CN107186433A - 内喷焊防腐耐磨油管及加工方法、加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内喷焊防腐耐磨油管及加工方法、加工设备，包括依次设置在管体外表面的预热感应加热圈、重熔感应加热圈；管体内设有喷头、喷嘴和支架，每个支架上设两个支撑杆，支撑杆的底部安装能自由滚动的钢球，钢球与管体内孔面接触；管体的外表面还设有用于推动管体向前旋转运动的动力滚轮，管体的外端设喷枪，喷枪与喷头之间由送粉管、混合气管、外管联接，外管内还设冷却水管，外管内充满冷却水，外管上还设冷却水回水管，喷枪上设料斗、氧气管、乙炔管和进水口。本发明结构简单，不仅能对油管内表面还能对油管端面和螺纹进行防腐，同时不影响螺纹的抗拉强度，并能提高连接部位的防腐效果和连接强度，防腐效果好。

Description

内喷焊防腐耐磨油管及加工方法、加工设备

技术领域

本发明涉及一种油管、套管、抽油泵泵筒等深孔加工，具体涉及一种内喷焊防腐耐磨油管及加工方法、加工设备。

背景技术

目前油田使用的防腐油管主要有以下几种类型：⑴内衬油管：a.在油管内衬PE、高密度聚乙烯等非金属管材，防腐耐磨效果好，但耐温性差，耐温不超过80℃，对于深井和热采井不适用，同时洗井温度也不能太高，因此使用范围受局限。b.在油管内衬不锈钢管、陶瓷管等耐腐蚀及耐温管材，由于内衬材料与基体材料受热延伸率不同，使用过程中存在问题，内衬管厚度3mm-5mm,使油管内径变小6mm-10mm,影响油管使用性能。⑵内喷涂油管：在油管内喷涂环氧粉末或其它涂料，防腐效果好，由于喷涂料与基体是机械结合，结合强度20MPa～70MPa,耐磨和耐温性差，一般用于水井管。⑶镀层油管：耐温性好，由于镀层与基体的结合问题，导致在复杂井况下，镀层易起皮、脱落，同时该工艺还存在严重环保问题。

另外，油套管在与接箍的连接部位在使用过程中，油套管的管体端面与连接端长期与腐蚀性油液相接触，长期使用过程中容易先产生管体端部腐蚀现象，最终导致连接稳定性差，产生连接失效，造成产能及维修费用的提高，而目前均未对其进行处理，使暴露在腐蚀液体部分的管体和油管螺纹及连接部位防腐效果差。

喷焊工艺是对经预热的自溶性合金粉末涂层再加热至760℃-1300℃，使颗粒熔化，造渣上浮到涂层表面，生成的硼化物和硅化物弥散在涂层中，使颗粒间和基体表面达到良好结合。最终沉积物是致密的金属结晶组织并与基体形成约0.05-0.1mm的冶金结合层，其结合强度约400MPa，抗冲击性能较好、耐磨、耐腐蚀，外观呈镜面。该工艺常用于机械零件的外表面修复，外表面防腐、耐磨处理。由于受加工设备的限制，该工艺目前在国内外还没有进行深孔加工的实施及相关产品的应用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，能对油管内壁、端不及螺纹进行防腐，同时不影响螺纹的抗拉强度，并能提高连接部位的防腐效果和连接强度，能实现良好的防腐、耐磨、耐高温，能实现自动化生产，提高工作效率的内喷焊防腐耐磨管加工设备。

本发明的另一目的是提供一种通过上述加工设备所形成的内喷焊防腐耐磨管的加工方法和制备得到的内喷焊防腐耐磨油管。

本发明的技术方案是：内喷焊防腐耐磨油管加工设备，包括依次设置在管体外表面的预热感应加热圈和重熔感应加热圈，所述管体内设有喷头、喷嘴和支架，喷嘴安装在喷头前端，所述管体的外表面还设有用于推动管体向前旋转运动的动力滚轮，所述管体外端设喷枪，所述喷枪与喷头之间连接有外管，所述外管内设有安装在喷枪与喷头之间的送粉管和混合气管；所述外管内还设有冷却水管，所述冷却水管一端与喷枪连接，所述冷却水管的另一端延伸到喷头后端，所述外管的末端设有回水管；所述喷枪上分别连接有料斗、乙炔管线、氧气管线和进水口，所述料斗的下端通过喷枪与送粉管连接，所述氧气管线的一条通道通过喷枪与送粉管连接，所述氧气管线的另一条通道与乙炔管线分别通过喷枪与混合气管连接，所述回水管与外管内腔连通；所述喷头上还设有耐高温摄像头，所述预热感应加热圈、重熔感应加热圈分别与预热感应加热控制柜和重熔感应加热控制柜电连接。

