CN107191686B - 可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管及其制备方法，有基管，所述基管的两端头同心焊接有等径的不锈钢管接头，焊接处有第一焊缝，在基管、不锈钢管接头及第一焊缝的内壁整体通过中间层冶金复合有不锈钢覆层，不锈钢覆层及不锈钢管接头的端头平齐且在端部有封焊两者界面的第二焊缝，在不锈钢管接头上加工有外螺纹；基管为回火索氏体低合金钢无缝钢管，不锈钢管接头为回火索氏体不锈钢，第一焊缝为回火索氏体焊缝，第二焊缝为耐腐蚀焊缝，所述不锈钢覆层为固溶状态的奥氏体不锈钢。

Description

可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种金属复合钢管及其制造方法，具体涉及一种具有高强度、良好塑性、韧性且从内表面到端面直至螺纹表面均具有良好耐腐蚀性能的可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管及其制造方法。

背景技术

在碳钢或低合金钢基管内复合耐蚀合金层的金属复合钢管，兼有基管强度高及耐蚀合金层耐腐蚀的优异性能，价格便宜，可用作多种领域流体输送用耐腐蚀管道材料。

根据基管与耐蚀合金层之间的结合状况，金属复合钢管分为机械复合钢管与冶金复合钢管两种。机械复合钢管又称内衬管、衬里管等，其耐蚀合金层称为衬层，基管与衬层间机械过盈配合而成。但是在弯曲、扭转等塑性加工中以及温度、载荷变动的使用条件下，容易发生衬层分离、鼓包等现象。不仅造成管道堵塞，而且腐蚀介质也很容易进入层间间隙发生腐蚀，还可能引起应力集中导致疲劳破坏等，因此其应用受到限制。冶金复合钢管又称内覆管，其耐蚀合金层称为覆层，其基管与耐蚀合金覆层界面金属键结合，能够承受弯曲、扭转等塑性加工，可以在温度、载荷变动的条件下安全使用，应用范围广泛。

在很多情况下，输送管道不但受到高压流体介质的内压力作用，还要承受其它附加载荷的作用，而且使用时需要管与管在端部螺纹连接（在管端加工外螺纹，然后用加工有内螺纹的接箍将两根管连接起来），如油、气田使用的深井油管等。这就要求所用输送管道内表面及端头螺纹表面均需要优异的耐腐蚀性能，屈服强度要达到758MPa以上，同时还必须具有良好塑性和韧性。迄今为止，尚未见将金属复合管应用于深井油管且满足使用要求的相关报道。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种具有高强度、良好塑性、韧性且从内表面到端面直至螺纹表面均具有良好耐腐蚀性能的可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管及其制造方法。

本发明的技术解决方案是：一种可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管，有基管，所述基管的两端头同心焊接有等径的不锈钢管接头，焊接处有第一焊缝，在基管、不锈钢管接头及第一焊缝的内壁整体通过中间层冶金复合有不锈钢覆层，不锈钢覆层及不锈钢管接头的端头平齐且在端部有封焊两者界面的第二焊缝，在不锈钢管接头上加工有外螺纹；

所述基管为回火索氏体低合金钢无缝钢管，所述不锈钢管接头为回火索氏体不锈钢无缝钢管，所述第一焊缝为回火索氏体焊缝，所述不锈钢覆层为固溶状态的奥氏体不锈钢，所述第二焊缝为耐腐蚀焊缝。

一种如上所述的可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管的制造方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

a. 将低合金钢无缝钢管与等径的马氏体型不锈钢无缝钢管接头通过同心对接焊连接并对内外表面进行处理，形成外管；

b. 清理外管内表面；

c. 对壁厚1~3mm奥氏体型薄壁不锈钢管进行固溶处理并清理外表面；

d. 在奥氏体型薄壁不锈钢管外表面设置厚度0.1~0.2mm铜基合金或镍基合金后装入外管，形成机械复合管坯；

e. 将机械复合管坯加热至铜基合金或镍基合金的熔点加150~180℃，保温40~60min，然后出炉快冷，形成冶金复合管坯；

f. 将冶金复合管坯加热至低合金钢无缝钢管的上临界温度加120~160℃，保温时间25~40min，然后水冷；回火温度为奥氏体型薄壁不锈钢管中铬碳化物析出鼻子温度减80~150℃，保温3~4h，然后冷却；

g. 将热处理后的冶金复合管坯进行校直及表面处理；

h. 对冶金复合管坯的端部进行加工，使薄壁不锈钢管及不锈钢管接头的端部平齐且在端部两者界面进行封焊；

i. 在不锈钢管接头上加工外螺纹7。

本发明所制造的不锈钢复合钢管，外管与不锈钢覆层牢固冶金结合，在后续冷、热加工与使用中不会分层和剥离；不锈钢复合钢管的内表面、端面直至螺纹表面均具有良好耐腐蚀性能；不锈钢复合钢管的基管、对接焊焊缝、接头直至螺纹的各个部位，均具有高强度及良好塑性、韧性；可用螺纹接箍将不锈钢复合钢管逐根连接起来，使用安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的纵剖面结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

