一種管端采用堆焊耐蝕合金層的機械復合管的制作方法
【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械復合管，層狀機械復合管由耐蝕合金內管和低碳鋼外管構成，層狀機械復合管的管端由耐蝕合金堆焊層構成。所述耐蝕合金內管內管壁厚為1mm～3mm，耐蝕合金內管外徑為70mm～600mm;所述低碳鋼外管壁厚為6mm～20mm，低碳鋼外管外徑為76mm～610mm。所述耐蝕合金內管與低碳鋼外管為無縫管或除內毛刺的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部30mm范圍內均為厚度大于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重地區油氣集輸管線，該方法對場地與技術無特殊要求，容易推廣。
【專利說明】一種管端采用堆焊耐蝕合金層的機械復合管
【技術領域】:
[0001]本實用新型屬于油氣輸送鋼管制造行業，涉及一種管端采用堆焊耐蝕合金層的機械復合管。
【背景技術】:
[0002]統計資料表明，2000年以來，我國每年腐蝕損失超過5000億元，約占國民生產總值的5%，管道腐蝕在其中占到相當比例。發達國家的經驗和統計數據顯示，其中四分之一以上的銹蝕損失可以通過防腐蝕手段進行控制。只要采取有效的防腐蝕措施，就可以延長設備和裝備的使用壽命，積極推廣利用防腐蝕新設備、新技術、新工藝、新材料，我國至少可以減少腐蝕損失的30%，挽回損失數千億元。
[0003]長期以來人們通過研究各種技術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良的防腐性能和加工工藝性能，被大量應用于石油、化工、海洋等腐蝕性環境。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嚴重，曾采用了 11公里長的雙相不銹鋼材質，口徑為508mm的集輸管道，全部從國外進口，工程總造價約3.6億。
[0004]如果采用不銹鋼與管線鋼復合制造鋼管，就可以解決管道內部腐蝕問題。由于其內壁只有薄薄的覆層，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度和韌性要求。層狀結構雙金屬復合材料可以使強度、熔點、熱膨脹系數差異極為懸殊的不同金屬實現結合，集不同材料的優點于一身，充分發揮不同材料特性，極大地節約稀貴金屬材料，降低設備的制造成本。
[0005]今后幾年，市場對復合金屬管道產品的需求將快速增加，僅我國石油工業年消耗石油鋼管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腐蝕環境中使用，即石油行業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、高腐蝕的惡劣環境，每年需從日本、德國進口上萬噸這些高合金材料。若采用不銹鋼復合管，可停止進口，并節約大量資金。
[0006]復合管一般設計原則是基材滿足管道設計允許應力，合金抵抗腐蝕或磨損等。其主要制造方法按界面結合程度分為冶金結合和機械結合兩種方式。采用冶金結合的層狀復合板為原料，通過冷成型后焊接的工藝制造層狀雙金屬復合管，是一種靈活、低成本的方法。它先將兩種不同材質的板坯用超大功率熱軋機進行熱復合，然后用UO或JCO工藝卷成管坯，再進行縱縫焊接。相對于擴徑復合管和爆炸復合管，采用焊接工藝制備的層狀雙金屬復合管，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合管具有一定的優越性。但由于復層在鋼管內部，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，對內部加壓使其貼合的方式制造的復合管是一種機械結合的復合管。這種管材制造方法簡單，成材率高。但由于界面結合程度低，使其不適合再熱加工。在對管件無變形要求，無高溫環境的情況下，機械復合管完全能夠滿足使用需要。但大多數使用環境中，復合管都需要進行對接。無論采用絲扣、法蘭還是焊接方式，機械復合管的對接都存在很多問題。
[0008]復合管采用焊接方式進行連接時，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裂紋和各種缺陷，對焊接工藝與技術要求很高，另外，內襯層與基層之間的分層也會成為裂紋的擴展源頭。
[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襯耐蝕合金機械復合管，將復合管管端堆焊一層耐蝕合金層，管端材質相當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合管進行對接時，焊接工藝相當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量。管端堆焊工序在生產線進行，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，適合在復合管生產線推廣。制備的復合管性能滿足腐蝕嚴重地區油氣田集輸管道的使用要求。
實用新型內容:
[0010]本實用新型提供了一種管端采用堆焊耐蝕合金層的機械復合管。采用本實用新型制造的內襯耐蝕合金復合管件，可以解決腐蝕嚴重地區油氣集輸管線的建設需要。
