本发明涉及压力干管的结构，更确切地说涉及高压焊接管道裂纹扩展限制器及其制作方法。 众所周知的裂纹扩展限制器结构是与管道直径相同的轮箍或钢索环。轮箍或钢索环接受裂纹运动时释放出来的弹性能，阻止裂纹棱开裂，从而为改变裂纹运动轨线，即变纵向运动为螺旋形运动并继而使裂纹止动创造条件。
但是，裂纹扩展限制器的所有这些结构，使制造管道本身的工艺大大复杂化，且提高了管道的成本。
还有一种高压焊接管道裂纹扩展限制器，这种限制器是用多层薄板按管道直径制成的圆柱形管，至少在一处薄板上有与裂纹的预期方向成角度的一些切口（US，A，4.383556）。
在煤气干线管道中产生并发展到裂纹多层限制器上的破裂，途中遇到限制器层中的切口，在其一端终止后，不会在另一端立即开始。
但是，在这种限制器的多层壁中没有层与层之间的接合。实际上，限制器的壁是由一些单个的薄板组合而成。这种结构由于层间有间隙给同管道主要管子的焊接带来困难，这会导致端部疏松，间隙中渗入非金属夹杂物和异物。需要在限制器的端面焊接上实壁连管，这会降低使用这种限制器的效能。切口的存在会降低限制器壁的强度。
此外，限制器的线性尺寸，它的长度受用来制造裂纹扩展限制器的扁材宽度的制约。
最后，还有一种高压焊接管道裂纹扩展限制器，这种限制器是按管道直径制成的一段圆柱形管，管内至少有一个与裂纹扩展的预期方向成角度的构件。这种限制器地壁是多层的，至少在壁的一个内层上有一个构件，即与限制器纵轴成角度的长切口。限制器的端缘具有整体式结构，可毫不困难地将其同管道的主要管子焊接在一起。
这种限制器的制作方法也是人所共知的，即炼出钢锭，将炼出的钢锭热轧成限制器的板坯，在板坯上至少形成一个同板坯的一个方向成角度的构件，然后用板坯按裂纹限制器所需几何尺寸制成焊接管（PCT）SU 84（00016）。
以上述方法制造的裂纹限制器是一个至少其中一层的密实性受人为断裂的多层结构。根据这一方法，首先用多层板坯制造直径小于而壁厚大于所需限制器最终几何尺寸的焊接管，然后将其加热，在扩径机床上将整个焊接管扩径，使之达到裂纹限制器的最终几何尺寸，在扩径过程中各层焊接到一起。
这种制造裂纹限制器的方法可把单个的层焊接到一起，形成整体式边缘。
但是，以这种方法制造的限制器，同上面已描述的方法一样，由于存在减弱限制器壁强度的切口，具有降低了的刚度。
这种方法不能取得保证限制器同管道管子同心性的准确几何尺寸。
这使建设管道时的安装作业和工艺操作（运输、焊接管子、覆盖绝缘层）复杂化。这一方法的特点是劳动量大，需有贵重、复杂的设备来为管道多层板坯扩径。
本发明的基本任务是制造这样一种高压焊接管道裂纹扩展限制器，这种限制器壁的强度不低于管道主要管子的强度，且能保证可靠地消除沿管道纵向扩展的裂纹，同时创立一种制造这种限制器的方法，使之能够不用贵重设备即可获得具有确切规定的几何尺寸的限制器。
本发明的实质在于，在高压焊接管道裂纹扩展限制器中，这种限制器是按管道直径制成的一段圆柱形管，圆柱形管内至少有一个与裂纹扩展的预期方向成角度的构件，根据发明，构件是一个由强度至少等于管子材料强度的材料制成的垫块，垫块具有长条形状和厚度h≧0.3H，这里的H是管壁厚度，垫块的位置是垫块在与管子对称轴相垂直的平面上的投影呈现同管子同心的环，而且垫块同管子材料沿贴合面的接合强度P为0＜P＜δT，这里的δT是管子材料的屈服点。
垫块既可用管子材料，也可用强度大于管子材料强度的其他材料，例如用奥氏体钢、陶瓷制作。垫块亦可是带有同管子对称轴相垂直的层的多层结构。
本发明的实质在于，在高压管道裂纹扩展限制器的制作方法中，这一制作方法是炼出钢锭、热轧钢锭以制造裂纹限制器的板坯、板坯上至少形成一个同板坯的一个方向成角度的构件、用板坯按裂纹限制器所需几何尺寸制成焊接管，根据本发明，形成构件是在浇注钢水前至少把一个垫块装入铸型炼制钢锭的阶段实现，这一垫块材料的强度至少等于浇铸钢锭材料的强度，垫块具有长条形状和厚度h1≧0.3HI，这里的HI系炼出钢锭的厚度，而在用板坯制作焊接管过程中使板坯成形时，要使长条垫块的端面处于需要焊接的板坯边缘。
