CN103822031B - 内衬玻璃防腐钢管的制作工艺及焊接工艺 - Google Patents

内衬玻璃防腐钢管的制作工艺及焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及内衬玻璃防腐钢管的制作工艺和焊接工艺，制作工艺为在钢管管端端面至深度30-50毫米内孔预先堆焊镍基耐蚀合金层，厚度1.5-2毫米，使其熔融于母材上；堆焊预处理钢管端面打坡口，镍基堆焊层表面打磨平整；钢管内壁进行除锈、除尘处理；通过玻璃粉末热喷覆在钢管内壁熔敷形成玻璃内防腐层。本发明是在金属管道内壁热融覆上一层玻璃内防腐层，形成玻璃与金属复合防腐结构，其化学稳定性高、内壁光滑、流体阻力小，具有特殊的防腐、防结蜡、耐磨、减阻、节能等性能，可在石油、化工、天然气、自来水、污水及市政建设等多种领域中使用。

Description

内衬玻璃防腐钢管的制作工艺及焊接工艺
技术领域
本发明涉及钢管制造领域，尤其涉及一种内衬玻璃防腐钢管的制作工艺及焊接工艺。
背景技术
提高管道防腐技术，延长管道使用寿命是全球性的技术难点之一，是科学技术与工程设计广泛关注的热点，具有很大的技术经济意义。目前，世界各国普遍采用的金属管道防腐材料都是有机高分子化合物，如煤焦油涂料、沥青、环氧涂层、3层PE涂层等。由于老化变质问题的存在，涂覆传统有机涂料的管道在不同程度上寿命缩短。有机涂层的这种先天不足，常导致灾难性的管道事故（如泄漏、火灾、爆炸及环境污染），可谓后患无穷。因此如何提高管道的防腐性能成为本行业一个难题。
发明内容
本发明的目的即提供一种内衬玻璃防腐钢管的制作工艺，以解决现有钢管防腐效果差、使用寿命短的缺陷。
本工艺包括以下操作步骤：
（1）、采用下面其中任意一种方式对钢管管端进行预防腐处理，其一在钢管管端端面至深度30-50毫米内孔预先堆焊镍基耐蚀合金层，厚度1.5-2毫米，使其熔融于母材上；其二在钢管两端分别焊接不锈钢接头；
（2）、堆焊预处理钢管端面打坡口，镍基堆焊层表面打磨平整;或者焊接不锈钢接头的钢管焊缝清理打磨至内孔焊缝平滑；
（3）、钢管内壁进行除锈、除尘处理；
（4）、将玻璃粉末热喷覆在钢管内壁熔敷形成玻璃内防腐层。
所述步骤（4）中玻璃内防腐层覆盖镍基堆焊层并预留15-25mm焊接热影响区，即此区域不熔敷玻璃内防腐层。
所述步骤（4）中的玻璃粉末热喷覆采用以下生产线：包括贯穿生产线的钢管输送系统以及其前端设有的玻璃粉供料及喷覆系统、中部设有的钢管加热系统；所述喷覆系统上设有喷枪，且所述的喷枪能够进入钢管内腔；所述的供料及喷覆系统包括轨道以及其上设有的可移动供料小车，供料小车上设有喷覆系统；所述的钢管输送系统为能够使钢管旋转前进的输送系统。所述的钢管加热系统为中频感应加热炉；所述的生产线还包括位于生产线前、后端的管架，且管架上设有举升装置。
所述的喷覆系统包括喷料管以及其外部设有的冷却水套；所述喷料管的前端伸出冷却水套且端部设有喷枪；所述冷却水套上分别设有冷却水进水管和冷却水回水管；所述的冷却水套后端连接连接杆，所述的连接杆内设有供料管并与所述喷料管连接；所述的连接杆内还设有冷却水进水管和冷却水回水管，且分别与冷却水套上的冷却水进水管和冷却水回水管连接；所述的冷却水套内还设有吹扫管，吹扫管的前端伸出冷却水套壁且端部设有吹扫口。所述的连接杆外设有滚动支撑装置；所述的冷却水套为铜质冷却水套；所述的冷却水套与连接杆通过丝扣连接，所述的冷却水套内喷料管与连接杆内供料管通过快速接头连接，所述的冷却水套上的冷却进水管、冷却回水管分别与连接杆内的冷却进水管、冷却回水管通过快速接头连接。
