CN103753030B - 金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法 - Google Patents

金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法 Download PDF

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Abstract

一种金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法，包括步骤如下：对待加工为基管的碳钢板纵向边的待焊边缘加工坡口；将碳钢板纵向压制弯曲；碳钢板的待叠合面喷砂清理并造锚纹，不锈钢板的待叠合面酸洗清洁；碳钢板与不锈钢板纵向板边先点焊定位，对整个边长进行焊接叠合；将两层钢板机械压制成形为开缝的圆管；并进行定位点焊；进行基管内焊道的焊接，并尽可能减小内焊道高度；进行基管外焊道的焊接；基管的内焊道和外焊道进行X射线工业电视的检查；对不锈钢板进行堆焊；检验和试验合格的作为成品。本发明生产复合管的材料容易获得、适合复合的材料面广、原理简单、基本可利用现有普通直缝埋弧焊钢管的生产线，具有良好的推广前景。

Description

金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法
技术领域
本发明涉及石油设备加工技术领域，尤其是涉及一种金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法。
背景技术
在酸性油气田开发过程中，酸性介质会造成普通碳钢管材的严重腐蚀，选择合适的不锈钢材料能抵抗介质的腐蚀，但若采用纯不锈钢管材，则其成本将非常昂贵，给油气田开发带来难以承受的成本压力，这种情况下选用内衬不锈钢复合管不啻为一个合理的选择。内衬不锈钢复合管兼顾了不锈钢管的耐蚀性，碳钢管的承压能力和较低廉的价格，在保证使用效果的前提下，可极大地降低成本。但是，现有技术中缺少合理的生产上述内衬不锈钢复合管的工艺和方法。
发明内容
本发明的目的在于设计一种新型的金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法，解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法，包括步骤如下：
第一步，根据准备最终生产的复合管的壁厚尺寸，对待加工为基管的碳钢板纵向边的待焊边缘加工坡口；
第二步，将所述碳钢板纵向压制弯曲，控制弯曲程度以使最终衬管、基管压制成钢管后的变形协调一致；
第三步，将所述碳钢板的待叠合面喷砂清理并造锚纹，并将待加工为衬管的不锈钢板的待叠合面酸洗清洁；
第四步，将所述碳钢板与所述不锈钢板两种材料板的两条纵向板边通过CMT焊接的方式先点焊定位，随后再对整个边长进行焊接叠合；
第五步，按照碳钢管三辊弯曲、JCO、UOE、RB或HU-metal成形的方式，分别从两边一次成形，或者分别从两边对称渐次成形，将叠合成的两层钢板机械压制成形为开缝的圆管；并进行定位点焊；
第六步，按照直缝埋弧焊碳钢管的焊接方式，将焊缝置于6点位置，采用埋弧焊的方式先进行所述基管的内焊道的焊接，并控制所述内焊道高度在1mm以内；
第七步，将外焊道检查清理后，将焊缝置于12点位置，采用埋弧焊的方式进行所述基管外焊道的焊接；
第八步，将所述基管的所述内焊道和所述外焊道检查、修补、清理后，对所述基管的所述内焊道和所述外焊道进行X射线工业电视的检查；
第九步，对于经所述X射线工业电视进行所述基管的内焊道和外焊道检查合格的，所述衬管还未焊接的复合管，将焊缝置于6点位置，采用CMT焊方式，对所述不锈钢板进行堆焊；
第十步，对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道进行检验和试验，检验和试验合格的作为成品。
在所述第一步之前，还包括步骤：根据理论计算与实际工艺验证确定所述碳钢板与所述不锈钢板的尺寸。
所述第四步中，将所述碳钢板与所述不锈钢板两种材料板的纵向板边通过CMT焊接的方式焊接叠合时，使所述不锈钢板边缘尺寸比所述碳钢板边缘尺寸较小；同时使所述不锈钢板边缘尺寸与所述碳钢板边缘尺寸相差尽可能的小。
所述第四步中，将所述碳钢板与所述不锈钢板两种材料板的纵向板边通过CMT焊接的方式焊接叠合时，使所述不锈钢板边缘尺寸比所述碳钢板边缘尺寸小4mm-13mm。
