CN109773195A - 一种金属管热熔复合工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属管热熔复合工艺，包括以下步骤：1)将金属纳米颗粒和高分子纳米颗粒以一定比例均匀混合成液态涂料，金属纳米颗粒的熔化温度和高分子纳米颗粒的熔化温度均低于内层管和外层管的金相改变温度；2)将1)中所述的液态涂料均匀喷涂到内层管的外表面上和/或外层管的内表面上；3)待2)中的液态涂料干燥固化后，将内层管和外层管套装在一起；4)通过逐步加热的方式先熔化高分子纳米颗粒，再熔化金属纳米颗粒以使融化后的高分子纳米颗粒和金属纳米颗粒形成密封连接层连接在内层管和外层管之间。经过加热熔化的密封连接层能够完全充满缝隙，形成密封屏障，且熔化后的微粒可以与金属层面形成混相带，增加双层管之间的结合力。

Description

一种金属管热熔复合工艺

技术领域

本发明涉及一种金属管热熔复合工艺。

背景技术

普通碳钢管道内衬耐腐蚀合金复合管是采用液压或机械旋压嵌套复合技术实现普通管道再制造利用的生产工艺。通过两种不同材质金属材料的机械性能嵌套复合在一起，科学地利用外基管壁厚承担管道系统的工作压力，利用内衬管壁厚承担管道系统的耐腐蚀要求，在保证现行管道设计结构完整的前提下，又能对已出现大量坑点腐蚀而不能正常使用的旧管道通过该工艺加衬一层合理厚度的耐腐蚀材料后，既能符合管道的使用要求，又能延长管道的使用寿命，避免资源浪费，极大地降低运营成本，更提高了使用时效和经济效益，也是目前石油管行业更经济安全的管道防腐蚀解决方案。目前的管道复合，管道间的配合基本采用间隙配合或挤压后形成的直接接触配合，带有一定的预紧力。但是在使用中，接触的管缝中还是容易进入腐蚀介质，在两层管之间形成电解液，使两层自然电位存在电势差的钢管之间构成原电池结构，从而造成一方加速腐蚀，这是我们所不愿看到的。因此，在两层复合钢管之间如何密封，不让外来腐蚀介质进入接触缝隙中成为复合管提高使用寿命的关键。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属管热熔复合工艺，以解决复合管中相邻两个管层之间进入外来腐蚀介质以降低其寿命的问题。

为实现上述目的，本发明的一种金属管热熔复合工艺采用如下技术方案：一种金属管热熔复合工艺，包括以下步骤：

1)将金属纳米颗粒和高分子纳米颗粒以一定比例均匀混合成液态涂料，金属纳米颗粒的熔化温度和高分子纳米颗粒的熔化温度均低于内层管和外层管的金相改变温度；

2)将1)中所述的液态涂料均匀喷涂到内层管的外表面上和/或外层管的内表面上；

3)待2)中的液态涂料干燥固化后，将内层管和外层管套装在一起；

4)通过逐步加热的方式先熔化高分子纳米颗粒，再熔化金属纳米颗粒以使融化后的高分子纳米颗粒和金属纳米颗粒形成密封连接层连接在内层管和外层管之间。

所述金属纳米颗粒的熔化温度为300-400℃。

步骤3)中的内层管和外层管间隙配合。

所述金属纳米颗粒的尺寸范围为10-50纳米。

所述金属纳米颗粒的尺寸范围为20-30纳米。

所述高分子纳米颗粒尺寸范围为10-100纳米。

所述高分子纳米颗粒的尺寸范围为30-50纳米。

所述金属纳米颗粒与高分子纳米颗粒组成的混合粉末中金属纳米颗粒所占体积比为30％-70％。

金属纳米颗粒与高分子纳米颗粒的体积比为1:1。

所述高分子纳米颗粒为环氧树脂、酚醛树脂、醇醛树脂、聚四氟乙烯、聚丁烯中的至少一种。

本发明的有益效果：通过本技术处理的复合管，不再需要处理两层管端面的密封问题，且增加了复合管的强度。把可熔金属做成金属纳米颗粒，并与高分子纳米颗粒复合包裹，做成可以喷涂的涂料，使整体包覆工艺变得简单；双层管复合后，经过加热熔化的密封连接层能够完全充满缝隙，形成密封屏障，且熔化后的微粒可以与金属层面形成混相带，增加双层管之间的结合力，达到稳定结合的目的，端部不再需要焊接等进一步处理。由于工艺施工简单，效率高，整体安全可靠，极大降低了复合管的制造成本，提高了使用可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是本发明的一种采用金属管热熔复合工艺的一个金属复合管的实施例的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图在热熔前密封连接层的结构示意图；

