CN110181228A - 一种双金属机械复合弯管的制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双金属机械复合弯管的制造工艺，包括有：预处理步骤；装配步骤；首次水压复合步骤；内衬管检测步骤；管端尺寸检测步骤；镗削管端步骤；堆焊步骤；复合直管检测步骤；镗削焊层步骤；堆焊层检测步骤；热煨弯管步骤；二次水压复合步骤；复合弯管检测步骤；修端步骤；酸洗钝化步骤；管端保护步骤。本发明在利用热煨弯管的方法制成双金属机械复合弯管后，对管内进行二次的水压复合处理，使折弯处分离的部分重新达到紧密贴合的状态，以形成二次复合，从而制备出性能更良好、使用寿命更长的机械复合弯管；另外，在制管过程中穿插各种检验手段，保证所生产的双金属机械复合管符合相关标准和客户要求。

Description

一种双金属机械复合弯管的制造工艺

技术领域

本发明涉及管道制造技术领域，具体涉及一种双金属机械复合弯管的制造工艺。

背景技术

双金属复合管一般是由外层的基材管层和内层的内衬管层复合而成，按其复合形式来划分，又可以分为冶金复合管和机械复合管两种。其中，双金属机械复合管是由碳钢管和不锈钢管(或耐蚀合金管)按机械装配的方式复合而成，它结合了基体碳钢管力学性能优良和内衬不锈钢或耐蚀合金管耐蚀性能好的优点，适用于高温、高压环境下输送酸性介质。相比冶金复合管，机械复合管制造成本低，性价比好，在石油、天然气和化工等领域得到越来越广泛的应用。而弯管是将不在同一条直线上的两根管相互连通的管件，是管道连接中不可或缺的基本原件，通常是将直管进行折弯处理，使其配合生产要求。

虽然行业内已有工艺可以制备出直管形式的双金属机械复合管，但目前国内对弯管形式的双金属机械复合管的制造技术尚不成熟，这在很大程度上限制了机械复合管的推广应用。中国专利CN201710998518.2公开了一种2205/X65双金属冶金复合弯管的制造方法，但其应用的对象主要为冶金复合管。

对于双金属机械复合管，现有的简单做法一般是先制备出直管，再直接通过弯管处理得到弯管成品，两个步骤是相互分离的，工艺之间不存在着有机的结合。根据生产实践的经验发现，在这种弯管成品的折弯处，内衬层与基材层之间会产生一定程度的分离，不能较好地保持原有复合的紧贴状态，严重影响复合管的性能和使用寿命。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种双金属机械复合弯管的制造工艺，其可以制备出双金属机械复合弯管，使双金属机械复合弯管的内衬层和基材层能保持紧密贴合状态。

本发明采用以下技术方案来实现：

一种双金属机械复合弯管的制造工艺，所述双金属机械复合弯管包括内衬管、基材管以及堆焊层，所述内衬管嵌套在所述基材管的内部，所述基材管的两端的内表面设置有一段堆焊层，所述堆焊层与所述内衬管的内表面齐平，所述双金属机械复合弯管的制造工艺包括有：预处理步骤，所述基材管为碳钢材质，对所述基材管的内表面喷砂处理使其毛化；所述内衬管为不锈钢或耐蚀合金材质，对所述内衬管的外表面进行除油、除水以保证清洁；装配步骤，将所述内衬管以机械装配的方式套设于所述基材管内，制成套管；首次水压复合步骤，在所述套管的两个端部上均焊接上带通水口的封头；往所述内衬管中注入氯离子含量不超过30ppm的高压水，再进行排水以卸去水压，使所述内衬管与所述基材管之间紧密贴合以完成复合；后将封头锯除；镗削管端步骤，用镗刀对所述套管两端进行镗削；堆焊步骤，在镗削段上堆焊镍基合金，使所述内衬管和所述基材管在端部形成冶金结合，制成复合直管；热煨弯管步骤，把复合直管安装到弯管机上，在所述内衬管受惰性气体保护条件下采用电感应加热方法对其热煨弯制，并利用冷却剂将其迅速冷却，制成热煨弯管；二次水压复合步骤，在所述热煨弯管的两端再次焊接封头，往所述内衬管中注入氯离子含量不超过30ppm的高压水，再进行排水以卸去水压，使所述基材管和所述内衬管在折弯处产生分离的部分再次紧密贴合，形成二次复合；后将封头锯除，得到复合弯管。

进一步地，在所述首次水压复合步骤和所述镗削管端步骤之间，还包括内衬管检测步骤：利用内窥镜检查所述内衬管内表面的光整度，利用测真空度装置检查所述内衬管是否存在贯穿性缺陷。