所述加工设备还包括监视屏，所述监视屏与耐高温摄像头电连接。

所述喷头的前端与管体水平轴线成一定角度。

所述支架的上部托起外管，每个支架下部设两个支撑杆，支撑杆下部安装有用于自由滚动的钢球，所述钢球与管体内壁接触。

一种内喷焊防腐耐磨管的加工方法，包括以下步骤：

1）将管体内孔清洁干净，在管体内孔喷焊一层防腐耐磨合金，形成防腐耐磨合金层，达到管体内孔防腐耐磨效果，然后加工两端螺纹；

2）将管体的端面和前端部离端面5mm-10mm粗加工，并在粗加工面喷焊或堆焊耐腐蚀合金，形成第一耐腐蚀合金层，然后将管体内孔清洁干净，在管体内孔喷焊一层防腐耐磨合金，最后加工螺纹；

3）在与管体连接的接箍中部粗加工一凹槽，在凹槽内喷焊或堆焊耐腐蚀合金，然后加工连接内螺纹为与管体连接的成品接箍。

一种内喷焊防腐耐磨管，包括管体和与管体螺纹连接的接箍，所述管体内孔壁上喷焊有防腐耐磨合金层，所述管体端面和连接端的外表面分别喷焊或堆焊有第一耐腐蚀合金层，所述管体连接端的外表面位于第一耐腐蚀合金层的部位设有连接外螺纹；所述接箍内壁上设有凹槽，所述凹槽内喷焊或堆焊有第二耐腐蚀合金层，所述接箍内部上设有与管体外表面的连接外螺纹相适配的连接内螺纹。

所述接箍凹槽内的第二耐腐蚀合金层的位置在管体与接箍连接后与管体连接端外表面的第一耐腐蚀合金层部分重叠。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：结构简单，能对油管内孔、端面和螺纹进行防腐，同时不影响螺纹的抗拉强度，并能提高连接部位的防腐效果和连接强度，防腐效果好。

附图说明

图1是本发明管体的实施例1的结构示意图；

图2是本发明管体的实施例2的结构示意图；

图3是本发明接箍的结构示意图；

图4是本发明管体和接箍连接后的结构示意图；

图5是本发明加工设备的结构示意图；

图6是本发明加工设备外管、送粉管、混合气管、冷却水管和支架剖面图。

图中：1.管体；2.接箍；3.防腐耐磨合金层；4.第一耐腐蚀合金层；5.连接外螺纹；6.凹槽；7.第二耐腐蚀合金层；8.连接内螺纹；9.重熔感应加热圈10.滚轮；11.预热感应加热圈；12.支架；13.外管；14.回水管；15.进水口；16.喷枪；17.乙炔气管线；18.氧气管线；19.料斗；20.监视屏；21.耐高温摄像头；22.喷头；23.预热感应加热控制柜；24.重熔感应加热控制柜；25.混合气管；26.送粉管；27.进水管；28.支撑杆；29.喷嘴。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

参照图1，内喷焊防腐耐磨管，包括管体1和在管体1内孔壁上喷焊的防腐耐磨合金层3。其加工方法：将管体1的内孔清洁干净，内孔喷焊一层防腐耐磨合金3，然后加工螺纹，与普通接箍联接成防腐耐磨油管。这种结构产品加工工艺简单，成本低，适用于偏磨严重，腐蚀性不严重的油井。当然上述加工方法也适用于抽油泵泵筒和长缸套等深孔零件的加工。

实施例2

如图2所示，其加工工艺：粗加工管体1端面和前端部（离端面5mm-10mm)，在粗加工部位喷焊或堆焊第一耐腐蚀合金层4，清洁管体1内表面，在内孔表面喷焊耐腐蚀合金层3，加工螺纹。通过第一耐腐蚀合金层4可以使管体1的连接部位处于此处，这样防止连接部位与腐蚀性液体接触。