第十步中，对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道进行检验和试验包括：
1）对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道进行目视检验；
2）对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道目视检验合格钢管进行渗透检验；
3）对符合上述两项检验的钢管进行水压强度试验。
本发明中的CMT焊接，CMT是cold metal transfer的缩写，即冷金属过渡焊接。
JCO是直缝埋弧焊钢管一种常用的成型方式，通过成型机对钢板的渐次弯折，将钢板加工成圆管形状。
UOE是直缝埋弧焊钢管一种常用的成型方式，通过成型机分步骤将钢板依次压制成形为U形、再O形，即加工成圆管形状。
RB（三辊弯曲）是直缝埋弧焊钢管一种常用的成型方式，通过三辊弯曲成型机将钢板加工成圆管形状。
HU-metal（芯轴弯曲）是直缝埋弧焊钢管一种成型方式，与RB（三辊弯曲）成型方式形似，区别在成形时钢板固定于芯轴，由芯轴带动钢板完成钢板的成型。
本发明中根据理论计算与实际工艺验证确定碳钢板与不锈钢板的尺寸。一般将钢板压制成型为钢管的过程中，最终钢管的周长要比初始钢板的板宽尺寸要大；因内层（衬管）相比外层（基管）的变形大，相应地内层（衬管）尺寸变化的程度相比外层（基管）要大，具体尺寸需根据理论计算与实际工艺验证确定来确定。衬管板与基管板宽度尺寸间的相互关系非常重要，尺寸相差关系一定要保证随后成形过程的协调顺畅，避免造成局部鼓包、折皱，同时保证成形焊接完钢管的内衬管对外基管能形成足够大的压应力（在不受约束的自由状态下，内衬管外周长比外衬基管内周长尺寸略大），保证最终复合管衬、基管间较大的抗剪切强度（结合强度）。
所述第四步中，将所述碳钢板与所述不锈钢板两种材料板的纵向板边通过CMT焊接的方式焊接叠合时，使所述不锈钢板边缘尺寸比所述碳钢板边缘尺寸较小，以使成形成钢管后的焊接时，不锈钢内衬部分不会对碳钢管的焊接造成干涉；同时希望不锈钢板边缘尺寸与碳钢板边缘尺寸相差尽可能的小，以便对不锈钢内衬部分再进行焊接时的焊接宽度能够较窄。
本发明的有益效果可以总结如下：
1、本发明生产复合管的材料容易获得、适合复合的材料面广、原理简单、基本可利用现有普通直缝埋弧焊钢管的生产线，具有良好的推广前景。
2、本发明工艺简单，制造成本低廉。
附图说明
图1为本发明生产金属复合管工艺流程图。
其中，a边缘加工，b纵向预弯，c喷砂清理，d纵边焊接，e弯曲成型，f
基管内焊，g基管外焊，h衬管焊接。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示的一种金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法，包括步骤如下：
第一步，根据准备最终生产的复合管的壁厚尺寸，对待加工为基管的碳钢板纵向边的待焊边缘加工坡口；
第二步，将所述碳钢板纵向压制弯曲，控制弯曲程度以使最终衬管、基管压制成钢管后的变形协调一致；
第三步，将所述碳钢板的待叠合面喷砂清理并造锚纹，并将待加工为衬管的不锈钢板的待叠合面酸洗清洁；
第四步，将所述碳钢板与所述不锈钢板两种材料板的两条纵向板边通过CMT焊接的方式先点焊定位，随后再对整个边长进行焊接叠合；
第五步，按照碳钢管三辊弯曲、JCO、UOE、RB或HU-metal成形的方式，分别从两边一次成形，或者分别从两边对称渐次成形，将叠合成的两层钢板机械压制成形为开缝的圆管；并进行定位点焊；
第六步，按照直缝埋弧焊碳钢管的焊接方式，将焊缝置于6点位置，采用埋弧焊的方式先进行所述基管的内焊道的焊接，并控制所述内焊道高度在1mm以内，并尽可能减小所述内焊道高度；
第七步，将外焊道检查清理后，将焊缝置于12点位置，采用埋弧焊的方式进行所述基管外焊道的焊接；
第八步，将所述基管的所述内焊道和所述外焊道检查、修补、清理后，对所述基管的所述内焊道和所述外焊道进行X射线工业电视的检查；
第九步，对于经所述X射线工业电视进行所述基管的内焊道和外焊道检查合格的，所述衬管还未焊接的复合管，将焊缝置于6点位置，采用CMT焊方式，对所述不锈钢板进行堆焊；
第十步，对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道进行检验和试验，检验和试验合格的作为成品。
在更加优选的实施例中，在所述第一步之前，还包括步骤：根据理论计算与实际工艺验证确定所述碳钢板与所述不锈钢板的尺寸。