图3是图1中A处的局部放大图在热熔后密封连接层的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明以两层管为例进行说明，如图1-3所示，包括外层管1、内层管2和密封连接层3。一种金属管热熔复合工艺的实施例，包括以下步骤：1)将金属纳米颗粒和高分子纳米颗粒以一定比例均匀混合成液态涂料，金属纳米颗粒的熔化温度和高分子纳米颗粒的熔化温度均低于内层管和外层管的金相改变温度；2)将1)中所述的液态涂料均匀喷涂到内层管的外表面上；3)待2)中的液态涂料干燥固化后，将内层管和外层管套装在一起；4)通过逐步加热的方式先熔化高分子纳米颗粒，再熔化金属纳米颗粒以使融化后的高分子纳米颗粒和金属纳米颗粒形成密封连接层连接在内层管和外层管之间。金属纳米颗粒的熔化温度为300-400℃，金属纳米颗粒可以为合金或单一金属。金属纳米颗粒的尺寸范围为10-50纳米，优化选择为20-30纳米。高分子纳米颗粒为环氧树脂，环氧树脂的颗粒尺寸范围为10-100纳米，优化选择为30-50纳米。金属纳米颗粒与高分子纳米颗粒组成的混合粉末中金属纳米颗粒所占体积比为30％-70％，优化选择为1:1。

把金属纳米颗粒与高分子纳米颗粒均匀混合做成可以均匀喷涂的涂料，方便在内层管外壁均匀快速喷涂，提高施工效率，喷涂的厚度根据设计的需要，喷涂后的内层管外径尺寸与外层管的内径间隙配合，方便把内层管装入外层管，固定好内、外层管中心位置和两端，然后用加温炉或中频、高频加热方法加热复合双层管，使复合后的双层管经过中频或高频加热加热线圈，经过加热的金属纳米颗粒和包裹的高分子纳米颗粒开始融化和膨胀，熔化后的金属纳米颗粒粘结在一起，并和内管与内外管壁轻微融合一部分，提高了粘结强度，稳固了内外管的结合，使腐蚀介质不能进入复合管中间的缝隙。达到快速复合，充分密封复合管间隙的目的，降低了复合工艺的难度和成本。高分子纳米颗粒熔化后，加强密封。

通过本技术处理的复合管，不再需要处理两层管端面的密封问题，且增加了复合管的强度。把可熔金属做成金属纳米颗粒，并与高分子纳米颗粒复合包裹，做成可以喷涂的涂料，使整体包覆工艺变得简单；双层管复合后，经过加热熔化的密封连接层能够完全充满缝隙，形成密封屏障，且熔化后的微粒可以与金属层面形成混相带，增加双层管之间的结合力，达到稳定结合的目的，端部不再需要焊接等进一步处理。由于工艺施工简单，效率高，整体安全可靠，极大降低了复合管的制造成本，提高了使用可靠性和使用寿命。

在本发明的其他实施例中，将涂料喷涂于外层管的内壁面上；将涂料同时喷涂于内层管的外壁面上和外层管的内壁面上；金属纳米颗粒与高分子纳米颗粒组成的混合粉末中金属纳米颗粒所占体积比为30％；金属纳米颗粒与高分子纳米颗粒组成的混合粉末中金属纳米颗粒所占体积比为70％；高分子纳米颗粒为酚醛树脂；高分子纳米颗粒为醇醛树脂；高分子纳米颗粒为聚四氟乙烯；高分子纳米颗粒为聚丁烯；金属纳米颗粒的尺寸范围为10-20纳米；金属纳米颗粒的尺寸范围为30-50；高分子纳米颗粒的尺寸范围为10-30纳米；高分子纳米颗粒的尺寸范围为50-100纳米。

Claims (10)

1.一种金属管热熔复合工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将金属纳米颗粒和高分子纳米颗粒以一定比例均匀混合成液态涂料，金属纳米颗粒的熔化温度和高分子纳米颗粒的熔化温度均低于内层管和外层管的金相改变温度；

2)将1)中所述的液态涂料均匀喷涂到内层管的外表面上和/或外层管的内表面上；

3)待2)中的液态涂料干燥固化后，将内层管和外层管套装在一起；

4)通过逐步加热的方式先熔化高分子纳米颗粒，再熔化金属纳米颗粒以使融化后的高分子纳米颗粒和金属纳米颗粒形成密封连接层连接在内层管和外层管之间。

2.根据权利要求1所述的金属管热熔复合工艺，其特征在于：所述金属纳米颗粒的熔化温度为300-400℃。

3.根据权利要求1所述的金属管热熔复合工艺，其特征在于：步骤3)中的内层管和外层管间隙配合。

4.根据权利要求1所述的金属管热熔复合工艺，其特征在于：所述金属纳米颗粒的尺寸范围为10-50纳米。

5.根据权利要求4所述的金属管热熔复合工艺，其特征在于：所述金属纳米颗粒的尺寸范围为20-30纳米。

6.根据权利要求1所述的金属管热熔复合工艺，其特征在于：所述高分子纳米颗粒尺寸范围为10-100纳米。

7.根据权利要求6所述的金属管热熔复合工艺，其特征在于：所述高分子纳米颗粒的尺寸范围为30-50纳米。

8.根据权利要求1所述的金属管热熔复合工艺，其特征在于：所述金属纳米颗粒与高分子纳米颗粒组成的混合粉末中金属纳米颗粒所占体积比为30％-70％。

9.根据权利要求8所述的金属管热熔复合工艺，其特征在于：金属纳米颗粒与高分子纳米颗粒的体积比为1:1。

10.根据权利要求1-9任一项所述的金属管热熔复合工艺，其特征在于：所述高分子纳米颗粒为环氧树脂、酚醛树脂、醇醛树脂、聚四氟乙烯、聚丁烯中的至少一种。