一種液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管，所述復(fù)合管件由耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管構(gòu)成，將耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管進(jìn)行裝配，裝配后通過(guò)向內(nèi)部施加液體壓力使耐蝕合金內(nèi)管外表面與低碳鋼外管內(nèi)表面緊密接合。所述耐蝕合金內(nèi)管壁厚為1mm～4mm，耐蝕合金內(nèi)管外徑為70mm～600mm。所述低碳鋼外管壁厚為6mm～15mm，低碳鋼外管外徑為76mm～610mm。本技術(shù)發(fā)明的有益效果是，采用本發(fā)明中的方法，可以制造一種腐蝕嚴(yán)重地區(qū)油氣集輸管線(xiàn)，該方法對(duì)場(chǎng)地與技術(shù)無(wú)特殊要求，容易推廣。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于油氣輸送鋼管制造行業(yè)，涉及一種液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件及其制造方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]統(tǒng)計(jì)資料表明，2000年以來(lái)，我國(guó)每年腐蝕損失超過(guò)5000億元，約占國(guó)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(guó)家的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，其中四分之一以上的銹蝕損失可以通過(guò)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(zhǎng)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(guó)至少可以減少腐蝕損失的30%，挽回?fù)p失數(shù)千億元。
[0003]長(zhǎng)期以來(lái)人們通過(guò)研究各種技術(shù)來(lái)防止流體對(duì)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(xiàn)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(zhǎng)的雙相不銹鋼材質(zhì)，口徑為508mm的集輸管道，全部從國(guó)外進(jìn)口，工程總造價(jià)約3.6億。
[0004]如果采用不銹鋼與管線(xiàn)鋼復(fù)合制造鋼管，就可以解決管道內(nèi)部腐蝕問(wèn)題。由于其內(nèi)壁只有薄薄的覆層，成本也較低。同時(shí)，外層低碳鋼或管線(xiàn)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?gòu)?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(shí)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(chǎng)對(duì)復(fù)合金屬管道產(chǎn)品的需求將快速增加，僅我國(guó)石油工業(yè)年消耗石油鋼管100余萬(wàn)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(chǎng)容量每年超過(guò)50億元。我國(guó)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(guó)進(jìn)口上萬(wàn)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]雙金屬?gòu)?fù)合管一般設(shè)計(jì)原則是基材滿(mǎn)足管道設(shè)計(jì)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(guò)冷成型后焊接的工藝制造層狀雙金屬?gòu)?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(duì)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?gòu)?fù)合管，在二次成型加工、焊接及管體性能方面相對(duì)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(duì)制造過(guò)程中的坡口加工、組對(duì)精度、焊接方法和焊接順序等均有特殊的要求，同時(shí)對(duì)于不同的母材還要選擇不同的焊接材料，焊接過(guò)程中對(duì)熔合比、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(wú)縫鋼管，按要求尺寸將其同軸裝配后，對(duì)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(jiǎn)單，成材率高。雖然由于界面結(jié)合程度低，使其不適合再熱加工，但在對(duì)管件無(wú)變形要求，無(wú)高溫環(huán)境的情況下，機(jī)械復(fù)合管完全能夠滿(mǎn)足使用需要。
[0008]國(guó)內(nèi)關(guān)于復(fù)合管的研究，主要集中在小口徑復(fù)合管方面，并且以通過(guò)擴(kuò)徑、爆炸復(fù)合等為主要手段。通過(guò)擴(kuò)徑、爆炸復(fù)合等手段的復(fù)合管在管道性能和壽命方面存在一定的缺陷，其尺寸也受到一定限制。同時(shí)其工藝局限性較大，對(duì)設(shè)備和場(chǎng)地均有特殊要求，不適合推廣。