所述的热喷覆流程为：
a.将除锈、除尘处理合格的钢管运至生产线前端的管架；
b.供料小车及喷覆系统置于轨道的远端；
c.钢管从生产线前端的管架经举升装置落至钢管输送系统，并传送钢管至其前端位于中频感应加热炉的炉口前；
d.供料小车及喷覆系统前进至轨道的近端，此时喷覆系统的喷枪进入钢管，枪头与钢管前端平齐；
e.启动中频感应加热炉、喷覆系统以及钢管输送系统，喷枪喷出玻璃粉末的同时钢管以一定的速度旋转前进，并被中频感应加热炉加热至玻璃粉末熔化温度，玻璃粉末均匀喷覆并受热熔覆于钢管内壁；
f.当钢管末端与喷覆系统的喷枪分离，中频感应加热炉停止工作，供料小车及喷覆系统停止工作，钢管经钢管输送系统离开中频感应加热炉，并由举升装置运至生产线后端的管架自然冷却；
g.供料小车及喷覆系统经轨道回到轨道的远端,进入下一根钢管的喷覆流程。
上述工艺制作的内衬玻璃防腐钢管通过以下方式焊接：钢管管端对焊接施工时，采用镍基不锈钢焊丝钨极氩弧焊双面保护焊打底，镍基不锈钢焊丝或焊条填充，使镍基堆焊层与母材、焊料形成冶金结合。由于在焊缝的管内孔表面形成了一层连续的镍基合金防腐保护层，因此解决了焊缝内表面防腐蚀的问题，达到内防腐层的延续，无补口。
所述的镍基耐蚀合金层为Ni-Cr-Mo。
所述的镍基不锈钢焊丝为ERNiCrMo-3。
本发明是在金属管道内壁热融覆上一层玻璃内防腐层，形成玻璃与金属复合防腐结构，其化学稳定性高、内壁光滑、流体阻力小，具有特殊的防腐、防结蜡、耐磨、减阻、节能等性能，可在石油、化工、天然气、自来水、污水及市政建设等多种领域中使用。
附图说明
图1为钢管端部焊接后的结构示意图；
图中：1.1、钢管，1.2、玻璃内防腐层，1.3、镍基耐蚀合金层，1.4、打底层，1.5、填充层，1.6、焊接热影响区。
图2为内衬玻璃防腐钢管生产线的结构示意图；
图中：2.1、下管架；2.2、上管架；2.3、供料及喷覆小车；2.4、轨道；2.5、钢管；2.6、钢管中频加热系统；2.7、2.8、举升装置；2.9、钢管输送系统。
图3为内衬玻璃防腐钢管喷覆系统前半部结构示意图；
图4为内衬玻璃防腐钢管喷覆系统后半部结构示意图；
图中：3.1、铜质冷却水套；3.2、冷却水进水管；3.3、喷料管；3.4、接箍；3.5、冷却水回水管；3.6、滚动支撑装置；3.7、冷却水进水管；3.8、供料管；3.9、连接杆；3.10、冷却水回水管；3.11、喷枪；3.12、连接头；3.13、吹扫管；3.14、吹扫口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1
参见图1，首先提供一种内衬玻璃防腐钢管的制作工艺，包括以下操作步骤：
（1）、利用自动堆焊机在钢管1.1端端面至深度30-50毫米内孔预先堆焊镍基耐蚀合金层1.3，厚度1.5-2毫米，使其熔融于母材上，以获得管口堆焊层的耐蚀性能；
（2）、堆焊预处理钢管端面打坡口，用内孔磨光机将镍基堆焊层表面打磨平整；
（3）、采用钢管内壁喷丸除锈设备对钢管内壁除锈处理，要求符合Sa2.5级；用干燥清洁压缩空气对除锈后的钢管内壁进行吹扫除尘，要求无钢砂钢丸残留，无浮沉；
（4）、通过玻璃粉末热喷覆在钢管内壁熔敷形成玻璃内防腐层1.2；玻璃内防腐层1.2覆盖镍基耐蚀合金层1.3，并预留15-25mm焊接热影响区1.6。