可使用矩形六面体形状的垫块，在这种情况下应该在把垫块装入铸型前在其两个平行棱边上部分地涂敷覆盖物，以防止垫块材料与钢锭材料在炼制钢锭过程中熔结，而轧制钢锭时要使带有覆盖物的棱边同板坯平面相垂直。
在根据本发明制作的高压焊接管道裂纹扩展限制器中，限制器内的构件是一个垫块，垫块的强度甚至可大于限制器本身的强度，同时垫块同限制器材料沿贴合面的接合强度小于限制器材料的屈服点。这可（通过取消非密实性切口）大大提高限制器的刚度，从而大大提高管道的可靠性。
根据本发明实施的高压焊接管道裂纹扩展限制器制作方法，可简化裂纹限制器的制造工艺-取消了制作切口作业和用扩径机为圆柱形板坯扩径的工序，因而不需要使用扩径机这样的贵重设备，并可保证在准确取得裂纹扩展限制器所需几何尺寸的情况下提高生产率。
下面，通过描述限制器的具体实施方案和附图来阐述本发明，附图有：
图1以示意图表示高压干管的一段管子，管中根据本发明装入裂纹扩展限制器;
图2表示根据本发明制作的等径高压焊接管道裂纹扩展限制器，局部剖面图;
图3表示图1所示内容，纵剖面图;
图4、5、6、7、8表示图3A段放大（垫块制作方案）;
图9a、b、c、d表示根据本发明实施裂纹扩展限制器制作方法的各个阶段。
图1表示根据本发明安装在高压（～7.5帕斯卡）干线管道两个相邻管段2、3之间并以环形焊缝4与之相接的裂纹扩展限制器。
图2、3所示的裂纹扩展限制器1系按管道直径制成的一段圆柱形管5，圆柱形管5内至少有一个构件6，在所述方案中有三个构件6。
构件6制作成垫块，垫块6具有长条形状和厚度h≧0.3H，这里的H系管（5）壁厚度，垫块6在管5内的位置同裂纹（沿管道）扩展的预期方向成α角并使垫块6在与管5对称轴相垂直的平面上的投影呈现同管5同心的环。α角一般选为近90°，但亦可是0°＜α＜180°范围内的任何其他数值。
垫块6的最小厚度h选为≧0.3H是考虑到h小于0.3H时纵向裂纹可无阻碍地通过限制器扩展，而垫块6的最大厚度h只限于其必须位于管5内。
垫块6与管5材料沿贴合面接合的强度在0＜P＜δT范围内，这里的P系结合强度，δT系管5材料的屈服点。
在垫块6与管5材料沿贴合面接合的强度等于零时，贴合面之间形成间隙，这会使限制器制造工艺复杂化，特别是在焊接限制器板坯纵向边缘的阶段。在垫块6与5材料沿贴合面接合的强度等于或大于管材料的δT时，纵向裂纹就会象在没有限制器的管道中一样扩展。
垫块6用强度至少等于管5材料强度的材料制作。例如，在一个方案中垫块6用管5材料制作，在另一方案中垫块6用奥氏体钢制作，这种钢的冲击轫性在直至摄氏-196°的负温度时大大高于管5材料的冲击轫性。
在第三个方案中，垫块6可用陶瓷，例如用粘土熟料、菱镁土和其他材料制作。
垫块6具有长条构件形状，这种构件的一个线性尺寸大大超过其他线性尺寸并可在例如正方形（图4）、椭圆形（图5）、六角形（图6）、矩形（图7）、平行四边形（图8）及其他形状中拥有横断面。此外，垫块6可有多层结构，其中层7（图4）与管5对称轴相垂直。
裂纹扩展限制器工作如下。在干线管道中产生并发展到限制器1（图2）的破裂，途中遇到垫块6表面与管5材料表面分界线，破裂在一个表面终止后，不会在另一表面立即开始。在此处，裂纹运动方向发生变化，沿管道轴的纵向运动变为由垫块6方位所决定的环形运动，而裂纹沿管道的扩展停止。这时，垫块6所选厚度大于管（5）壁厚度0.3，即可阻止裂纹以任何速度扩展。垫块6与管5对称轴成α角可防止装有垫块6的限制器的强度和刚度的可能降低并保证其高度的可靠性。用奥氏体钢制造垫块6可提高在负温度（摄氏-40°以下）条件下应用管道时限制器1的可靠性。
用陶瓷材料制造的垫块6有助于有效地阻止在超高压（大于10-12帕斯卡）下工作、具有加厚壁（～30毫米）的管道的裂纹。
具有多层结构的垫块6特别适于在以脉冲方式大范围地改变压力（7.5-12帕斯卡）的管道中使用。
随层数而相应增加的、贴合面接合强度减弱的分界线，可在压力剧变的情况下保证高度的可靠性。
根据本发明，高压管道裂纹扩展限制器的制作方法如下。
