CN101172784A - 钢管内衬玻璃的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢管内衬玻璃的方法，该方法主要是在钢管内放置玻璃管，再将高频感应加热体放置到玻璃管内，高频感应加热体首先将玻璃管热辐射加热到软化温度650℃以上，钢管通过玻璃管辐射热加热和高频感应加热体高频感应加热，使钢管内表面温度达到680～700℃，钢管外表面温度为300℃以下，与此同时，钢管相对高频感应加热体向前移动，相对移动速率300～400mm/min，之后向通气管内通入压力为0.1～0.3MPa的压缩空气，使软化的玻璃管贴附在钢管内壁，该方法使钢管内表面的受热层可以控制得很薄，保证钢管受到最小的热冲击，维持钢管供应状态下的强度，同时可提高加工速度，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢管内衬玻璃的方法。
背景技术
石油管路可分为地面输油管和井下采油管，石油管路在实际使用过程当中腐蚀、结蜡和偏磨(磨损)是最为常见的事情，目前常用的防腐蚀技术有Ni-P镀技术、渗氮技术、钛纳米聚合物涂料涂层技术、玻璃钢管道防腐技术以及引进美国的赛克-54涂层技术等，应用于石油管路后都存在一些弊病，还没有任何一种工艺能够同时满足防腐、防结蜡和防偏磨的使用性能要求，且各自存在着致命的缺陷，如镀Ni-P的环境污染问题和镀层空洞问题、渗氮导致的管件螺纹脆化问题、玻璃钢管的强度低使用温度低、赛克-54涂层生产线及相应的涂料非常昂贵，因此在使用中受到了限制。采用钢管内衬玻璃构成的复合管可以同时满足石油管路的使用要求。玻璃具有强的耐蚀性，除氢氟酸外，玻璃几乎不被其他介质腐蚀；玻璃表面光滑、导热性差，可有效地防止或减轻结蜡和减小石油流动阻力，有很好的节能增效、增产的作用；玻璃具有很高的硬度，可有效地防止偏磨，可显著提高井下管件的使用寿命。
发明专利申请号为200510046023.7公开了《一种无接缝内衬玻璃钢管及装配方法》，其申请日为2005年3月14日，公开日为2006年5月17日，该发明包括有一根无接缝内衬玻璃圆管、无缝纲管、定位环管头、管箍、管尾、拉勾、管头橡胶皮帽、气嘴。该发明所采用的是“压附法”成型，它是将已吹制成型的玻璃圆管两端封闭置入钢管内，然后拉进加热炉，加热到玻璃软化温度，并通过由于软化玻璃所产生的气体膨胀将玻璃圆管外表面贴附在钢管内表面，然后凿开玻璃管一端吹进压缩空气，使玻璃更加紧紧的贴附在钢管内表面上，当无接缝内衬玻璃钢管出炉后，通过牵引拉勾使下一根钢管的管头再进入加热炉，构成连续生产。该方法是将玻璃管装入待衬钢管中，然后将钢管和玻璃管同时整体在加热炉中加热，并在玻璃管内施加压力，实现内衬玻璃，此种情况下钢管在高温下加热时间很长，钢管强度损伤大，影响管件的使用寿命，具体的表现是，该方法所生产的内衬玻璃钢管在井下管连接过程中，出现了螺纹强度低的乱扣现象，钢管衬管前硬度HRC18～20，衬管后硬度HRC7～8，因此给该产品的应用与推广带来了不小的阻力。本申请人针对该问题进行了深入研究，找出了造成螺纹强度低、乱扣的根本原因是钢管内衬玻璃的工艺过程不合理，即在衬玻璃的过程中钢管整体在680℃加热保温近2.5小时，这个温度没有达到钢材的相变温度，在随后的冷却过程中不会发生相变强化，也就是说衬玻璃过程中的钢管强度降低后不能得到恢复，造成了钢管的强度损伤。实践中即使采用高频感应加热对衬管后的螺纹进行淬火，螺纹强度获得恢复并有所提高，高频淬火后硬度HRC34～36，但由于实际工艺实施与控制难度较大，设备投资较高，该方案也不适用。
发明内容
本发明的目的是为了解决申请号为200510046023.7、名称为《一种无接缝内衬玻璃钢管及装配方法》中，钢管和玻璃管同时整体在加热炉中加热680℃保温近2.5小时，这个温度没有达到钢材的相变温度，在随后的冷却过程中不会发生相变强化，钢管强度降低后不能得到恢复，造成了钢管的强度损伤，影响管件的使用寿命的问题，而提供一种可克服上述缺点的钢管内衬玻璃的方法，本方法主要是在玻璃管内部采用电热体局部加热，当达到玻璃软化温度时施压将玻璃胀压于钢管内壁，整根管件内衬玻璃是靠加热体与管件的相对运动来实现的，钢管在内衬玻璃过程中，加热温度很低且时间很短，不会因内衬玻璃而造成钢管的强度损伤。
本发明之方法依序包括以下步骤：
(1)、拉制与钢管长度相对应的玻璃管；
(2)、将玻璃管穿放到钢管内；
(3)、将玻璃管的一端头封闭，再将高频感应加热体放置到玻璃管内并位于玻璃管的中心，高频感应加热体的初始位置位于玻璃管封闭的端头，高频感应加热体后部的玻璃管内设置有憋压圈，高频感应加热体的中心具有通气管，该通气管的出气口与高频感应加热体所处的空间连通，通气管的进气口与压缩空气相通；
(4)、高频感应加热体通电加热，高频感应加热体的输出功率为3～5KW、高频感应电流为50～75A，频率为8000～13000Hz，高频感应加热体首先将玻璃管热辐射加热到软化温度650℃以上，钢管通过玻璃管辐射热加热和高频感应加热体高频感应加热，使钢管内表面温度达到680～700℃，钢管外表面温度为300℃以下，与此同时，钢管相对高频感应加热体向前移动，相对移动速率300～400mm/min，之后向通气管内通入压力为0.1～0.3MPa的压缩空气，使软化的玻璃管贴附在钢管内壁，高频感应加热体的前段区域为加热加压区，后段区域为预热区。