[0009]本發(fā)明提供了一種液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件及其制造方法，其工藝簡(jiǎn)單，對(duì)原材料無(wú)特殊要求。制備的復(fù)合管性能滿(mǎn)足腐蝕嚴(yán)重地區(qū)油氣田集輸管道的使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0010]本發(fā)明提供了一種液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件及其制造方法。采用本發(fā)明制造的內(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(xiàn)的建設(shè)需要。
[0011]本發(fā)明選擇經(jīng)檢驗(yàn)合格的無(wú)縫管或焊接管作用原料，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，對(duì)內(nèi)外管環(huán)空進(jìn)行抽真空后封焊。封焊完成后，采用水壓機(jī)對(duì)管內(nèi)注水打壓、保壓一定時(shí)間。壓力值應(yīng)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。卸壓后，對(duì)復(fù)合管件進(jìn)行檢驗(yàn)，并切除管端一定尺寸后進(jìn)行二次封焊，并對(duì)管端進(jìn)行處理。
[0012]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0013]一種液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，所述復(fù)合管件由耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管構(gòu)成，耐蝕合金內(nèi)管外表面與低碳鋼外管內(nèi)表面緊密接合。
[0014]所述耐蝕合金內(nèi)管壁厚為Imm?4mm,耐蝕合金內(nèi)管外徑為70mm?600mm。
[0015]所述低碳鋼外管壁厚為6mm?15mm,低碳鋼外管外徑為76mm?610mm。
[0016]所述耐蝕合金內(nèi)管為無(wú)縫管或焊接管；所述低碳鋼外管為無(wú)縫管或除內(nèi)毛刺的ERW焊接管。
[0017]所述耐蝕合金內(nèi)管外徑比低碳鋼外管內(nèi)徑小Imm?3mm。
[0018]所述低碳鋼外管的最小屈服強(qiáng)度為360MPa?621MPa。
[0019]所述液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件的制造方法，將耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管進(jìn)行裝配，裝配后通過(guò)向內(nèi)部施加液體壓力使耐蝕合金內(nèi)管外表面與低碳鋼外管內(nèi)表面緊密接合。
[0020]將耐蝕合金內(nèi)管外表面進(jìn)行酸洗，低碳鋼外管內(nèi)表面進(jìn)行噴丸處理；再將耐蝕合金內(nèi)管同軸裝配在低碳鋼外管內(nèi)部，管端采用MAG焊密封后注水打壓至一定壓力，保壓10分鐘后泄壓；向內(nèi)部注水打壓時(shí)施加的壓力值為IOMPa?70MPa。
[0021]復(fù)合管件內(nèi)部施壓前，對(duì)內(nèi)外管環(huán)空間進(jìn)行抽真空處理。
[0022]泄壓后對(duì)管端封焊部位切除，將管端部位內(nèi)管切除一定長(zhǎng)度后再進(jìn)行二次封焊；對(duì)封焊后的復(fù)合管件進(jìn)行檢測(cè)與管端處理。
[0023]本技術(shù)發(fā)明的有益效果是，采用本發(fā)明中的方法，可以制造一種腐蝕嚴(yán)重地區(qū)油氣集輸管線(xiàn)，該方法對(duì)場(chǎng)地與技術(shù)無(wú)特殊要求，容易推廣?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0024]圖1液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管制造工藝流程；
[0025]圖2管端切去內(nèi)管一定尺寸后，封焊前軸向截面示意圖；
[0026]圖3管端封焊及封焊后加工位置與加工處理方式示意圖；
[0027]其中:1為J型坡口 ；2為切除部位。
【具體實(shí)施方式】:
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0029]參見(jiàn)圖1、2和3，一種液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件及其制造方法，復(fù)合管件由耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管構(gòu)成，裝配后通過(guò)向內(nèi)部施加液體壓力使內(nèi)管外表面與外管內(nèi)表面緊密接合。
[0030]內(nèi)管壁厚為Imm?4mm,內(nèi)管外徑為70mm?600mm;外管壁厚為6mm?15mm,外管外徑為76mm?610mm。
[0031]耐蝕合金內(nèi)管為無(wú)縫管或焊接管；低碳鋼外管為無(wú)縫管或除內(nèi)毛刺的ERW焊接管。
[0032]內(nèi)管外徑比外管內(nèi)徑小Imm?3mm。
[0033]將內(nèi)管外表面進(jìn)行酸洗，外管內(nèi)表面進(jìn)行噴丸處理；再將內(nèi)管同軸裝配在外管內(nèi)部，管端采用MAG焊密封后注水打壓至一定壓力，保壓10分鐘后泄壓。
[0034]內(nèi)部施壓前，對(duì)內(nèi)外管環(huán)空間進(jìn)行抽真空處理。
[0035]向內(nèi)部注水打壓時(shí)施加的壓力值大小與內(nèi)外管的強(qiáng)度與尺寸有關(guān)，根據(jù)外管強(qiáng)度與尺寸不同，壓力值為IOMPa?70MPa。
[0036]泄壓后對(duì)管端封焊部位切除，將管端部位內(nèi)管切除一定長(zhǎng)度后再進(jìn)行二次封焊。
[0037]對(duì)封焊后復(fù)合管件進(jìn)行檢測(cè)與管端處理。
[0038]外管材質(zhì)為低碳鋼，其最小屈服強(qiáng)度為360MPa?621MPa。
