一種管端采用堆焊耐蝕合金層的機(jī)械復(fù)合管的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種管端堆焊耐蝕合金的層狀機(jī)械復(fù)合管，層狀機(jī)械復(fù)合管由耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管構(gòu)成，層狀機(jī)械復(fù)合管的管端由耐蝕合金堆焊層構(gòu)成。所述耐蝕合金內(nèi)管內(nèi)管壁厚為1mm～3mm，耐蝕合金內(nèi)管外徑為70mm～600mm;所述低碳鋼外管壁厚為6mm～20mm，低碳鋼外管外徑為76mm～610mm。所述耐蝕合金內(nèi)管與低碳鋼外管為無縫管或除內(nèi)毛刺的ERW焊接管。所述耐蝕合金堆焊層厚度為5～30mm。所述管端端面與管端面內(nèi)部30mm范圍內(nèi)均為厚度大于5mm的耐蝕合金堆焊層。本實用新型的有益效果是，采用本實用新型及其制造方法，可以制造一種腐蝕嚴(yán)重地區(qū)油氣集輸管線，該方法對場地與技術(shù)無特殊要求，容易推廣。
【專利說明】一種管端采用堆焊耐蝕合金層的機(jī)械復(fù)合管
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本實用新型屬于油氣輸送鋼管制造行業(yè)，涉及一種管端采用堆焊耐蝕合金層的機(jī)械復(fù)合管。
【背景技術(shù)】:
[0002]統(tǒng)計資料表明，2000年以來，我國每年腐蝕損失超過5000億元，約占國民生產(chǎn)總值的5%，管道腐蝕在其中占到相當(dāng)比例。發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，其中四分之一以上的銹蝕損失可以通過防腐蝕手段進(jìn)行控制。只要采取有效的防腐蝕措施，就可以延長設(shè)備和裝備的使用壽命，積極推廣利用防腐蝕新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝、新材料，我國至少可以減少腐蝕損失的30%，挽回?fù)p失數(shù)千億元。
[0003]長期以來人們通過研究各種技術(shù)來防止流體對管道的腐蝕，比如使用耐腐蝕金屬和非金屬材料，在管道內(nèi)涂、鍍、滲、襯耐腐蝕層，在流體中添加緩蝕劑等等。不銹鋼、鎳基合金、鈦合金等耐蝕合金管道因其具有優(yōu)良的防腐性能和加工工藝性能，被大量應(yīng)用于石油、化工、海洋等腐蝕性環(huán)境。但采用單一的耐蝕合金管道成本較高。例如，西氣東輸一線井口集輸管道，由于氣源含腐蝕介質(zhì)嚴(yán)重，曾采用了 11公里長的雙相不銹鋼材質(zhì)，口徑為508mm的集輸管道，全部從國外進(jìn)口，工程總造價約3.6億。
[0004]如果采用不銹鋼與管線鋼復(fù)合制造鋼管，就可以解決管道內(nèi)部腐蝕問題。由于其內(nèi)壁只有薄薄的覆層，成本也較低。同時，外層低碳鋼或管線鋼也可以提供管體所需的強(qiáng)度和韌性要求。層狀結(jié)構(gòu)雙金屬復(fù)合材料可以使強(qiáng)度、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)差異極為懸殊的不同金屬實現(xiàn)結(jié)合，集不同材料的優(yōu)點(diǎn)于一身，充分發(fā)揮不同材料特性，極大地節(jié)約稀貴金屬材料，降低設(shè)備的制造成本。