如图3所示，在接箍2内壁上设有凹槽6，在凹槽6内喷焊或堆焊有第二耐腐蚀合金层7，加工连接内螺纹8。

如图4所示，通过连接外螺纹5和连接内螺纹8可以将管体1与接箍2连接起来，并且，由于他们的连接部位都为防腐结构，所以连接性能不会受到腐蚀等影响。这种结构防腐耐磨性好，适用于腐蚀和偏磨严重的油井，但制造成本较高。

如图5所示，一种内喷焊防腐耐磨油管的加工设备，包括依次设置在管体1外表面的重熔感应加热圈9和预热感应加热圈11，预热感应加热圈11、重熔感应加热圈9分别与预热感应加热控制柜23和重熔感应加热控制柜24电连接。使预热、喷涂、重熔三道工预一次完成，便于实现自动化，提高效率。另外一种方式是重熔可以用火焰加热，把喷涂和重熔分两步进行。对于有的材料则不用预热，将粉料直接喷到高温管壁上，一次完成。

管体1内设有小于管体1内径的喷头22和支架12，支架12上部托起外管，下部设两个支撑杆28，两个支撑杆成一定角度，支撑杆的下端装钢球，钢球与管体内表面接触，钢球可以自由滚动，当管体1转动并向前（或后）移时，保持喷头始终处于固定位置状态。

喷头22前端部分与管体轴线成一定角度，喷嘴安装在喷头前端，这样，当管体1转动前进时，可使喷嘴29喷出的合金粉末均匀喷洒在管体1的内壁上。

在管体1的外表面还设有用于推动管体1向前旋转运动的动力滚轮10。

管体1外端设喷枪16，喷枪16与喷头22之间连接有外管13，外管13内设有两端分别与喷枪16和喷头22连接的混合气管25和送粉管26，外管13内还设进水管27，进水管27一端与喷枪16连接，并与进水口15相通，另一端通到喷头22后端，使外管13内充满冷却水。

喷枪16上连接氧气管线18、乙炔管线17、料斗19和进水口15，当氧气进入喷枪腔体后，一部分随粉料由送粉管26进入喷头22，另一部分与通过乙炔管线17出来的乙炔气混合，由混合气管25进入喷头22。

喷头22上还设有耐高温摄像头21，耐高温摄像头21与监视屏20电连接。通过视屏可以在线观察喷焊质量，发现缺陷可及时处理。

内喷焊防腐耐磨油管的加工方法，包括以下步骤：

1）将管体1内孔清洁干净，在管体内孔1喷焊一层防腐耐磨合金，形成防腐耐磨合金层3，加工两端螺纹，然后一端与普通接箍（也可以与防腐接箍2）连接成成品油管；

2）将管体1的端部和前端部（离端面5mm-10mm)粗加工，并在管体1端面和连接端的前部喷焊或堆焊耐腐蚀合金，形成第一耐腐蚀合金层4，然后在管体连接端的外表面在位于第一耐腐蚀合金层4的部位加工连接外螺纹5；

3）在与管体1连接的接箍2中部粗加工一凹槽3，在凹槽3内喷焊或堆焊耐腐蚀合金，形成第二耐腐蚀合金层7，然后加工连接内螺纹8为与管体连接的成品接箍。

施工时，开启进水阀，使冷却水循环；开启预热感应加热控制柜23，预热感应加热圈11将管体1预热至200-300℃，打开乙炔和氧气阀，混合气通过混合气管25进入喷头22，从喷嘴29上点燃并在喷枪16上调节气量，观察火焰到适合施工，打开进料阀，粉料通过送粉管26进入喷头22，通过喷嘴26喷在管体1内壁上；打开动力滚轮10开关，管体1旋转并向前移动。开启重熔感应加热控制柜24，重熔感应加热圈9将管体1加热到760℃以上，使喷涂材料与管体1的内表面形成0.05-0.1mm的冶金结合层。在喷焊过程中，动力滚轮10保持管体1以匀速向前方向旋转运动，确保喷焊层均匀。支架12用于支撑外管13，使喷头22在管体1内距喷涂面保持一定距离。耐高温摄像头21和监视屏20用于观察喷焊质量、检查毛坯管的内孔清洁质量。

喷头22的前端与轴线成一定角度，喷头上安装喷嘴29。喷头22与喷枪16通过混合气管25、送粉管26、外管13联在一起，外管13内设进水管，进水管一端与喷枪16连接，另一端通向喷头22后端，外管内充满冷却水。喷枪16上设氧气、乙炔、冷却水入口。喷枪16上还设料斗、氧气入口、乙炔入口、进水口及调节气量的开关。

