一種三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)，其技術(shù)要點(diǎn)：復(fù)合管內(nèi)外層是鈦薄壁管包覆在中間層鋼管表面，在鋼管兩端，采用螺紋連接方式緊固兩個(gè)鈦金屬管頭；通體軋制復(fù)合在一起，成為將鋼管包覆在其中的鈦鋼三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)。復(fù)合管的兩端是鈦金屬管頭，可以直接焊接連接，也可以加工成為管螺紋進(jìn)行機(jī)械連接。在石油開(kāi)采、化工、精細(xì)化工、換熱器、海洋管道輸送方面，本實(shí)用新型采用鈦金屬完全包覆形式保持鈦金屬屬性，低成本的基層鋼管作為結(jié)構(gòu)部分保證產(chǎn)品強(qiáng)度，復(fù)合管兩端是鈦金屬管頭，可以焊接連接，也可以加工管螺紋進(jìn)行機(jī)械連接，通用性強(qiáng)。本實(shí)用新型高性能、低成本，填補(bǔ)了同類產(chǎn)品的空白。
【專利說(shuō)明】一種三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種金屬?gòu)?fù)合材料相關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)是一種具有防腐作用的三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，金屬管材應(yīng)用廣泛，主要用于氣體和液體的輸送，一部分應(yīng)用在金屬結(jié)構(gòu)中。目前應(yīng)用最多是鋼管、不銹鋼管、銅管、鋁管和鈦管。盡管管材使用廣泛，但也同時(shí)存在褚多問(wèn)題，其中最突出的是耐腐蝕及自身強(qiáng)度問(wèn)題。
[0003]油田石油開(kāi)采中，原油中的酸性離子對(duì)管件腐蝕是多年未能解決的難題，鋼制油井套管腐蝕斷裂往往造成油井報(bào)廢，比例在報(bào)廢油井的30%以上；輸油管泄漏，有時(shí)候帶來(lái)災(zāi)難性損失，比如輸油管線因泄漏引起的爆炸。所以，此類管件的材料必須能夠經(jīng)得起輸液管中的液態(tài)侵蝕。鋼鐵材料、不銹鋼材料是不能夠抵御酸性介質(zhì)的侵蝕的，安全問(wèn)題尤為突出。
[0004]核電站需要大量的冷卻水，用來(lái)進(jìn)行熱交換。所以，核電站往往建立在海邊，以方便獲取海水進(jìn)行冷卻。鋼管、不銹鋼管在海水使用對(duì)氯離子腐蝕防護(hù)性能低，只好采用表面涂裝防腐材料和加厚管壁延長(zhǎng)失效時(shí)間。
[0005]大型電站發(fā)電設(shè)備中都有熱交換器，大量使用列管式熱交換器，管材是熱交換重要的載體。傳統(tǒng)的換熱管采用低碳鋼或經(jīng)過(guò)防腐處理表面的低碳鋼管材，由于換熱器介質(zhì)往往具有腐蝕性，列管式換熱器由于材料的原因使用壽命都很短，檢修和更換新設(shè)備既影響生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又增加生產(chǎn)成本。
[0006]在制藥和精細(xì)化工行業(yè)，產(chǎn)品生產(chǎn)線往往是輸液管線連接反應(yīng)釜，絕大多數(shù)生產(chǎn)母液是酸性介質(zhì)。輸液管的材料材質(zhì)，技術(shù)要求是不能夠與母液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的。但是，鋼管和不銹鋼管材往往不耐腐蝕，與母液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，輸液管采用的材料往往達(dá)不到技術(shù)要求，嚴(yán)重的影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0007]目前，唯有鈦金屬能夠抵御得了上述腐蝕性介質(zhì)的侵蝕，鈦金屬制作的管材管件可以很好地解決上述生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題。
[0008]鈦是一種銀白色金屬，具金屬光澤，有良好的抗腐蝕能力(包括海水、王水及氯氣)，良好的耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸、抗強(qiáng)堿。鈦金屬高強(qiáng)度、低密度，被譽(yù)為“太空金屬”。