本发明之方法与申请号为200510046023.7之方法相比较，具有以下有益效果：
1、本发明是依据形成衬管的必要条件来进行的，衬制工艺过程能够实现的必要条件是玻璃达到软化温度以上且能在气压下顺利膨胀变形，钢管内表面达到活化温度。申请号为200510046023.7之方法在衬制玻璃管时钢管与玻璃管的加热过程为：钢管在电炉中吸热并通过热传导向管内传递，玻璃管的加热是通过钢管内壁的高温辐射来实现的，钢管的加热先于玻璃管，同时钢管又是玻璃管的加热体，因此钢管的加热温度必然高于玻璃管，同时受热时间也远长于玻璃管，也正因如此才导致衬制玻璃后钢管的强度降低不能满足使用性能的要求。本发明是在玻璃管内使用高频感应加热体通过热热辐射直接对玻璃管加热，高频感应加热体的温度一般在1100℃以上，且与玻璃管的距离小于申请号为200510046023.7之方法的加热方式，对玻璃管来说达到软化温度650℃以上的时间大大缩短，同时高频感应加热体对钢管内表面进行高频感应加热，内表面局部温度也可快速达到680～700℃，即达到活化温度，根据高频感应加热的特点，钢管内表面的受热层可以控制得很薄，保证钢管受到最小的热冲击，维持钢管供应状态下的强度，显然本发明更适合衬制工艺的要求，同时克服了申请号为200510046023.7之方法的诸多缺点。
2、0.1～0.3MPa的压缩空气在进入封闭的胀制空间之前，被高频感应加热体预热，该预热的压缩空气与680～700℃的软化玻璃管温差较小，有利于玻璃管的顺利膨胀变形。
3、从节约能源的角度看，本发明能节省能源，申请号为200510046023.7之方法的相对移动速度160～200mm/min，本发明的相对移动速率300～400mm/min，提高了衬管的生产效率，降低了衬管的生产成本。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明之实施例的工作原理示意图，本发明之方法依序包括以下步骤：
(1)、拉制与钢管1长度相对应的玻璃管2；
(2)、将玻璃管2穿放到钢管1内，钢管1内的玻璃管2下部设置有玻璃管支座9，钢管1位于移动导棍10上；
(3)、将玻璃管2的一端头21封闭，玻璃管2两端外分别套设有玻璃管卡环8，二玻璃管卡环8外环套在同端的钢管1外，再将高频感应加热体3放置到玻璃管2内并位于玻璃管2的中心，在该实施例中，玻璃管2内高频感应加热体3的下部设置有支撑架6，以支撑高频感应加热体3位于玻璃管2的中心，高频感应加热体3的初始位置位于玻璃管2封闭的端头21，高频感应加热体3后部的玻璃管2内设置有憋压圈4，高频感应加热体3的中心具有通气管5，该通气管5的出气口51与高频感应加热体3所处的空间连通，通气管5的进气口52与压缩空气相通，在该实施例中，位于玻璃管2及钢管1之外的通气管5以固定架7固定，高频感应加热体3通过电源线11与电源电连接。
(4)、高频感应加热体3通电加热，高频感应加热体3的输出功率为3～5KW、高频感应电流为50～75A，频率为8000～13000Hz，高频感应加热体3首先将玻璃管2热辐射加热到软化温度650℃以上，钢管1通过玻璃管2辐射热加热和高频感应加热体3高频感应加热，使钢管1内表面温度达到680～700℃，钢管1外表面温度为300℃以下，与此同时，钢管1相对高频感应加热体3向前移动，相对移动速率为300～400mm/min，之后向通气管5内通入压力为0.1～0.3MPa的压缩空气，使软化的玻璃管2贴附在钢管1内壁，高频感应加热体3的前段区域为加热加压区A，后段区域为预热区B。
Claims (1)
1.一种钢管内衬玻璃的方法，该方法依序包括以下步骤：
(1)、拉制与钢管长度相对应的玻璃管；
(2)、将玻璃管穿放到钢管内；
(3)、将玻璃管的一端头封闭，再将高频感应加热体放置到玻璃管内并位于玻璃管的中心，高频感应加热体的初始位置位于玻璃管封闭的端头，高频感应加热体后部的玻璃管内设置有憋压圈，高频感应加热体的中心具有通气管，该通气管的出气口与高频感应加热体所处的空间连通，通气管的进气口与压缩空气相通；
(4)、高频感应加热体通电加热，高频感应加热体的输出功率为3～5KW、高频感应电流为50～75A，频率为8000～13000Hz，高频感应加热体首先将玻璃管热辐射加热到软化温度650℃以上，钢管通过玻璃管辐射热加热和高频感应加热体高频感应加热，使钢管内表面温度达到680～700℃，钢管外表面温度为300℃以下，与此同时，钢管相对高频感应加热体向前移动，相对移动速率300～400mm/min，向通气管内通入压力为0.1～0.3MPa的压缩空气，使软化的玻璃管贴附在钢管内壁，高频感应加热体的前段区域为加热加压区，后段区域为预热区。
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