CN103574221A

CN103574221A - 一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管及其制造方法

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Publication number: CN103574221A
Application number: CN201310391237.2A
Authority: CN
Inventors: 毕宗岳; 牛辉; 张万鹏; 刘海璋; 杨军; 赵红波; 张君; 刘斌; 牛爱军; 黄晓辉; 陈长青; 包志刚
Original assignee: Baoji Petroleum Steel Pipe Co Ltd
Current assignee: Baoji Petroleum Steel Pipe Co Ltd
Priority date: 2013-08-31
Filing date: 2013-08-31
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明公开了一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管及其制造方法，所述复合管由耐蚀合金内管和低碳钢外管构成，将耐蚀合金内管和低碳钢外管进行装配，装配后采用分段扩径方式使耐蚀合金内管外表面与低碳钢外管内表面紧密结合。所述耐蚀合金内管为无缝管或焊接管；所述低碳钢外管为无缝管或焊接管。所述耐蚀合金内管低碳钢外管均为焊接管时，耐蚀合金内管低碳钢外管的焊缝与表面平齐，焊缝与内外表面高度差≤0.5mm。本技术发明的有益效果是，采用本发明中的方法，可以制造一种腐蚀严重地区油气集输管线，该方法对场地与技术无特殊要求，容易推广。

Description

一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管及其制造方法

技术领域：

本发明属于油气输送钢管制造行业，涉及一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管件及其制造方法。

背景技术：

统计资料表明，2000年以来，我国每年腐蚀损失超过5000亿元，约占国民生产总值的5％，管道腐蚀在其中占到相当比例。发达国家的经验和统计数据显示，其中四分之一以上的锈蚀损失可以通过防腐蚀手段进行控制。只要采取有效的防腐蚀措施，就可以延长设备和装备的使用寿命，积极推广利用防腐蚀新设备、新技术、新工艺、新材料，我国至少可以减少腐蚀损失的30％，挽回损失数千亿元。

长期以来人们通过研究各种技术来防止流体对管道的腐蚀，比如使用耐腐蚀金属和非金属材料，在管道内涂、镀、渗、衬耐腐蚀层，在流体中添加缓蚀剂等等。不锈钢、镍基合金、钛合金等耐蚀合金管道因其具有优良的防腐性能和加工工艺性能，被大量应用于石油、化工、海洋等腐蚀性环境。但采用单一的耐蚀合金管道成本较高。例如，西气东输一线井口集输管道，由于气源含腐蚀介质严重，曾采用了11公里长的双相不锈钢材质，口径为508mm的集输管道，全部从国外进口，工程总造价约3.6亿。

如果采用不锈钢与管线钢复合制造钢管，就可以解决管道内部腐蚀问题。由于其内壁只有薄薄的覆层，成本也较低。同时，外层低碳钢或管线钢也可以提供管体所需的强度和韧性要求。层状结构双金属复合材料可以使强度、熔点、热膨胀系数差异极为悬殊的不同金属实现结合，集不同材料的优点于一身，充分发挥不同材料特性，极大地节约稀贵金属材料，降低设备的制造成本。

今后几年，市场对复合金属管道产品的需求将快速增加，仅我国石油工业年消耗石油钢管100余万吨，耗资100多亿元，其中50％以上的石油钢管基本处于强腐蚀环境中使用，即石油行业防腐管道的市场容量每年超过50亿元。我国含酸性气的油气田很多，如新疆塔里木、四川、中原都有不少油气田处于深井、高温、高压、高腐蚀的恶劣环境，每年需从日本、德国进口上万吨这些高合金材料。若采用不锈钢复合管，可停止进口，并节约大量资金。

双金属复合管一般设计原则是基材满足管道设计允许应力，合金抵抗腐蚀或磨损等。其主要制造方法按界面结合程度分为冶金结合和机械结合两种方式。采用冶金结合的层状复合板为原料，通过冷成型后焊接的工艺制造层状双金属复合管，是一种灵活、低成本的方法。它先将两种不同材质的板坯用超大功率热轧机进行热复合，然后用UO或JCO工艺卷成管坯，再进行纵缝焊接。相对于扩径复合管和爆炸复合管，采用焊接工艺制备的层状双金属复合管，在二次成型加工、焊接及管体性能方面相对于其它工艺制造的复合管具有一定的优越性。但由于复层在钢管内部，对制造过程中的坡口加工、组对精度、焊接方法和焊接顺序等均有特殊的要求，同时对于不同的母材还要选择不同的焊接材料，焊接过程中对熔合比、热输入、层间温度等均有严格的要求，因而制造加工较难，成材率很低。