本发明的可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管的制造方法，依次按照如下步骤进行：

a. 将低合金钢无缝钢管与等径的马氏体型不锈钢无缝钢管接头通过同心对接焊连接，焊接后对内外表面进行处理，即对接焊焊缝的内、外表面进行加工，使对接焊焊缝部位的内、外径与基管的内、外径相等，并使内、外表面在对接焊焊缝部位平滑过渡，形成外管；

b. 清理外管内表面，去除油污、氧化皮、灰尘等；

c. 对壁厚1mm的奥氏体型薄壁不锈钢管进行固溶处理并清理外表面，去除油污、氧化皮、灰尘等；

d. 在奥氏体型薄壁不锈钢管外表面设置厚度0.1mm铜基合金或镍基合金后装入外管，通过机械复合形成机械复合管坯，奥氏体型薄壁不锈钢管覆盖接头与基管对接焊焊缝的内表面，其端面与接头外端面齐平；

e. 将机械复合管坯加热至铜基合金或镍基合金的熔点加150℃，保温40min，然后出炉快冷，通过铜基合金或镍基合金熔化、表面活化、液相与固相间扩散实现冶金复合，形成冶金复合管坯，铜基合金或镍基合金还能够阻止基管与覆层之间碳元素的过量有害扩散；

f. 将冶金复合管坯加热至低合金钢无缝钢管的上临界温度加120℃，保温时间25min，然后水冷；回火温度为奥氏体型薄壁不锈钢管中铬碳化物析出鼻子温度减80℃，保温3h，然后冷却；热处理后的冶金复合管坯的低合金钢无缝钢管、不锈钢管接头、对接焊焊缝的组织为回火索氏体，不锈钢覆层组织为固溶奥氏体，并分别达到了所要求的强度、塑性、韧性及耐腐蚀性能；

g. 将热处理后的冶金复合管坯进行校直及喷砂等表面处理；

h. 对冶金复合管坯的端部进行加工，使薄壁不锈钢管及不锈钢管接头的端部平齐且在端部两者界面进行封焊，所用焊料应为耐腐蚀焊料；

i. 在不锈钢管接头上加工外螺纹7。

所制造的可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管如图1所示：有基管1，所述基管1的两端头同心焊接有等径的不锈钢管接头2，焊接处有第一焊缝3，在基管1、不锈钢管接头2及第一焊缝3的内壁整体通过中间层5冶金复合有不锈钢覆层4，不锈钢覆层4及不锈钢管接头2的端头平齐且在端部有封焊两者界面的第二焊缝6，在不锈钢管接头2上加工有外螺纹7；

所述基管1为回火索氏体低合金钢无缝钢管，所述不锈钢管接头2为回火索氏体不锈钢无缝钢管，所述第一焊缝3为回火索氏体焊缝，所述不锈钢覆层4为固溶状态的奥氏体不锈钢，所述第二焊缝6为耐腐蚀焊缝。

实施例2：

本发明的可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管的制造方法，依次按照如下步骤进行：

a. 将低合金钢无缝钢管与等径的马氏体型不锈钢无缝钢管接头通过同心对接焊连接，焊接后对内外表面进行处理，即对接焊焊缝的内、外表面进行加工，使对接焊焊缝部位的内、外径与基管的内、外径相等，并使内、外表面在对接焊焊缝部位平滑过渡，形成外管；

b. 清理外管内表面，去除油污、氧化皮、灰尘等；

c. 对壁厚2mm的奥氏体型薄壁不锈钢管进行固溶处理并清理外表面，去除油污、氧化皮、灰尘等；

d. 在奥氏体型薄壁不锈钢管外表面设置厚度0.15mm铜基合金或镍基合金后装入外管，通过机械复合形成机械复合管坯，奥氏体型薄壁不锈钢管覆盖接头与基管对接焊焊缝的内表面，其端面与接头外端面齐平；

e. 将机械复合管坯加热至铜基合金或镍基合金的熔点加165℃，保温50min，然后出炉快冷，通过铜基合金或镍基合金熔化、表面活化、液相与固相间扩散实现冶金复合，形成冶金复合管坯，铜基合金或镍基合金还能够阻止基管与覆层之间碳元素的过量有害扩散；

f. 将冶金复合管坯加热至低合金钢无缝钢管的上临界温度加140℃，保温时间35min，然后水冷；回火温度为奥氏体型薄壁不锈钢管中铬碳化物析出鼻子温度减110℃，保温3.5h，然后冷却；热处理后的冶金复合管坯的低合金钢无缝钢管、不锈钢管接头、对接焊焊缝的组织为回火索氏体，不锈钢覆层组织为固溶奥氏体，并分别达到了所要求的强度、塑性、韧性及耐腐蚀性能；