所述第四步中，将所述碳钢板与所述不锈钢板两种材料板的纵向板边通过CMT焊接的方式焊接叠合时，使所述不锈钢板边缘尺寸比所述碳钢板边缘尺寸较小；同时使所述不锈钢板边缘尺寸与所述碳钢板边缘尺寸相差尽可能的小。
在更加优选的实施例中，所述第四步中，将所述碳钢板与所述不锈钢板两种材料板的纵向板边通过CMT焊接的方式焊接叠合时，使所述不锈钢板边缘尺寸比所述碳钢板边缘尺寸小4mm-13mm。
在更加优选的实施例中，第十步中，对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道进行检验和试验包括：
1）对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道进行目视检验；
2）对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道目视检验合格钢管进行渗透检验；
3）对符合上述两项检验的钢管进行水压强度试验。
以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法，其特征在于，包括步骤如下：
第一步，根据准备最终生产的复合管的壁厚尺寸，对待加工为基管的碳钢板纵向边的待焊边缘加工坡口；
第二步，将所述碳钢板纵向压制弯曲，控制弯曲程度以使最终衬管、基管压制成钢管后的变形协调一致；
第三步，将所述碳钢板的待叠合面喷砂清理并造锚纹，并将待加工为衬管的不锈钢板的待叠合面酸洗清洁；
第四步，将所述碳钢板与所述不锈钢板两种材料板的两条纵向板边通过CMT焊接的方式先点焊定位，随后再对整个边长进行焊接叠合；
第五步，按照碳钢管JCO、UOE、RB或HU-metal成形的方式，分别从两边一次成形，或者分别从两边对称渐次成形，将叠合成的两层钢板机械压制成形为开缝的圆管；并进行定位点焊；
第六步，按照直缝埋弧焊碳钢管的焊接方式，将焊缝置于6点位置，采用埋弧焊的方式先进行所述基管的内焊道的焊接，并控制所述内焊道高度在1mm以内；
第七步，将外焊道检查清理后，将焊缝置于12点位置，采用埋弧焊的方式进行所述基管外焊道的焊接；
第八步，将所述基管的所述内焊道和所述外焊道检查、修补、清理后，对所述基管的所述内焊道和所述外焊道进行X射线工业电视的检查；
第九步，对于经所述X射线工业电视进行所述基管的内焊道和外焊道检查合格的，所述衬管还未焊接的复合管，将焊缝置于6点位置，采用CMT焊方式，对所述不锈钢板进行堆焊；
第十步，对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道进行检验和试验，检验和试验合格的作为成品。
2.根据权利要求1所述的金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法，其特征在于：在所述第一步之前，还包括步骤：根据理论计算与实际工艺验证确定所述碳钢板与所述不锈钢板的尺寸。
3.根据权利要求1所述的金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法，其特征在于：所述第四步中，将所述碳钢板与所述不锈钢板两种材料板的纵向板边通过CMT焊接的方式焊接叠合时，使所述不锈钢板边缘尺寸比所述碳钢板边缘尺寸小。
4.根据权利要求3所述的金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法，其特征在于：使所述不锈钢板边缘尺寸与所述碳钢板边缘尺寸相差尽可能的小。
5.根据权利要求1所述的金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法，其特征在于：所述第四步中，将所述碳钢板与所述不锈钢板两种材料板的纵向板边通过CMT焊接的方式焊接叠合时，使所述不锈钢板边缘尺寸比所述碳钢板边缘尺寸小4mm-13mm。
6.根据权利要求1所述的金属材料板叠合、机械层压生产复合管的方法，其特征在于，第十步中，对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道进行检验和试验包括：
1)对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道进行目视检验；
2)对堆焊后的所述不锈钢板的堆焊焊道目视检验合格钢管进行渗透检验；
3)对符合上述两项检验的钢管进行水压强度试验。
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