采用焊接管或无缝钢管，按要求尺寸将其同轴装配后，对内部加压使其贴合的方式制造的复合管是一种机械结合的复合管。这种管材制造方法简单，成材率高。虽然由于界面结合程度低，使其不适合再热加工，但在对管件无变形要求，无高温环境的情况下，机械复合管完全能够满足使用需要。

国内关于复合管的研究，主要集中在小口径复合管方面，并且以通过扩径、爆炸复合等为主要手段。通过扩径、爆炸复合等手段的复合管在管道性能和寿命方面存在一定的缺陷，其尺寸也受到一定限制。同时其工艺局限性较大，对设备和场地均有特殊要求，不适合推广。

本发明提供了一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管件及其制造方法，其工艺简单，对原材料无特殊要求。制备的复合管性能满足腐蚀严重地区油气田集输管道的使用要求。

发明内容：

本发明提供了一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管件及其制造方法。采用本发明制造的内衬耐蚀合金复合管件，可以解决腐蚀严重地区油气集输管线的建设需要。

本发明选择经检验合格的无缝管或焊接管作用原料，根据尺寸要求，内层耐蚀合金管外径要小于外层碳钢管内径。将符合尺寸规格要求的内、外管同轴装配后，采用机械扩径机对管内进行分段扩径。扩径量应使内管产生塑性变形，而外管变形量接近最大弹性变形为宜。扩径完成后，对复合管件进行检验，对检验合格管件切除管端一定尺寸后进行封焊，并对管端进行加工处理。

本发明所采用的技术方案如下：

一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管件，所述复合管件由耐蚀合金内管和低碳钢外管构成，复合管件采用分段扩径方式使耐蚀合金内管外表面与低碳钢外管内表面紧密结合。

所述耐蚀合金内管壁厚为2mm～5mm，内管外径为426mm～1219mm；所述低碳钢外管壁厚为8mm～25mm，外管外径为426mm～1219mm。

所述耐蚀合金内管为无缝管或焊接管；所述低碳钢外管为无缝管或焊接管。

所述耐蚀合金内管低碳钢外管均为焊接管时，耐蚀合金内管低碳钢外管的焊缝与表面平齐，焊缝与内外表面高度差≤0.5mm。

所述耐蚀合金内管外径比低碳钢外管内径小1mm～3mm。

所述耐蚀合金内管外表面进行酸洗，低碳钢外管内表面进行喷丸处理。

所述耐蚀合金内管材质为双相不锈钢、奥氏体不锈钢或镍基合金；所述低碳钢外管材质为低碳钢或低碳微合金钢，其最小屈服强度为360MPa～621MPa。

所述机械扩径内衬耐蚀合金复合管件的制造方法，将耐蚀合金内管和低碳钢外管进行装配，装配后采用分段扩径方式使耐蚀合金内管外表面与低碳钢外管内表面紧密结合。

将耐蚀合金内管同轴装配在低碳钢外管内部，采用扩径机从管件一端开始逐步对管件进行分段扩径加工，扩径量宜使低碳钢外管产生最大弹性变形。

扩径后对管端内管切除一定长度并对外管内表面进行修磨后再进行封焊；切除长度为300-500mm，并将切除内管部位的外管内表面去除1mm深度。

本技术发明的有益效果是，采用本发明中的方法，可以制造一种腐蚀严重地区油气集输管线，该方法对场地与技术无特殊要求，容易推广。

附图说明：

图1机械扩径内衬耐蚀合金复合管制造工艺流程；

图2管端切去内管一定尺寸后，封焊前轴向截面示意图；

图3管端封焊及封焊后加工位置与加工处理方式示意图；

其中：1为J型坡口；2为切除部位。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管件及其制造方法，复合管件由耐蚀合金内管和低碳钢外管构成，装配后采用分段扩径方式使内管外表面与外管内表面紧密结合。