[0039]本發(fā)明按圖1流程進(jìn)行鋼管的制備。
[0040](I)外管準(zhǔn)備:
[0041]定尺切割:根據(jù)產(chǎn)品尺寸規(guī)格要求，將基管按一定長(zhǎng)度進(jìn)行切割；
[0042]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；
[0043]內(nèi)表面處理:對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行拋丸處理；
[0044]吹洗烘干:對(duì)內(nèi)表面地吹掃烘干后待用。
[0045](2)內(nèi)襯管準(zhǔn)備
[0046]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(shí)進(jìn)行修磨處理；
[0047]定尺切割:經(jīng)檢測(cè)合格的鋼管按定尺要求進(jìn)行切割；
[0048]表面處理:對(duì)不銹鋼管進(jìn)行酸洗處理，保證外表面質(zhì)量；
[0049]清洗烘干:清洗鋼管表面酸液，烘干待用；
[0050](3)裝配加工
[0051]內(nèi)外管裝配:將內(nèi)管放入外管，根據(jù)工藝要求對(duì)管端進(jìn)行封焊；[0052]液壓膨脹:對(duì)裝配好的管件進(jìn)行注水，并按設(shè)計(jì)計(jì)算壓力值進(jìn)行打壓膨脹，至預(yù)定壓力值后保壓一定時(shí)間；
[0053]靜水壓試驗(yàn):按標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)鋼管耐壓性能；
[0054]管端處理:管端封焊和管端倒棱，封焊前將內(nèi)管切除一定長(zhǎng)度，然后從內(nèi)部采用特殊焊接材料進(jìn)行堆焊，使管端一定長(zhǎng)度范圍內(nèi)外層達(dá)到冶金結(jié)合，為管端加工和后續(xù)安裝施工做準(zhǔn)備；
[0055]尺寸檢查及標(biāo)識(shí):檢查鋼管的外觀(guān)尺寸，符合標(biāo)準(zhǔn)要求后進(jìn)行標(biāo)識(shí)。
[0056](實(shí)施例1)
[0057]
【權(quán)利要求】
1.一種液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，其特征是:所述復(fù)合管件由耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管構(gòu)成，耐蝕合金內(nèi)管外表面與低碳鋼外管內(nèi)表面緊密接合。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，其特征是:所述耐蝕合金內(nèi)管壁厚為Imm?4mm,耐蝕合金內(nèi)管外徑為70mm?600mm。
3.如權(quán)利要求1所述的液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，其特征是:所述低碳鋼外管壁厚為6mm?15mm,低碳鋼外管外徑為76mm?610mm。
4.如權(quán)利要求1所述的液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，其特征是:所述耐蝕合金內(nèi)管為無(wú)縫管或焊接管；所述低碳鋼外管為無(wú)縫管或除內(nèi)毛刺的ERW焊接管。
5.如權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件,其特征是:所述耐蝕合金內(nèi)管外徑比低碳鋼外管內(nèi)徑小Imm?3mm。
6.如權(quán)利要求1所述的液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，其特征是:所述低碳鋼外管的最小屈服強(qiáng)度為360MPa?621MPa。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件的制造方法，其特征是:將耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管進(jìn)行裝配，裝配后通過(guò)向內(nèi)部施加液體壓力使耐蝕合金內(nèi)管外表面與低碳鋼外管內(nèi)表面緊密接合。
8.如權(quán)利要求7所述液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件的制造方法，其特征是:將耐蝕合金內(nèi)管外表面進(jìn)行酸洗，低碳鋼外管內(nèi)表面進(jìn)行噴丸處理；再將耐蝕合金內(nèi)管同軸裝配在低碳鋼外管內(nèi)部，管端采用MAG焊密封后注水打壓至一定壓力，保壓10分鐘后泄壓；向內(nèi)部注水打壓時(shí)施加的壓力值為IOMPa?70MPa。
9.如權(quán)利要求7所述液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件的制造方法，其特征是:復(fù)合管件內(nèi)部施壓前，對(duì)內(nèi)外管環(huán)空間進(jìn)行抽真空處理。
10.如權(quán)利要求7所述液壓脹合內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件的制造方法，其特征是:泄壓后對(duì)管端封焊部位切除，將管端部位內(nèi)管切除一定長(zhǎng)度后再進(jìn)行二次封焊；對(duì)封焊后的復(fù)合管件進(jìn)行檢測(cè)與管端處理。
【文檔編號(hào)】F16L9/14GK103574220SQ201310391212
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月31日
【發(fā)明者】畢宗岳, 牛輝, 張萬(wàn)鵬, 劉海璋, 楊軍, 趙紅波, 張君, 劉斌, 牛愛(ài)軍, 黃曉輝, 陳長(zhǎng)青, 包志剛 申請(qǐng)人:寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司