[0011]本實用新型選擇經檢驗合格的無縫管或去除毛刺的ERW焊接管作用原料，根據尺寸要求，內層耐蝕合金管外徑要小于外層碳鋼管內徑。將符合尺寸規格要求的內、外管同軸裝配后，采用液壓或機械擴徑方式，使內管產生塑性變形，而外管變形量接近最大彈性變形，從而使內管外表面與外管內表面緊密結合。復合管制造程序完成后，切除管端一定尺寸并將管端進行適當處理后，堆焊一層耐蝕合金層。堆焊采用熔化極氣體保護焊。堆焊完成后按要求對管端進行加工處理，經檢測合格后復合管待用。
[0012]本實用新型所采用的技術方案如下:
[0013]一種管端堆焊耐蝕合金的層狀機械復合管，層狀機械復合管由耐蝕合金內管和低碳鋼外管構成，層狀機械復合管的管端由耐蝕合金堆焊層構成。
[0014]所述耐蝕合金內管內管壁厚為Imm?3mm,耐蝕合金內管外徑為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]所述耐蝕合金內管與低碳鋼外管為無縫管或除內毛刺的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部30mm范圍內均為厚度大于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重地區油氣集輸管線，該方法對場地與技術無特殊要求，容易推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0019]圖1層狀機械復合管的結構示意圖；
[0020]圖2內襯耐蝕合金復合管制造工藝流程；[0021]圖3管端切去內管一定尺寸后，堆焊前軸向截面示意圖；
[0022]圖4管端內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]下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細描述:
[0025]參見圖1、2、3和4，一種管端堆焊耐蝕合金的層狀機械復合管，復合管件由耐蝕合金內管和低碳鋼外管構成，復合管件的管端為耐蝕合金堆焊層。
[0026]內管壁厚為Imm?3mm,內管外徑為70mm?600mm;外管壁厚為6mm?20mm,外管外徑為76mm?610mm。
[0027]耐蝕合金內管與低碳鋼外管可為無縫管或除內毛刺的ERW焊接管，裝配后采用液壓或機械擴徑工藝將內管與外管脹合在一起。
[0028]外管材質為低碳鋼，其最小屈服強度為360MPa?621MPa。
[0029]管端堆焊層厚度為5?30mm。
[0030]堆焊完成后，采用機械加工對管端處理，處理后管端面與管端面內部30mm范圍內均為厚度大于5mm的耐蝕合金堆焊層。
[0031]按圖1流程進行鋼管的制備。
[0032](I)外管準備:
[0033]定尺切割:根據產品尺寸規格要求，將基管按一定長度進行切割；
[0034]內表面檢查:嚴格檢查基管內表面質量，以免存在影響內外管結合質量的缺陷；
[0035]內表面處理:對內表面進行拋丸處理；
[0036]吹洗烘干:對內表面地吹打烘干后待用。
[0037](2)內襯管準備
[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行焊接，嚴格控制焊縫質量與形貌，必要時進行修磨處理；
[0039]定尺切割:經檢測合格的鋼管按定尺要求進行切割；
[0040]表面處理:對不銹鋼管進行酸洗處理，保證外表面質量；
[0041]清洗烘干:清洗鋼管表面酸液，烘干待用；
[0042](3)裝配加工
[0043]內外管裝配:將內管放入外管，根據工藝要求對管端進行封焊；
[0044]脹管工序:對裝配好的管件采用液壓或機械擴徑方式，按設計計算壓力值將內管進行膨脹，并與外管內表面緊密貼合；
[0045]靜水壓試驗:按標準檢驗鋼管耐壓性能；
[0046]管端處理:這是本實用新型的關鍵工序。首先將脹管前封焊部位切除，然后采用機械加工方式將內管管端300mm?500mm范圍內襯層去除，并繼續將外管內表面去除Imm深度。采用熔化極氣體保護焊，將去除內管位置的管端內部進行堆焊。管端內部堆焊完成后，對管端按要求進行處理，再在管端面堆焊相同與內部相同材料的耐蝕合金層。焊接材料與內管材質相同，并根據外管要求進行適當調整，以保證其與外管結合面的熔合區不會產生裂紋及其它缺陷。堆焊厚度略高于內管內表面。焊接完成后，對堆焊層進行修磨至與內表面平齊；端部按管端處理要求進行加工；
[0047]管端加工:對管端進行平頭、倒棱或開坡口加工處理；
[0048]尺寸檢查及標識:檢查鋼管的外觀尺寸，符合標準要求后進行標識。
[0049](實施例1)
【權利要求】
1.一種管端堆焊耐蝕合金的層狀機械復合管，其特征是:層狀機械復合管由耐蝕合金內管和低碳鋼外管構成，層狀機械復合管的管端由耐蝕合金堆焊層構成；所述耐蝕合金內管內管壁厚為Imm?3mm,耐蝕合金內管外徑為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.如權利要求1所述的層狀機械復合管，其特征是:所述耐蝕合金內管與低碳鋼外管為無縫管或除內毛刺的ERW焊接管。
3.如權利要求1所述的層狀機械復合管，其特征是:所述耐蝕合金堆焊層厚度為5?30mmo
4.如權利要求1所述的層狀機械復合管，其特征是:所述管端端面與管端面內部30mm范圍內均為厚度大于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 優先權日:2013年8月31日
【發明者】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任公司