[0009]近幾十年，高端的精細(xì)化工企業(yè)進(jìn)行了技術(shù)改造，采用鈦金屬管材管件作為輸液管線的結(jié)構(gòu)件，從根本上解決了母液侵蝕管材管件影響產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備安全的老大難問(wèn)題。比如東北制藥廠維生素C生產(chǎn)線原設(shè)計(jì)是不銹鋼管材作為生產(chǎn)母液輸送管線，運(yùn)行后發(fā)生母液嚴(yán)重污染現(xiàn)象，直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)。分析結(jié)果是不銹鋼的金屬鉻和鎳溶入母液造成的。后來(lái)進(jìn)行了生產(chǎn)線材料改造，全部更換為鈦金屬材料，運(yùn)行以后再也沒(méi)有發(fā)生母液被污染的現(xiàn)象，設(shè)備運(yùn)行至今仍然正常工作。
[0010]鈦金屬制作的換熱器，從根本上解決了安全生產(chǎn)的問(wèn)題，同時(shí)提高了換熱效率。
[0011]由于鈦金屬耐海水侵蝕性能優(yōu)異，目前海洋工程大量采用鈦金屬管材在管線輸送中。
[0012]但是，鈦金屬管價(jià)格昂貴，工程應(yīng)用時(shí)成本問(wèn)題尤為突出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本實(shí)用新型的目的是提供一種三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)，即保證了復(fù)合管的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又從根本上解決了純鈦金屬管材價(jià)格高及剛度較差的問(wèn)題。
[0014]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)，它包括有低碳鋼管，其特征是:在低碳鋼管的兩端分別螺紋連接有一鈦金屬管頭，在所述低碳鋼管的內(nèi)、外表面分別設(shè)置有內(nèi)鈦薄壁管層及外鈦薄壁管層，而內(nèi)鈦薄壁管層和外鈦薄壁管層的兩端分別固定連接在所對(duì)應(yīng)的鈦金屬管頭上，而將低碳鋼管密閉包覆在鈦金屬的空間內(nèi)。
[0015]上述結(jié)構(gòu)所選擇的材料是根據(jù)需要而確定，具體是鈦金屬包括:純鈦ΤΑ0，純鈦TA1，純鈦TA2 ;所述的低碳鋼管材質(zhì)為:Q235，16Mn，20號(hào)鋼，20g鍋爐鋼。
[0016]本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)是在鋼管的內(nèi)外表面及鋼管兩端包覆鈦金屬，其中內(nèi)外表面采用軋制的方法復(fù)合成為三明治層狀結(jié)構(gòu)，兩端采用機(jī)械緊固連接方式經(jīng)過(guò)軋制復(fù)合在一起，通體軋制復(fù)合將鋼管密閉其中，成為鈦鋼鈦三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)。
[0017]復(fù)合管承受載荷時(shí)鋼管起主要作用，復(fù)合管防腐功能主要是鈦金屬起作用。
[0018]復(fù)合管可以采用焊接方式連接，也可以采用螺紋緊固連接，也可以焊接法蘭連接。
[0019]復(fù)合管使用范圍:列管式換熱器，石油化工、精細(xì)化工、制藥行業(yè)的液體輸送管，石油開(kāi)采行業(yè)油井套管、抽油管。
[0020]經(jīng)濟(jì)效益:鈦鋼鈦三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)可以替代鈦金屬管材使用，能夠大幅度的降低成本。按照性價(jià)比分析，完全可以取代不銹鋼管材。特別是在精細(xì)化工、制藥行業(yè)的食品藥品質(zhì)量安全方面，鈦鋼復(fù)合管取代不銹鋼管材的必要性尤為突出。
[0021]為了滿足市場(chǎng)對(duì)管材性能的不同要求，鈦鋼鈦三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合管產(chǎn)品品種有所不同。主要分為低壓防腐管材、中壓防腐管材和結(jié)構(gòu)防腐管材幾個(gè)系列。
[0022]本實(shí)用新型為降低應(yīng)用成本，不但具有鈦管的耐蝕性，而且具有普通鋼管的強(qiáng)度，既能夠保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能、防腐性能、降延長(zhǎng)使用壽命，又節(jié)省大量的鈦金屬、大幅度降低了生產(chǎn)成本。
[0023]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)及積極的技術(shù)效果是:復(fù)合管的基層、覆層厚度不受限制。復(fù)合管采用鈦金屬完全包覆形式保持鈦金屬屬性，低成本的基層鋼管作為結(jié)構(gòu)部分保證產(chǎn)品強(qiáng)度，復(fù)合管兩端是鈦金屬管頭，可以焊接連接，也可以加工管螺紋進(jìn)行機(jī)械連接，高性能、低成本，填補(bǔ)了同類產(chǎn)品的空白。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0025]附圖主要標(biāo)記說(shuō)明:
