机86轧制成带有一定螺旋倾角并和管体I相同曲率半径的结构壁加强筋2 ;然后把结构壁加强筋2套装在管体I上，把管体I夹持在组合焊接成型机组的管体夹持机构91上，调整管体支撑机构93的位置和中心高度，使管体I水平，启动动力输送旋转机构92使管体I旋转，同时制作好的结构壁加强筋2在导向传送机构94的作用下，输送并套装在管体I上；接着利用压紧定位轮95压紧结构壁加强筋2、焊接接口，调整结构壁加强筋2和管体I的初始相对位置，压紧定位轮95压紧结构壁加强筋2，把接口位置焊接牢固；最后焊接成型为管材，启动动力输送旋转机构92使管体I旋转，压紧定位轮95和自动跟踪焊接装置96在导向传送机构94的作用下沿着管体I作相对直线运动，结构壁加强筋2在压紧定位轮95的作用下沿着管体I作相对螺旋运动，开启氩弧焊接机97，调整焊接电流和送丝速度进行焊接，得到所需要的产成品。
[0025]本发明所提供的螺旋缠绕筋增强钢管相较于市场上常见的较大口径无缝钢管、螺旋焊管、直缝焊管相比较，管体I壁厚明显降低，有效节约了材料资源，该结构形式的管体I壁厚一般在0.8——3.5mm,结构壁加强筋2壁厚一般在1.0——1.5mm,由于螺旋焊缝4和结构壁加强筋2、焊接节点6的存在，大大提高了管材的环刚度和承压强度。本发明所提供的螺旋缠绕增强筋钢管用不锈钢带制作成管材后，可以满足防腐蚀性能的要求；用热轧钢带、冷轧钢带、铜带、铝带等非不锈钢材料制作成管材后，再进行防腐涂层处理后，可满足对管材防腐性能的要求。
[0026]本发明的保护范围不仅仅局限于上述实施例，只要结构与本发明螺旋缠绕筋增强钢管相同，就落在本发明保护的范围。
【权利要求】
1.螺旋缠绕筋增强钢管，包括管体，其特征在于:所述的管体由螺旋卷制并焊接的大钢带构成，管体外壁螺旋缠绕焊接有结构壁加强筋，结构壁加强筋由轧制成型为结构壁形状后螺旋缠绕的小钢带构成。
2.根据权利要求1所述的螺旋缠绕筋增强钢管，其特征在于:所述构成管体的大钢带为0.8——3.5mm厚的不锈钢带、热轧钢带或冷轧钢带，构成结构壁加强筋的小钢带为1.0-1.5mm厚的不锈钢带、热轧钢带或冷轧钢带。
3.根据权利要求1所述的螺旋缠绕筋增强钢管，其特征在于:所述结构壁加强筋的截面形状为锥形、拱形或弧形。
4.根据权利要求1所述的螺旋缠绕筋增强钢管，其特征在于:所述的结构壁加强筋为单头或多头螺旋缠绕。
5.根据权利要求2所述的螺旋缠绕筋增强钢管，其特征在于:所述冷轧钢带构成的管体的内、外表面设置有涂塑层或镀锌层。
6.制备权利要求1所述的螺旋缠绕筋增强钢管的专用设备，其特征在于:包括薄壁螺旋焊管机组，结构壁螺旋筋板机组，组合焊接成型机组； 所述的薄壁螺旋焊管机组包括大钢带开卷机，大钢带夹送矫平机，大钢带定位立辊，大钢带对接装置，大钢带递送机，导板，滚圆成型机，调整大钢带输送倾角的前桥，大钢带接口焊接机，微调大钢带接口的后桥，切管机； 所述的结构壁螺旋筋板机 组包括小钢带开卷机，小钢带夹送矫平机，小钢带定位立辊，小钢带对接台，冷弯压型机，螺旋成型机； 所述的组合焊接成型机组包括管体夹持机构，动力输送旋转机构，管体支撑机构，导向传送机构，压紧定位轮，自动跟踪焊接装置，氩弧焊接机。
7.根据权利要求6所述的专用设备，其特征在于:所述的大钢带接口焊接机、自动跟踪焊接装置采用氩弧焊接或等离子焊接。
8.根据权利要求6所述的专用设备，其特征在于:所述的冷弯压型机为带有主动动力传送机构的五组不同形状的对辊轮组。
9.利用权利要求6或7或8所述的专用设备制备螺旋缠绕筋增强钢管的方法，其特征在于包括下列步骤: 第一步、大钢带螺旋轧制并焊接成型为薄壁螺旋焊管管体 大钢带在大钢带开卷机上展开，在大钢带夹送矫平机上矫平、利用大钢带定位立辊导向定位，在大钢带递送机的作用下，大钢带通过导板输送入滚圆成型机，调整大钢带输送倾角的前桥的输送倾角，和滚圆成型机的对辊相对位置，在滚圆成型机成型为螺旋卷板，利用大钢带接口焊接机焊接成为薄壁螺旋焊管管体； 第二步、小钢带辊轧成型为结构壁加强筋 小钢带在小钢带开卷机上展开，在小钢带夹送矫平机上矫平、利用小钢带定位立辊导向定位，在冷弯压型机五组主动对辊轧轮的作用下，逐步成型为结构壁形状，通过螺旋成型机轧制成带有一定螺旋倾角并和管体相同曲率半径的结构壁加强筋； 第三步、结构壁加强筋套装在管体上 把管体夹持在组合焊接成型机组的管体夹持旋转机构，调整管体支撑机构的位置和中心高度，使管体水平，启动管体夹持旋转机构使管体旋转，同时制作好的结构壁加强筋在导向传送机构的作用下，输送并套装在管体上； 第四步、压紧结构壁加强筋、焊接接口 调整结构壁加强筋和管体的初始相对位置，压紧定位轮压紧加强筋，把接口位置焊接牢固； 第五步、焊接成型为管材 启动管体夹持旋转机构使管体旋转，压紧定位轮和自动跟踪焊接装置在导向传送机构的作用下沿着管体作相对直线运动，结构壁加强筋在压紧定位轮的作用下沿着管体作相对螺旋运动，开启自动跟`踪焊接装置进行焊接，结构壁加强筋焊接在管体上。
【文档编号】F16L9/16GK103557381SQ201310561993
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】寇永利, 刘景岩, 田献民, 李超 申请人:河北金菱管业股份有限公司