[0005]今后幾年，市場對復(fù)合金屬管道產(chǎn)品的需求將快速增加，僅我國石油工業(yè)年消耗石油鋼管100余萬噸，耗資100多億元，其中50%以上的石油鋼管基本處于強(qiáng)腐蝕環(huán)境中使用，即石油行業(yè)防腐管道的市場容量每年超過50億元。我國含酸性氣的油氣田很多，如新疆塔里木、四川、中原都有不少油氣田處于深井、高溫、高壓、高腐蝕的惡劣環(huán)境，每年需從日本、德國進(jìn)口上萬噸這些高合金材料。若采用不銹鋼復(fù)合管，可停止進(jìn)口，并節(jié)約大量資金。
[0006]復(fù)合管一般設(shè)計原則是基材滿足管道設(shè)計允許應(yīng)力，合金抵抗腐蝕或磨損等。其主要制造方法按界面結(jié)合程度分為冶金結(jié)合和機(jī)械結(jié)合兩種方式。采用冶金結(jié)合的層狀復(fù)合板為原料，通過冷成型后焊接的工藝制造層狀雙金屬復(fù)合管，是一種靈活、低成本的方法。它先將兩種不同材質(zhì)的板坯用超大功率熱軋機(jī)進(jìn)行熱復(fù)合，然后用UO或JCO工藝卷成管坯，再進(jìn)行縱縫焊接。相對于擴(kuò)徑復(fù)合管和爆炸復(fù)合管，采用焊接工藝制備的層狀雙金屬復(fù)合管，在二次成型加工、焊接及管體性能方面相對于其它工藝制造的復(fù)合管具有一定的優(yōu)越性。但由于復(fù)層在鋼管內(nèi)部，對制造過程中的坡口加工、組對精度、焊接方法和焊接順序等均有特殊的要求，同時對于不同的母材還要選擇不同的焊接材料，焊接過程中對熔合t匕、熱輸入、層間溫度等均有嚴(yán)格的要求，因而制造加工較難，成材率很低。[0007]采用焊接管或無縫鋼管，按要求尺寸將其同軸裝配后，對內(nèi)部加壓使其貼合的方式制造的復(fù)合管是一種機(jī)械結(jié)合的復(fù)合管。這種管材制造方法簡單，成材率高。但由于界面結(jié)合程度低，使其不適合再熱加工。在對管件無變形要求，無高溫環(huán)境的情況下，機(jī)械復(fù)合管完全能夠滿足使用需要。但大多數(shù)使用環(huán)境中，復(fù)合管都需要進(jìn)行對接。無論采用絲扣、法蘭還是焊接方式，機(jī)械復(fù)合管的對接都存在很多問題。
[0008]復(fù)合管采用焊接方式進(jìn)行連接時，管與管之間的焊接屬于異種金屬的焊接，對于坡口加工有特殊要求。由于不銹鋼與碳鋼成分與性能差異大，在不銹鋼與碳鋼過渡部位容易出現(xiàn)裂紋和各種缺陷，對焊接工藝與技術(shù)要求很高，另外，內(nèi)襯層與基層之間的分層也會成為裂紋的擴(kuò)展源頭。
[0009]本實用新型提供了 一種管端采用堆焊耐蝕合金處理的內(nèi)襯耐蝕合金機(jī)械復(fù)合管，將復(fù)合管管端堆焊一層耐蝕合金層，管端材質(zhì)相當(dāng)于單一材料的耐蝕合金管。采用這種堆焊耐蝕合金層管端的復(fù)合管進(jìn)行對接時，焊接工藝相當(dāng)于同種耐蝕合金材料的焊接，極大的降低了焊接工藝難度，提高了焊接成功率與接頭質(zhì)量。管端堆焊工序在生產(chǎn)線進(jìn)行，避免了室外對于坡口加工和管端處理方面的高要求。管端堆焊工藝簡單，適合在復(fù)合管生產(chǎn)線推廣。制備的復(fù)合管性能滿足腐蝕嚴(yán)重地區(qū)油氣田集輸管道的使用要求。
實用新型內(nèi)容:
[0010]本實用新型提供了一種管端采用堆焊耐蝕合金層的機(jī)械復(fù)合管。采用本實用新型制造的內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，可以解決腐蝕嚴(yán)重地區(qū)油氣集輸管線的建設(shè)需要。
[0011]本實用新型選擇經(jīng)檢驗合格的無縫管或去除毛刺的ERW焊接管作用原料，根據(jù)尺寸要求，內(nèi)層耐蝕合金管外徑要小于外層碳鋼管內(nèi)徑。將符合尺寸規(guī)格要求的內(nèi)、外管同軸裝配后，采用液壓或機(jī)械擴(kuò)徑方式，使內(nèi)管產(chǎn)生塑性變形，而外管變形量接近最大彈性變形，從而使內(nèi)管外表面與外管內(nèi)表面緊密結(jié)合。復(fù)合管制造程序完成后，切除管端一定尺寸并將管端進(jìn)行適當(dāng)處理后，堆焊一層耐蝕合金層。堆焊采用熔化極氣體保護(hù)焊。堆焊完成后按要求對管端進(jìn)行加工處理，經(jīng)檢測合格后復(fù)合管待用。