内管壁厚为2mm～5mm，内管外径为426mm～1219mm；外管壁厚为8mm～25mm，外管外径为426mm～1219mm。

耐蚀合金内管为无缝管或焊接管；低碳钢外管为无缝管或焊接管。

内管外径比外管内径小1mm～3mm。

将内管外表面进行酸洗，外管内表面进行喷丸处理。

当内外管为焊接管时，要将内外管的焊缝修磨至与表面平齐，焊缝与内外表面高度差≤0.5mm。

将内管同轴装配在外管内部，采用扩径机从管件一端开始逐步对管件进行分段扩径加工，扩径量宜使外管产生最大弹性变形。

对封焊后复合管件进行检测与管端处理。

内管材质为双相不锈钢、奥氏体不锈钢、镍基合金等耐合金；外管材质为低碳钢或低碳微合金钢，其最小屈服强度为360MPa～621MPa。

本发明按图1流程进行钢管的制备。

(1)外管准备：

定尺切割：根据产品尺寸规格要求，将基管按一定长度进行切割；

内表面检查：严格检查基管内表面质量，以免存在影响内外管结合质量的缺陷；

内表面处理：对内表面进行抛丸处理；

吹洗烘干：对内表面地吹扫烘干后待用。

(2)内衬管准备

制管：将不锈钢钢带卷制成管坯，采用TIG或等离子焊接方法进行焊接，严格控制焊缝质量与形貌，必要时进行修磨处理；

定尺切割：经检测合格的钢管按定尺要求进行切割；

表面处理：对不锈钢管进行酸洗处理，保证外表面质量；

清洗烘干：清洗钢管表面酸液，烘干待用；

(3)装配加工

内外管装配：将内管放入外管，根据工艺要求对管端进行封焊；

机械分段扩径：对装配好的管件采用分段扩径方式，按一定扩径量进行扩径加工，扩到至预定变形量后保持一定时间；

静水压试验：按标准检验钢管耐压性能；

管端处理：管端封焊和管端倒棱，封焊前将内管切除一定长度，然后从内部采用特殊焊接材料进行堆焊，使管端一定长度范围内外层达到冶金结合，为管端加工和后续安装施工做准备；

尺寸检查及标识：检查钢管的外观尺寸，符合标准要求后进行标识。

(实施例1)

钢号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Mo	Nb	V	Ti	N
														X65	0.06	0.24	1.19	0.021	0.002	0.032	0.011	0.031	0.005	0.033	0.02	0.012	/
2205	0.021	0.62	1.67	0.009	0.002	23.2	5.83	/	3.21	/	0.02	/	0.14

YS(Rt0.5)，MPa	TS，MPa	延伸率，％
			470	560	39
465	565	40
			460	565	43

(实施例2)

钢号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Mo	Nb	V	Ti	N
														X65	0.05	0.25	1.22	0.017	0.002	0.032	0.012	0.03	0.006	0.031	0.03	0.011	/
2205	0.023	0.56	1.61	0.009	0.002	22.9	5.83	/	3.12	/	0.012	/	0.11

[0061]

YS(Rt0.5)，MPa	TS，MPa	伸长率，％
			465	555	41
470	565	39
			465	560	43

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管件，其特征是：所述复合管件由耐蚀合金内管和低碳钢外管构成，复合管件采用分段扩径方式使耐蚀合金内管外表面与低碳钢外管内表面紧密结合。

2.如权利要求1所述的机械扩径内衬耐蚀合金复合管件，其特征是：所述耐蚀合金内管壁厚为2mm～5mm，内管外径为426mm～1219mm；所述低碳钢外管壁厚为8mm～25mm，外管外径为426mm～1219mm。

3.如权利要求1所述的机械扩径内衬耐蚀合金复合管件，其特征是：所述耐蚀合金内管为无缝管或焊接管；所述低碳钢外管为无缝管或焊接管。

4.如权利要求3所述的机械扩径内衬耐蚀合金复合管件，其特征是：所述耐蚀合金内管低碳钢外管均为焊接管时，耐蚀合金内管低碳钢外管的焊缝与表面平齐，焊缝与内外表面高度差≤0.5mm。

5.如权利要求1所述的机械扩径内衬耐蚀合金复合管件，其特征是：所述耐蚀合金内管外径比低碳钢外管内径小1mm～3mm。

6.如权利要求1所述的机械扩径内衬耐蚀合金复合管件，其特征是：所述耐蚀合金内管外表面进行酸洗，低碳钢外管内表面进行喷丸处理。

7.如权利要求1所述的机械扩径内衬耐蚀合金复合管件，其特征是：所述耐蚀合金内管材质为双相不锈钢、奥氏体不锈钢或镍基合金；所述低碳钢外管材质为低碳钢或低碳微合金钢，其最小屈服强度为360MPa～621MPa。

8.如权利要求1、2、3、4、5、6或7所述机械扩径内衬耐蚀合金复合管件的制造方法，其特征是：将耐蚀合金内管和低碳钢外管进行装配，装配后采用分段扩径方式使耐蚀合金内管外表面与低碳钢外管内表面紧密结合。

9.如权利要求8所述机械扩径内衬耐蚀合金复合管件的制造方法，其特征是：将耐蚀合金内管同轴装配在低碳钢外管内部，采用扩径机从管件一端开始逐步对管件进行分段扩径加工，扩径量宜使低碳钢外管产生最大弹性变形。

10.如权利要求8所述机械扩径内衬耐蚀合金复合管件的制造方法，其特征是：扩径后对管端内管切除一定长度并对外管内表面进行修磨后再进行封焊；切除长度为300-500mm，并将切除内管部位的外管内表面去除1mm深度。