参见图2，以下提供一种内衬玻璃防腐钢管生产线，包括分别位于生产线前、后端的上、下管架2.1、2.2和贯穿生产线的钢管输送系统2.9；上、下管架2.1和2.2分别设有举升装置2.7、2.8；钢管输送系统2.9前端设有供料及喷覆系统、中部设有钢管中频加热炉2.6；供料及喷覆系统包括轨道2.4以及轨道2.4上设有的可移动的供料及喷覆小车2.3，供料及喷覆小车2.3上设有喷枪，且喷枪能够进入钢管内腔；
工作流程：供料及喷覆小车2.3位于初始位置A；钢管2.5从上管架2.1经举升装置2.7落至钢管输送系统2.9并传送至钢管2.5前端位于钢管中频加热炉2.6的炉口；供料及喷覆小车2.3前进至位置B，此时喷覆系统喷枪进入钢管2.5，枪头与钢管2.5前端平齐；钢管中频加热炉2.6工作，钢管输送系统2.9工作，供料及喷覆系统开始工作。钢管2.5以一定的速度旋转前进，并加热至玻璃粉末熔化温度，喷枪在原位不动，玻璃粉末以一定量均匀喷覆并受热熔覆于钢管内壁。钢管2.5末端与喷枪头分离，钢管中频加热炉2.6停止工作，供料及喷覆系统停止工作，钢管输送系统2.9继续工作，钢管2.5离开钢管中频加热炉2.6，由举升装置2.8运至下管架2.2自然冷却。供料及喷覆小车2.3回到初始位置A，进入下一根钢管的喷覆流程。
参见图3，提供一种优选的喷覆系统，包括喷料管3.3以及其外部设有的铜质冷却水套3.1，根据钢管管径不同，铜质冷却水套3.1可以为外径∮32-∮76，长度1到2米；喷料管3.3的前端伸出铜质冷却水套3.1且端部设有喷枪3.11，其喷料口优选为内壁光滑的扇形；铜质冷却水套3.1上分别设有冷却水进水管3.2和冷却水回水管3.5；铜质冷却水套3.1后端通过接箍3.4丝扣连接连接杆3.9的连接头3.12，连接杆3.9内设有供料管3.8并与喷料管3.3通过快速接头连接；连接杆3.9内还设有冷却水进水管3.7和冷却水回水管3.10，且分别与铜质冷却水套上3.1的冷却水进水管3.2和冷却水回水管3.5通过快速接头连接。连接杆3.9内设有吹扫管3.13，吹扫管3.13的前端伸出连接杆壁且端部设有吹扫口3.14；连接杆3.9外设有滚动支撑装置3.6。
使用时将连接杆3.9内供料管3.8、冷却水进水管3.7、冷却水回水管3.10以及吹扫管3.13的另一端分别与供料系统、循环水供水系统、回水系统以及供气系统连接。
实施例2
参见图1-3，在实施例1的基础上，保持其他步骤和装置结构不变，仅仅将步骤（1）和（2）分别改为以下步骤：
（1）、钢管两端焊接不锈钢接头：采用与加工钢管外径、壁厚规格相同的耐腐蚀性能良好的304及以上牌号不锈钢管预先加工接头（短节长度符合GB50235-2010《工业金属管道施工规范》要求）；采用摩擦焊或者手工电弧焊将不锈钢接头焊接于钢管两端。
（2）、焊接不锈钢接头的钢管焊缝清理打磨，要求内孔焊缝平滑。
实施例3
实施例1和2制作的内衬玻璃防腐钢管通过以下方式焊接：
现场管线组对焊接施工时，采用与镍基耐蚀合金层1.3（镍基耐蚀合金优选为Ni-Cr-Mo）相应的镍基不锈钢焊丝钨极氩弧焊双面保护焊打底（形成打底层1.4），然后用镍基不锈钢焊丝（镍基不锈钢焊丝优选为AWSA5.14ERNiCrMo-3）或耐蚀性与之对应的焊条填充（形成填充层1.5），使镍基堆焊层与母材和焊料形成冶金结合，保证焊接质量的同时，在焊缝的管内孔表面形成了一层连续的镍基合金防腐保护层，解决了焊缝内表面防腐蚀的问题，达到内防腐层的延续，无补口。
除本说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (9)

1.一种内衬玻璃防腐钢管的制作工艺，包括以下操作步骤：