根据上述工艺，在管体1的外径上设重熔感应加热圈9和预热感应圈11，使预热、喷涂、重熔三道工预一次完成，便于实现自动化，提高效率。

加工管体1的连接外螺纹5和接箍2的连接内螺纹8时，按一般加工方法加工即可；在管体1的端面和连接端的前部喷焊或堆焊第一耐腐蚀合金层4，然后在与管体1连接的接箍2的中部粗加工一凹槽6，在凹槽6内喷焊或堆焊第二耐腐蚀合金层7，此处的喷焊或堆焊为已知技术，在此不再赘述。

本发明能对油管端面和螺纹进行防腐，同时不影响螺纹的抗拉强度，并能提高连接部位的防腐效果和连接强度，防腐效果好，同时也可通过上述方法和设备对泵筒及其它深孔零件进行加工。

本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.内喷焊防腐耐磨油管加工设备，其特征在于：包括依次设置在管体外表面的预热感应加热圈和重熔感应加热圈，所述管体内设有喷头、喷嘴和支架，喷嘴安装在喷头前端，所述管体的外表面还设有用于推动管体向前旋转运动的动力滚轮，所述管体外端设喷枪，所述喷枪与喷头之间连接有外管，所述外管内设有安装在喷枪与喷头之间的送粉管和混合气管；所述外管内还设有冷却水管，所述冷却水管一端与喷枪连接，所述冷却水管的另一端延伸到喷头后端，所述外管的末端设有回水管；所述喷枪上分别连接有料斗、乙炔管线、氧气管线和进水口，所述料斗的下端通过喷枪与送粉管连接，所述氧气管线的一条通道通过喷枪与送粉管连接，所述氧气管线的另一条通道与乙炔管线分别通过喷枪与混合气管连接，所述回水管与外管内腔连通；所述喷头上还设有耐高温摄像头，所述预热感应加热圈、重熔感应加热圈分别与预热感应加热控制柜和重熔感应加热控制柜电连接。

2.根据权利要求1所述的内喷焊防腐耐磨管加工设备，其特征在于：所述加工设备还包括监视屏，所述监视屏与耐高温摄像头电连接。

3.根据权利要求1所述的内喷焊防腐耐磨管加工设备，其特征在于：所述喷头的前端与管体水平轴线成一定角度。

4.根据权利要求1所述的内喷焊防腐耐磨管加工设备，其特征在于：所述支架的上部托起外管，每个支架下部设两个支撑杆，支撑杆下部安装有自由滚动的钢球，所述钢球与管体内壁接触。

5.一种根据权利要求1-4任一所述的内喷焊防腐耐磨管的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将管体内孔清洁干净，在管体内孔喷焊一层防腐耐磨合金，形成防腐耐磨合金层，达到管体内孔防腐耐磨效果，然后加工两端螺纹；

2）将管体的端面和前端部离端面5mm-10mm粗加工，并在粗加工面喷焊或堆焊耐腐蚀合金，形成第一耐腐蚀合金层，然后将管体内孔清洁干净，在管体内孔喷焊一层防腐耐磨合金，最后加工螺纹；

3）在与管体连接的接箍中部粗加工一凹槽，在凹槽内喷焊或堆焊耐腐蚀合金，然后加工连接内螺纹为与管体连接的成品接箍。

6.一种根据权利要求5所述的加工方法所制备的内喷焊防腐耐磨管，包括管体和与管体螺纹连接的接箍，其特征在于：所述管体内孔壁上喷焊有防腐耐磨合金层；所述管体端面和连接端的外表面分别喷焊或堆焊有第一耐腐蚀合金层，所述管体内孔壁上喷焊有防腐耐磨合金层，所述管体连接端的外表面位于第一耐腐蚀合金层的部位设有连接外螺纹；所述接箍内壁上设有凹槽，所述凹槽内喷焊或堆焊有第二耐腐蚀合金层，所述接箍内部上设有与管体外表面的连接外螺纹相适配的连接内螺纹。

7.根据权利要求6所述的内喷焊防腐耐磨管，其特征在于：所述接箍凹槽内的第二耐腐蚀合金层的位置在管体与接箍连接后与管体连接端外表面的第一耐腐蚀合金层部分重叠。