[0026]1-外鈦薄壁管層；2_低碳鋼管；3_內(nèi)鈦薄壁管層；4_鈦金屬管頭。
[0027]下面將結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但下述的實(shí)例僅僅是本實(shí)用新型其中的例子而已，并不代表本實(shí)用新型所限定的權(quán)力保護(hù)范圍，本實(shí)用新型的權(quán)利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)?！揪唧w實(shí)施方式】實(shí)施例
[0028]由圖1所示，圖中的2為低碳鋼管，在低碳鋼管2的兩端分別螺紋連接有一鈦金屬管頭4，在所述低碳鋼管2的內(nèi)、外表面分別設(shè)置有內(nèi)鈦薄壁管層3及外鈦薄壁管層1，而內(nèi)鈦薄壁管層3和外鈦薄壁管層I的兩端分別固定連接在所對(duì)應(yīng)的鈦金屬管頭4上，而將低碳鋼管I密閉包覆在鈦金屬的空間內(nèi)。
[0029]徑向尺寸:鈦管D108/dl07—碳鋼管D107/d87—鈦管D87/d86，長(zhǎng)度9000，兩端加工管螺紋和焊接法蘭。
[0030]簡(jiǎn)述生產(chǎn)方法:
[0031]本實(shí)用新型的復(fù)合管內(nèi)外層是鈦薄壁管包覆在中間層鋼管表面，在鋼管兩端，采用螺紋連接方式配合兩個(gè)等徑鈦金屬管頭；通體軋制復(fù)合在一起，成為將鋼管包覆在其中的鈦鋼三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)。復(fù)合管的兩端是鈦金屬管頭，可以直接焊接連接，也可以加工成為管螺紋進(jìn)行機(jī)械連接。
[0032]本實(shí)用新型的復(fù)合管可以替代鈦金屬管材，內(nèi)外表面的鈦金屬層(厚度為0.05?2毫米)和兩端鈦金屬管頭是經(jīng)過(guò)焊接、軋制在一起的密閉一體結(jié)構(gòu)，包覆在鋼管外壁，保證外部環(huán)境不會(huì)接觸到鋼管。
[0033]復(fù)合管受拉力時(shí)，由兩端的鈦金屬管頭承接，拉力從一端的管頭通過(guò)管頭與鋼管經(jīng)過(guò)軋制結(jié)合的螺紋連接部位和整個(gè)復(fù)合管基體傳遞到另一端管頭。每一根復(fù)合管都經(jīng)過(guò)拉力測(cè)試，使用時(shí)按照測(cè)試報(bào)告選用。
[0034]復(fù)合管承受管內(nèi)壓力時(shí)，管壁的三明治結(jié)構(gòu)保證使用安全。公稱壓力為鋼管壁厚決定。
[0035]復(fù)合管耐腐蝕性能，是依托復(fù)合管表面的鈦金屬結(jié)構(gòu)。管壁厚度決定使用壽命和安全。
[0036]復(fù)合管交貨狀態(tài)是真空回火熱處理。
[0037]鈦薄壁管層與低碳鋼管的厚度范圍比為f 1.5:6^20 ;而長(zhǎng)度范圍在I米_20米之間。
【權(quán)利要求】
1.一種三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)，它包括有低碳鋼管，其特征是:在低碳鋼管的兩端分別螺紋連接有一鈦金屬管頭，在所述低碳鋼管的內(nèi)、外表面分別設(shè)置有內(nèi)鈦薄壁管層及外鈦薄壁管層，而內(nèi)鈦薄壁管層和外鈦薄壁管層的兩端分別固定連接在所對(duì)應(yīng)的鈦金屬管頭上，而將低碳鋼管密閉包覆在鈦金屬的空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)，其特征是:所述內(nèi)鈦薄壁管層及外鈦薄壁管層的厚度為0.05^2毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的鈦薄壁管層與低碳鋼管的厚度范圍比為廣1.5:6?20 ;而長(zhǎng)度范圍在I米-20米之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三明治復(fù)合管結(jié)構(gòu)，其特征是:鈦金屬包括:純鈦ΤΑ0，純鈦TA1，純鈦TA2 ;所述的低碳鋼管材質(zhì)為:Q235，16Mn，20號(hào)鋼，20g鍋爐鋼。
【文檔編號(hào)】F16L9/02GK204213496SQ201420547172
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】宋洪海, 劉波, 孫得志, 閻東輝, 鐘軍 申請(qǐng)人:張森林