一種機械擴徑內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機械擴徑內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管及其制造方法，所述復(fù)合管由耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管構(gòu)成，將耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管進行裝配，裝配后采用分段擴徑方式使耐蝕合金內(nèi)管外表面與低碳鋼外管內(nèi)表面緊密結(jié)合。所述耐蝕合金內(nèi)管為無縫管或焊接管；所述低碳鋼外管為無縫管或焊接管。所述耐蝕合金內(nèi)管低碳鋼外管均為焊接管時，耐蝕合金內(nèi)管低碳鋼外管的焊縫與表面平齊，焊縫與內(nèi)外表面高度差≤0.5mm。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，該方法對場地與技術(shù)無特殊要求，容易推廣。
【專利說明】一種機械擴徑內(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)，涉及一種機械擴徑內(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度和韌性要求。層狀結(jié)構(gòu)雙金屬復(fù)合材料可以使強度、熔點、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，可停止進口，并節(jié)約大量資金。
[0006]雙金屬復(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進行熱復(fù)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(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)合管是一種機械結(jié)合的復(fù)合管。這種管材制造方法簡單，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，但在對管件無變形要求，無高溫環(huán)境的情況下，機械復(fù)合管完全能夠滿足使用需要。
[0008]國內(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，并且以通過擴徑、爆炸復(fù)合等為主要手段。通過擴徑、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。同時其工藝局限性較大，對設(shè)備和場地均有特殊要求，不適合推廣。
[0009]本發(fā)明提供了一種機械擴徑內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件及其制造方法，其工藝簡單，對原材料無特殊要求。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。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0010]本發(fā)明提供了一種機械擴徑內(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)油氣集輸管線的建設(shè)需要。
[0011]本發(fā)明選擇經(jīng)檢驗合格的無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，采用機械擴徑機對管內(nèi)進行分段擴徑。擴徑量應(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為宜。擴徑完成后，對復(fù)合管件進行檢驗，對檢驗合格管件切除管端一定尺寸后進行封焊，并對管端進行加工處理。
[0012]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0013]一種機械擴徑內(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，復(fù)合管件采用分段擴徑方式使耐蝕合金內(nèi)管外表面與低碳鋼外管內(nèi)表面緊密結(jié)
口 ο
[0014]所述耐蝕合金內(nèi)管壁厚為2mm?5mm,內(nèi)管外徑為426mm?1219mm ;所述低碳鋼外管壁厚為8mm?25mm,外管外徑為426mm?1219mm。
[0015]所述耐蝕合金內(nèi)管為無縫管或焊接管；所述低碳鋼外管為無縫管或焊接管。
[0016]所述耐蝕合金內(nèi)管低碳鋼外管均為焊接管時，耐蝕合金內(nèi)管低碳鋼外管的焊縫與表面平齊，焊縫與內(nèi)外表面高度差< 0.5mm。
[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]所述耐蝕合金內(nèi)管外表面進行酸洗，低碳鋼外管內(nèi)表面進行噴丸處理。
[0019]所述耐蝕合金內(nèi)管材質(zhì)為雙相不銹鋼、奧氏體不銹鋼或鎳基合金；所述低碳鋼外管材質(zhì)為低碳鋼或低碳微合金鋼，其最小屈服強度為360MPa?621MPa。
[0020]所述機械擴徑內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件的制造方法，將耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管進行裝配，裝配后采用分段擴徑方式使耐蝕合金內(nèi)管外表面與低碳鋼外管內(nèi)表面緊密結(jié)
入
口 ο
[0021]將耐蝕合金內(nèi)管同軸裝配在低碳鋼外管內(nèi)部，采用擴徑機從管件一端開始逐步對管件進行分段擴徑加工，擴徑量宜使低碳鋼外管產(chǎn)生最大彈性變形。
[0022]擴徑后對管端內(nèi)管切除一定長度并對外管內(nèi)表面進行修磨后再進行封焊；切除長度為300-500mm，并將切除內(nèi)管部位的外管內(nèi)表面去除Imm深度。[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，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】:
[0024]圖1機械擴徑內(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。
【具體實施方式】:
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述:
[0029]參見圖1，一種機械擴徑內(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，裝配后采用分段擴徑方式使內(nèi)管外表面與外管內(nèi)表面緊密結(jié)
口 ο
[0030]內(nèi)管壁厚為2mm?5mm,內(nèi)管外徑為426mm?1 21 Qmm ;外管壁厚為8mm?25mm,夕卜管外徑為426_?1219mm。
[0031]耐蝕合金內(nèi)管為無縫管或焊接管；低碳鋼外管為無縫管或焊接管。
[0032]內(nèi)管外徑比外管內(nèi)徑小Imm?3mm。
[0033]將內(nèi)管外表面進行酸洗，外管內(nèi)表面進行噴丸處理。
[0034]當(dāng)內(nèi)外管為焊接管時，要將內(nèi)外管的焊縫修磨至與表面平齊，焊縫與內(nèi)外表面高度差< 0.5mm。
[0035]將內(nèi)管同軸裝配在外管內(nèi)部，采用擴徑機從管件一端開始逐步對管件進行分段擴徑加工，擴徑量宜使外管產(chǎn)生最大彈性變形。
[0036]擴徑后對管端內(nèi)管切除一定長度并對外管內(nèi)表面進行修磨后再進行封焊；切除長度為300-500mm，并將切除內(nèi)管部位的外管內(nèi)表面去除Imm深度。
[0037]對封焊后復(fù)合管件進行檢測與管端處理。
[0038]內(nèi)管材質(zhì)為雙相不銹鋼、奧氏體不銹鋼、鎳基合金等耐合金；外管材質(zhì)為低碳鋼或低碳微合金鋼，其最小屈服強度為360MPa?621MPa。
[0039]本發(fā)明按圖1流程進行鋼管的制備。
[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，將基管按一定長度進行切割；
[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:對內(nèi)表面進行拋丸處理；
[0044]吹洗烘干:對內(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行焊接，嚴(yán)格控制焊縫質(zhì)量與形貌，必要時進行修磨處理；
[0047]定尺切割:經(jīng)檢測合格的鋼管按定尺要求進行切割；
[0048]表面處理:對不銹鋼管進行酸洗處理，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)工藝要求對管端進行封焊；
[0052]機械分段擴徑:對裝配好的管件采用分段擴徑方式，按一定擴徑量進行擴徑加工，擴到至預(yù)定變形量后保持一定時間；
[0053]靜水壓試驗:按標(biāo)準(zhǔn)檢驗鋼管耐壓性能；
[0054]管端處理:管端封焊和管端倒棱，封焊前將內(nèi)管切除一定長度，然后從內(nèi)部采用特殊焊接材料進行堆焊，使管端一定長度范圍內(nèi)外層達到冶金結(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:檢查鋼管的外觀尺寸，符合標(biāo)準(zhǔn)要求后進行標(biāo)識。
[0056](實施例1)
[0057]
【權(quán)利要求】
1.一種機械擴徑內(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，復(fù)合管件采用分段擴徑方式使耐蝕合金內(nèi)管外表面與低碳鋼外管內(nèi)表面緊密結(jié)合。
2.如權(quán)利要求1所述的機械擴徑內(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2mm~5mm,內(nèi)管外徑為426mm~1 21 Qmm ;所述低碳鋼外管壁厚為8mm~25mm,外管外徑為426mm~1219mm。
3.如權(quán)利要求1所述的機械擴徑內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，其特征是:所述耐蝕合金內(nèi)管為無縫管或焊接管；所述低碳鋼外管為無縫管或焊接管。
4.如權(quán)利要求3所述的機械擴徑內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，其特征是:所述耐蝕合金內(nèi)管低碳鋼外管均為焊接管時，耐蝕合金內(nèi)管低碳鋼外管的焊縫與表面平齊，焊縫與內(nèi)外表面高度差< 0.5mm。
5.如權(quán)利要求1所述的機械擴徑內(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所述的機械擴徑內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，其特征是:所述耐蝕合金內(nèi)管外表面進行酸洗，低碳鋼外管內(nèi)表面進行噴丸處理。
7.如權(quán)利要求1所述的機械擴徑內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件，其特征是:所述耐蝕合金內(nèi)管材質(zhì)為雙相不銹鋼、奧氏體不銹鋼或鎳基合金；所述低碳鋼外管材質(zhì)為低碳鋼或低碳微合金鋼，其最小屈服強度為360MPa~621MPa。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述機械擴徑內(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)管和低碳鋼外管進行裝配，裝配后采用分段擴徑方式使耐蝕合金內(nèi)管外表面與低碳鋼外管內(nèi)表面緊密結(jié)合。
9.如權(quán)利要求8所述機械擴徑內(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)管同軸裝配在低碳鋼外管內(nèi)部，采用擴徑機從管件一端開始逐步對管件進行分段擴徑加工，擴徑量宜使低碳鋼外管產(chǎn)生最大彈性變形。
10.如權(quán)利要求8所述機械擴徑內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管件的制造方法，其特征是:擴徑后對管端內(nèi)管切除一定長度并對外管內(nèi)表面進行修磨后再進行封焊；切除長度為300-500mm，并將切除內(nèi)管部位的外管內(nèi)表面去除Imm深度。
【文檔編號】F16L58/00GK103574221SQ201310391237
【公開日】2014年2月12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】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