[0012]本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0013]一種管端堆焊耐蝕合金的層狀機(jī)械復(fù)合管，層狀機(jī)械復(fù)合管由耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管構(gòu)成，層狀機(jī)械復(fù)合管的管端由耐蝕合金堆焊層構(gòu)成。
[0014]所述耐蝕合金內(nèi)管內(nèi)管壁厚為Imm?3mm,耐蝕合金內(nèi)管外徑為70mm?600mm ;所述低碳鋼外管壁厚為6mm?20mm,低碳鋼外管外徑為76mm?610mm。
[0015]所述耐蝕合金內(nèi)管與低碳鋼外管為無縫管或除內(nèi)毛刺的ERW焊接管。
[0016]所述耐蝕合金堆焊層厚度為5?30mm。
[0017]所述管端端面與管端面內(nèi)部30mm范圍內(nèi)均為厚度大于5mm的耐蝕合金堆焊層。
[0018]本實用新型的有益效果是，采用本實用新型及其制造方法，可以制造一種腐蝕嚴(yán)重地區(qū)油氣集輸管線，該方法對場地與技術(shù)無特殊要求，容易推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0019]圖1層狀機(jī)械復(fù)合管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管制造工藝流程；[0021]圖3管端切去內(nèi)管一定尺寸后，堆焊前軸向截面示意圖；
[0022]圖4管端內(nèi)部堆焊耐蝕合金層后加工處理方式示意圖；
[0023]其中:I為耐蝕合金內(nèi)管；2為低碳鋼外管；3為耐蝕合金堆焊層。
【具體實施方式】:
[0024]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0025]參見圖1、2、3和4，一種管端堆焊耐蝕合金的層狀機(jī)械復(fù)合管，復(fù)合管件由耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管構(gòu)成，復(fù)合管件的管端為耐蝕合金堆焊層。
[0026]內(nèi)管壁厚為Imm?3mm,內(nèi)管外徑為70mm?600mm;外管壁厚為6mm?20mm,外管外徑為76mm?610mm。
[0027]耐蝕合金內(nèi)管與低碳鋼外管可為無縫管或除內(nèi)毛刺的ERW焊接管，裝配后采用液壓或機(jī)械擴(kuò)徑工藝將內(nèi)管與外管脹合在一起。
[0028]外管材質(zhì)為低碳鋼，其最小屈服強(qiáng)度為360MPa?621MPa。
[0029]管端堆焊層厚度為5?30mm。
[0030]堆焊完成后，采用機(jī)械加工對管端處理，處理后管端面與管端面內(nèi)部30mm范圍內(nèi)均為厚度大于5mm的耐蝕合金堆焊層。
[0031]按圖1流程進(jìn)行鋼管的制備。
[0032](I)外管準(zhǔn)備:
[0033]定尺切割:根據(jù)產(chǎn)品尺寸規(guī)格要求，將基管按一定長度進(jìn)行切割；
[0034]內(nèi)表面檢查:嚴(yán)格檢查基管內(nèi)表面質(zhì)量，以免存在影響內(nèi)外管結(jié)合質(zhì)量的缺陷；
[0035]內(nèi)表面處理:對內(nèi)表面進(jìn)行拋丸處理；
[0036]吹洗烘干:對內(nèi)表面地吹打烘干后待用。