在铸型8（图9a）（铸锭模或结晶器）中，在浇注钢水前，至少装入一个与铸型8垂直对称轴成角度的垫块6。垫块6用强度至少等于可铸造钢锭材料的强度的材料，例如用奥氏体钢制作，这种钢含有：碳-0.12%，硅-0.8%，铬-（18-20）%，镍-（8-12）%，钛-（0.3-0.6）%，锰-2%，铁-其他，垫块的厚度为h1≧0.3HI，这里的HI系炼出钢锭的厚度。然后把钢水9浇入铸型8，炼出厚为HI的钢锭，这时，垫垫块6与钢锭材料沿贴合面接合的强度达到数值0＜P＜δT。钢锭热轧成宽度为H的板坯10（图9b），这时垫块6也发生变形，获得厚度h≧0.3H。
此后，使限制器钢坯10（图9c）成形，办法是把长条垫块6的端面置于需要焊接的板坯10边缘，然后沿板坯纵向边缘进行焊接，便可得到限制器所需几何尺寸的管（图9d）。
为了确保调整垫块6与管5材料沿贴合面接合强度的大小，在呈矩形六面体形的垫块6的两个平行棱边11上部分地涂敷覆盖物，例如菱镁粉，以阻止垫块6材料与钢锭材料在炼制钢锭过程中熔结。
在进行热轧时，钢锭的置法是带有覆盖物的棱边11要与已得的板坯10的平面相垂直。
为了更加明确地说明本方法的实质，下面列举实施本方法的具体例子。
例1。
为制造裂纹扩展限制器1，取9枚用管钢制作的垫块6，管钢包含：碳-0.1%，锰-1.7%，硅-（0.3-0.5）%，铝-（0.02-0.05）%，铌-0.05%，钒-0.1%，铁-其他，垫块形状为矩形六面体，体积为30×400×2000毫米，在这里h1＝400毫米。把垫块6以对铸锭模垂直轴α＝～30°的角度装入铸锭模。在装有垫块6的铸锭模中用底注法浇注上述管钢。
凝固后钢锭脱模，其体积为750×1600×2200毫米。
接着，将钢锭输送到加温炉，加热到摄氏1320°。加热了的钢锭用3600厚板轧机轧制成扁钢，扁钢再轧制成厚16.4毫米、宽2120毫米的钢板。这时垫块的厚度h＝8.8毫米。
板坯轧薄后，沿板坯边缘表面露有垫块6端面的纵向边缘焊接，便可获得管道直径制成的圆柱形管形状的裂纹扩展限制器。
例2。
为制作裂纹扩展限制器1，取三枚奥氏体钢垫块6，垫块6呈方形断面的矩形六面体，体积为250×250×1100毫米，这里的h1＝250毫米。
在每个垫块两个平行棱边的50%的表面上，涂以水玻璃菱镁粉。在浇注管钢前，把垫块以对铸锭模垂直轴α＝40°的角度装入铸锭模。以底注法将管钢浇入铸锭模。涂敷在垫块上的覆盖物阻止垫块材料与钢锭材料的接合;在垫块表面未涂覆盖物处发生垫块材料与钢锭材料的接合，组成的接合处的强度为0＜P＜δT，δT系管钢的屈服点。晶化的钢锭脱模后体积为750×1600×2200毫米。将钢锭输送到加温炉，加热到摄氏1330°，轧制成厚16.4毫米、宽2120毫米、长11500毫米的钢板。
这时，垫块的厚度为h＝5.6毫米。将板坯成形为管，并沿带有露在表面上的垫块端面的纵向边缘焊接。
获得长为2120毫米的裂纹扩展限制器。
例3。
制作类似例1中所述的裂纹扩展限制器，与例1不同处只是垫块具有多层结构，每个垫块包括厚为10毫米的三层，用管钢制作。
垫块的层与板坯面相垂直。
对按例1、2制作的裂纹扩展限制器进行试验。供试验的是一段两端封闭的管道，这段管道带有两个长各为2120毫米的裂纹扩展限制器和一个长为2000毫米的中央加速管。
管道中给以7.5帕斯卡的压力，引发裂纹，裂纹经过加速管，到达第一个垫块6时在限制器中转入环行。
在对按例3制作的裂纹扩展限制器进行试验时，管道中的压力从7.5帕斯卡变为12帕斯卡。
裂纹达到第一层和第二层交界处的第一个多层垫块6时在限制器中转入环行。
限制器1的几何尺寸完全符合管的尺寸，限制器的边缘非常坚固，这是采用完全符合管子生产工艺的生产工艺的结果。限制器1由于没有切口具有很高的刚度。构件-垫块6配置在限制器1壁上，是附加的强化构件。
可以采用多种多样的形状的垫块6，可以使用各种不同材料制造的垫块6，这使裂纹扩展限制器得以扩大工作范围。
上述限制器制造方法的优点是，限制器的制造工艺完全符合管子的工艺。形成构件的作业是在浇注钢水前装炉炼制钢锭阶段进行。
按本发明所述方法生产限制器，可使用生产管子的技术设备，不需增加基本建设经费。
卷绕多层钢坯作业、制作切口作业的免除，大大简化了工艺，提高了生产率。