（1）、采用下面其中任意一种方式对钢管管端进行预防腐处理，其一在钢管管端端面至深度30-50毫米内孔预先堆焊镍基耐蚀合金层，厚度1.5-2毫米，使其熔融于母材上；其二在钢管两端分别焊接不锈钢接头；
（2）、堆焊预处理钢管端面打坡口，镍基堆焊层表面打磨平整;或者焊接不锈钢接头的钢管焊缝清理打磨至内孔焊缝平滑；
（3）、钢管内壁进行除锈、除尘处理；
（4）、将玻璃粉末热喷覆在钢管内壁熔敷形成玻璃内防腐层；玻璃粉末热喷覆采用以下生产线：包括贯穿生产线的钢管输送系统以及其前端设有的玻璃粉供料及喷覆系统、中部设有的钢管加热系统；所述喷覆系统上设有喷枪，且所述的喷枪能够进入钢管内腔；所述的供料及喷覆系统包括轨道以及其上设有的可移动供料小车，供料小车上设有喷覆系统；所述的钢管输送系统为能够使钢管旋转前进的输送系统。
2.根据权利要求1所述的内衬玻璃防腐钢管的制作工艺，其特征在于，所述步骤（4）中玻璃内防腐层覆盖镍基堆焊层并预留15-25mm焊接热影响区。
3.根据权利要求1所述的内衬玻璃防腐钢管的制作工艺，其特征在于：所述的钢管加热系统为中频感应加热炉；所述的生产线还包括位于生产线前、后端的管架，且管架上设有举升装置。
4.根据权利要求1所述的内衬玻璃防腐钢管的制作工艺，其特征在于：所述的喷覆系统包括喷料管以及其外部设有的冷却水套；所述喷料管的前端伸出冷却水套且端部设有喷枪；所述冷却水套上分别设有冷却水进水管和冷却水回水管；所述的冷却水套后端连接连接杆，所述的连接杆内设有供料管并与所述喷料管连接；所述的连接杆内还设有冷却水进水管和冷却水回水管，且分别与冷却水套上的冷却水进水管和冷却水回水管连接；所述的冷却水套内还设有吹扫管，吹扫管的前端伸出冷却水套壁且端部设有吹扫口。
5.根据权利要求4所述的内衬玻璃防腐钢管的制作工艺，其特征在于：所述的连接杆外设有滚动支撑装置；所述的冷却水套为铜质冷却水套；所述的冷却水套与连接杆通过丝扣连接，所述的冷却水套内喷料管与连接杆内供料管通过快速接头连接，所述的冷却水套上的冷却水进水管、冷却水回水管分别与连接杆内的冷却水进水管、冷却水回水管通过快速接头连接。
6.根据权利要求3所述的内衬玻璃防腐钢管的制作工艺，其特征在于：所述的热喷覆流程为：
a.将除锈、除尘处理合格的钢管运至生产线前端的管架；
b.供料小车及喷覆系统置于轨道的远端；
c.钢管从生产线前端的管架经举升装置落至钢管输送系统，并传送钢管至其前端位于中频感应加热炉的炉口前；
d.供料小车及喷覆系统前进至轨道的近端，此时喷覆系统的喷枪进入钢管，枪头与钢管前端平齐；
e.启动中频感应加热炉、喷覆系统以及钢管输送系统，喷枪喷出玻璃粉末的同时钢管以一定的速度旋转前进，并被中频感应加热炉加热至玻璃粉末熔化温度，玻璃粉末均匀喷覆并受热熔覆于钢管内壁；
f.当钢管末端与喷覆系统的喷枪分离，中频感应加热炉停止工作，供料小车及喷覆系统停止工作，钢管经钢管输送系统离开中频感应加热炉，并由举升装置运至生产线后端的管架自然冷却；
g.供料小车及喷覆系统经轨道回到轨道的远端,进入下一根钢管的喷覆流程。
7.权利要求1-6任一所述内衬玻璃防腐钢管的焊接工艺，其特征在于：钢管管端对焊施工时，采用镍基不锈钢焊丝钨极氩弧焊双面保护焊打底，镍基不锈钢焊丝或焊条填充，使镍基堆焊层与母材、焊料形成冶金结合。
8.根据权利要求7所述的内衬玻璃防腐钢管的焊接工艺，其特征在于：所述的镍基耐蚀合金为Ni-Cr-Mo。
9.根据权利要求8所述的内衬玻璃防腐钢管的焊接工艺，其特征在于：所述的镍基不锈钢焊丝为ERNiCrMo-3。
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