g. 将热处理后的冶金复合管坯进行校直及喷砂等表面处理；

h. 对冶金复合管坯的端部进行加工，使薄壁不锈钢管及不锈钢管接头的端部平齐且在端部两者界面进行封焊，所用焊料应为耐腐蚀焊料；

i. 在不锈钢管接头上加工外螺纹7。

所制造的可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管如实施例1。

实施例3：

本发明的可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管的制造方法，依次按照如下步骤进行：

a. 将低合金钢无缝钢管与等径的马氏体型不锈钢无缝钢管接头通过同心对接焊连接，焊接后对内外表面进行处理，即对接焊焊缝的内、外表面进行加工，使对接焊焊缝部位的内、外径与基管的内、外径相等，并使内、外表面在对接焊焊缝部位平滑过渡，形成外管；

b. 清理外管内表面，去除油污、氧化皮、灰尘等；

c. 对壁厚3mm的奥氏体型薄壁不锈钢管进行固溶处理并清理外表面，去除油污、氧化皮、灰尘等；

d. 在奥氏体型薄壁不锈钢管外表面设置厚度0.2 mm铜基合金或镍基合金后装入外管，通过机械复合形成机械复合管坯，奥氏体型薄壁不锈钢管覆盖接头与基管对接焊焊缝的内表面，其端面与接头外端面齐平；

e. 将机械复合管坯加热至铜基合金或镍基合金的熔点加180℃，保温60min，然后出炉快冷，通过铜基合金或镍基合金熔化、表面活化、液相与固相间扩散实现冶金复合，形成冶金复合管坯，铜基合金或镍基合金还能够阻止基管与覆层之间碳元素的过量有害扩散；

f. 将冶金复合管坯加热至低合金钢无缝钢管的上临界温度加160℃，保温时间40min，然后水冷；回火温度为奥氏体型薄壁不锈钢管中铬碳化物析出鼻子温度减150℃，保温4h，然后冷却；热处理后的冶金复合管坯的低合金钢无缝钢管、不锈钢管接头、对接焊焊缝的组织为回火索氏体，不锈钢覆层组织为固溶奥氏体，并分别达到了所要求的强度、塑性、韧性及耐腐蚀性能；

g. 将热处理后的冶金复合管坯进行校直及喷砂等表面处理；

h. 对冶金复合管坯的端部进行加工，使薄壁不锈钢管及不锈钢管接头的端部平齐且在端部两者界面进行封焊，所用焊料应为耐腐蚀焊料；

i. 在不锈钢管接头上加工外螺纹7。

所制造的可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管如实施例1。

Claims (1)

1.一种可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管的制造方法，所述可端部螺纹连接的高强度不锈钢复合钢管有基管（1），所述基管（1）的两端头同心焊接有等径的不锈钢管接头（2），焊接处有第一焊缝（3），在基管（1）、不锈钢管接头（2）及第一焊缝（3）的内壁整体通过中间层（5）冶金复合有不锈钢覆层（4），不锈钢覆层（4）及不锈钢管接头（2）的端头平齐且在端部有封焊两者界面的第二焊缝（6），在不锈钢管接头（2）上加工有外螺纹（7）；

所述基管（1）为回火索氏体低合金钢无缝钢管，所述不锈钢管接头（2）为回火索氏体不锈钢无缝钢管，所述第一焊缝（3）为回火索氏体焊缝，所述不锈钢覆层（4）为固溶状态的奥氏体不锈钢，所述第二焊缝（6）为耐腐蚀焊缝；

其特征在于依次按照如下步骤进行：

a. 将低合金钢无缝钢管与等径的马氏体型不锈钢无缝钢管接头通过同心对接焊连接并对内外表面进行处理，形成外管；

b. 清理外管内表面；

c. 对壁厚1~3mm奥氏体型薄壁不锈钢管进行固溶处理并清理外表面；

d. 在奥氏体型薄壁不锈钢管外表面设置厚度0.1~0.2mm铜基合金或镍基合金后装入外管，形成机械复合管坯；

e. 将机械复合管坯加热至铜基合金或镍基合金的熔点加150~180℃，保温40~60min，然后出炉快冷，形成冶金复合管坯；

f. 将冶金复合管坯加热至低合金钢无缝钢管的上临界温度加120~160℃，保温时间25~40min，然后水冷；回火温度为奥氏体型薄壁不锈钢管中铬碳化物析出鼻子温度减80~150℃，保温3~4h，然后冷却；

g. 将热处理后的冶金复合管坯进行校直及表面处理；

h. 对冶金复合管坯的端部进行加工，使薄壁不锈钢管及不锈钢管接头的端部平齐且在端部两者界面进行封焊；

i. 在不锈钢管接头上加工外螺纹。