进一步地，在所述内衬管检测步骤和所述镗削管端之间，还包括管端尺寸检测步骤：检查所述套管的管端的椭圆度，对超差的管端进行矫圆。

进一步地，在所述堆焊步骤和所述热煨弯管步骤之间，还包括复合直管检测步骤：对所述复合直管进行静水压检验、管端尺寸检验和堆焊层X射线探伤。

进一步地，在所述复合直管检测步骤和所述热煨弯管步骤之间，还包括镗削堆焊层步骤：.对检验合格的所述复合直管用仿形刀镗削管端堆焊层，使所述堆焊层表面与所述内衬管的内表面齐平。

进一步地，在所述镗削堆焊层步骤和所述热煨弯管步骤之间，还包括堆焊层检测步骤：对镗削加工后的堆焊层进行超声探伤和渗透探伤。

进一步地，在所述二次水压复合步骤后，还包括复合弯管检测步骤：利用测真空度装置检查内衬管是否存在贯穿性缺陷，对所述复合弯管进行静水压试验。

进一步地，在所述复合弯管检测步骤后，还包括修端步骤：利用钢管修端机对所述复合弯管进行修端，加工出可用于现场施焊的坡口形式。

进一步地，在所述修端步骤后，还包括酸洗钝化步骤：利用不锈钢钝化膏对管端堆焊层进行酸洗钝化处理。

进一步地，在所述酸洗钝化步骤后，还包括管端保护步骤：在所述复合弯管的管端套上保护套，至此完成双金属机械复合弯管的制造过程。

相比现有技术，本发明能达到的有益效果为：在利用热煨弯管的方法制成双金属机械复合弯管后，对管内进行二次的水压复合处理，使折弯处分离的部分重新达到紧密贴合的状态，以形成二次复合，从而制备出性能更良好、使用寿命更长的机械复合弯管。

附图说明

图1为双金属机械复合弯管的剖视图；

图2为双金属机械复合弯管在镗削管端步骤后的管端局部示意图；

图3为双金属机械复合弯管带封头的示意图。

图4为双金属机械复合弯管的制造工艺的流程图。

图中：1、基材管；2、内衬管；3、堆焊层；4、封头。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明公开了一种双金属机械复合弯管的制造工艺，按照此方法制造出的弯管既可解决石油天然气输送管道内部防腐问题，又具有较高的强度，结合了基体碳钢管力学性能优良和内衬不锈钢或耐蚀合金管耐蚀性能好的优点，适用于高温、高压环境下输送酸性介质。

参阅图1，这种双金属机械复合弯管包括基材管1、内衬管2和堆焊层3，其结构为：所述内衬管嵌套在所述基材管的内部，所述基材管的两端的内表面设置有一段堆焊层，所述堆焊层与所述内衬管的内表面齐平。

其中，基材管1为无缝钢管，材质为力学性能优良的碳钢；内衬管2为无缝管或焊管，材料为奥氏体不锈钢或耐蚀合金。具体地，在一种实施方式中，基体管1外径为Φ210～230mm，壁厚为10～12mm，内衬管2外径为Φ185～205mm，壁厚为3.0mm。

具体地，参阅图4，这种双金属机械复合弯管的制造工艺包括以下步骤：

预处理步骤，对基材管1和内衬管2进行表面的预处理：对碳钢材质的基材管1的内表面进行喷砂处理使其毛化，对不锈钢或耐蚀合金材质的内衬管2外表面进行除油、除水以保证清洁；

装配步骤：表面处理后，将内衬管2以机械装配的方式套设在基材管1内，制成套管；

首次水压复合步骤，对套管进行第一次的水压复合处理，也称内胀处理：往套管的两端部上均焊接上封头4，封头4上带有用于进水或出水的通水口；通过封头4往内衬管2中注入氯离子含量不超过30ppm的高压水，使基材管1和内衬管2直径增加，产生弹塑性变形，然后进行排水，卸去水压后，由于基材管1的回弹量大于内衬管2的回弹量，内外层金属管将紧密贴合，形成双金属机械复合管；后锯掉复合管两端的封头4；

内衬管检测步骤：先利用内窥镜检查内衬管2内表面的光整度(内窥检查)；再利用测真空度装置检查内衬管2是否存在贯穿性缺陷(内层连续性检验)；

管端尺寸检测步骤：检测套管管端的椭圆度，对超差的管端进行矫圆，合格的套管进入下一个步骤；

镗削管端步骤：椭圆度合格的进入到镗管端工序，对内衬管2的内侧开始镗削；镗削后的管端如图3所示；

堆焊步骤：参阅图2和图3，在A区域的镗削段上堆焊镍基合金，使内衬管2和基材管1在端部形成冶金结合，制成复合直管，堆焊层3即可将内衬管2和基材管1之间的缝隙密封，后续二次水压复合时，高压水不容易进入该缝隙内；具体地，A区域的宽度为80～100mm，堆焊完成后，堆焊层3的外侧预留有一定长度的基材管1段，用于后续二次焊接封头；