[0037](2)內(nèi)襯管準(zhǔn)備
[0038]制管:將不銹鋼鋼帶卷制成管坯，采用TIG或等離子焊接方法進(jìn)行焊接，嚴(yán)格控制焊縫質(zhì)量與形貌，必要時進(jìn)行修磨處理；
[0039]定尺切割:經(jīng)檢測合格的鋼管按定尺要求進(jìn)行切割；
[0040]表面處理:對不銹鋼管進(jìn)行酸洗處理，保證外表面質(zhì)量；
[0041]清洗烘干:清洗鋼管表面酸液，烘干待用；
[0042](3)裝配加工
[0043]內(nèi)外管裝配:將內(nèi)管放入外管，根據(jù)工藝要求對管端進(jìn)行封焊；
[0044]脹管工序:對裝配好的管件采用液壓或機(jī)械擴(kuò)徑方式，按設(shè)計計算壓力值將內(nèi)管進(jìn)行膨脹，并與外管內(nèi)表面緊密貼合；
[0045]靜水壓試驗:按標(biāo)準(zhǔn)檢驗鋼管耐壓性能；
[0046]管端處理:這是本實用新型的關(guān)鍵工序。首先將脹管前封焊部位切除，然后采用機(jī)械加工方式將內(nèi)管管端300mm?500mm范圍內(nèi)襯層去除，并繼續(xù)將外管內(nèi)表面去除Imm深度。采用熔化極氣體保護(hù)焊，將去除內(nèi)管位置的管端內(nèi)部進(jìn)行堆焊。管端內(nèi)部堆焊完成后，對管端按要求進(jìn)行處理，再在管端面堆焊相同與內(nèi)部相同材料的耐蝕合金層。焊接材料與內(nèi)管材質(zhì)相同，并根據(jù)外管要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保證其與外管結(jié)合面的熔合區(qū)不會產(chǎn)生裂紋及其它缺陷。堆焊厚度略高于內(nèi)管內(nèi)表面。焊接完成后，對堆焊層進(jìn)行修磨至與內(nèi)表面平齊；端部按管端處理要求進(jìn)行加工；
[0047]管端加工:對管端進(jìn)行平頭、倒棱或開坡口加工處理；
[0048]尺寸檢查及標(biāo)識:檢查鋼管的外觀尺寸，符合標(biāo)準(zhǔn)要求后進(jìn)行標(biāo)識。
[0049](實施例1)
【權(quán)利要求】
1.一種管端堆焊耐蝕合金的層狀機(jī)械復(fù)合管，其特征是:層狀機(jī)械復(fù)合管由耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管構(gòu)成，層狀機(jī)械復(fù)合管的管端由耐蝕合金堆焊層構(gòu)成；所述耐蝕合金內(nèi)管內(nèi)管壁厚為Imm?3mm,耐蝕合金內(nèi)管外徑為70mm?600mm ;所述低碳鋼外管壁厚為6mm?20mm,低碳鋼外管外徑為76mm?610mm。
2.如權(quán)利要求1所述的層狀機(jī)械復(fù)合管，其特征是:所述耐蝕合金內(nèi)管與低碳鋼外管為無縫管或除內(nèi)毛刺的ERW焊接管。
3.如權(quán)利要求1所述的層狀機(jī)械復(fù)合管，其特征是:所述耐蝕合金堆焊層厚度為5?30mmo
4.如權(quán)利要求1所述的層狀機(jī)械復(fù)合管，其特征是:所述管端端面與管端面內(nèi)部30mm范圍內(nèi)均為厚度大于5_的耐蝕合金堆焊層。
【文檔編號】B21C37/08GK203560610SQ201320541448
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月31日
【發(fā)明者】楊忠文, 畢宗岳, 牛輝, 張萬鵬, 劉海璋, 楊軍, 趙紅波, 張君, 劉斌, 牛愛軍, 黃曉輝, 陳長青, 包志剛 申請人:寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司