复合直管检测步骤：堆焊完成后，对复合直管进行静水压检验、管端尺寸检验和堆焊层3X射线探伤；其中，管端尺寸检验的方法与上述的管端尺寸检测步骤一致，对检测不合格的管需要将其重新返回到矫圆工序，具体参阅图4；

镗削焊层步骤：对检验合格的复合直管用仿形刀镗削管端堆焊层3，使堆焊层3表面与内衬管2的内表面齐平；

堆焊层检测步骤：对镗削后的堆焊层3进行超声探伤(UT)和渗透探伤(PT)；

热煨弯管步骤：把复合直管安装到弯管机上，在内衬管2受惰性气体保护条件下采用电感应加热方法对其热煨弯制，并利用冷却剂将其迅速冷却，制成热煨弯管；此时，基材管1和内衬管2在折弯处容易产生分离；

二次水压复合步骤，对复合弯管进行第二次的水压复合处理(二次内胀处理)：参阅图3，在热煨弯管的两端(具体为突出于堆焊层3外侧的基材管1段)上再次焊接封头4，往内衬管2中注入氯离子不超过300ppm的高压水，使基材管1和内衬管2直径增加，产生弹塑性变形，然后进行排水，卸去水压后，由于基材管1的回弹量大于内衬管2的回弹量，使基材管1和内衬管2在折弯处产生分离的部分将再次紧密贴合；沿图3中的B截面锯掉封头4，使封头4以及突出的基材管1段被切去、堆焊层3被保留，得到复合弯管；

复合弯管检测步骤：对内衬管2进行内层连续性试验，即利用测真空度装置检查内衬管2是否存在贯穿性缺陷；再对复合弯管进行静水压试验；

修端步骤：利用钢管修端机对复合弯管进行修端，加工出可用于现场施焊的坡口形式；

酸洗钝化步骤：利用不锈钢钝化膏对管端堆焊层3进行酸洗钝化处理；

管端保护步骤：在复合弯管的管端套上保护套。

至此，完成本发明所需要制备的双金属机械复合弯管。

从上述实施例的详细阐述中可以知道，本发明在利用热煨弯管的方法制成双金属机械复合弯管后，对管内进行二次的水压复合处理(内胀处理)，使折弯处分离的部分重新达到紧密贴合的状态，以形成二次复合，从而制备出性能更良好、使用寿命更长的机械复合弯管；另外，在制管过程中穿插各种检验手段，保证所生产的双金属机械复合管符合相关标准和客户要求。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双金属机械复合弯管的制造工艺，所述双金属机械复合弯管包括内衬管、基材管以及堆焊层，所述内衬管嵌套在所述基材管的内部，所述基材管的两端的内表面设置有一段堆焊层，所述堆焊层与所述内衬管的内表面齐平，其特征在于，所述双金属机械复合弯管的制造工艺包括有：

预处理步骤，所述基材管为碳钢材质，对所述基材管的内表面喷砂处理使其毛化；所述内衬管为不锈钢或耐蚀合金材质，对所述内衬管的外表面进行除油、除水以保证清洁；

装配步骤，将所述内衬管以机械装配的方式套设于所述基材管内，制成套管；

首次水压复合步骤，在所述套管的两个端部上均焊接上带通水口的封头；往所述内衬管中注入氯离子含量不超过30ppm的高压水，再进行排水以卸去水压，使所述内衬管与所述基材管之间紧密贴合以完成复合；后将封头锯除；

镗削管端步骤，用镗刀对所述套管两端进行镗削；

堆焊步骤，在镗削段上堆焊镍基合金，使所述内衬管和所述基材管在端部形成冶金结合，制成复合直管；

热煨弯管步骤，把复合直管安装到弯管机上，在所述内衬管受惰性气体保护条件下采用电感应加热方法对其热煨弯制，并利用冷却剂将其迅速冷却，制成热煨弯管；

二次水压复合步骤，在所述热煨弯管的两端再次焊接封头，往所述内衬管中注入氯离子含量不超过30ppm的高压水，再进行排水以卸去水压，使所述基材管和所述内衬管在折弯处产生分离的部分再次紧密贴合，形成二次复合；后将封头锯除，得到复合弯管。

2.如权利要求1所述的双金属机械复合弯管的制造工艺，其特征在于，在所述首次水压复合步骤和所述镗削管端步骤之间，还包括内衬管检测步骤：利用内窥镜检查所述内衬管内表面的光整度，利用测真空度装置检查所述内衬管是否存在贯穿性缺陷。

3.如权利要求2所述的双金属机械复合弯管的制造工艺，其特征在于，在所述内衬管检测步骤和所述镗削管端之间，还包括管端尺寸检测步骤：检查所述套管的管端的椭圆度，对超差的管端进行矫圆。

4.如权利要求1所述的双金属机械复合弯管的制造工艺，其特征在于，在所述堆焊步骤和所述热煨弯管步骤之间，还包括复合直管检测步骤：对所述复合直管进行静水压检验、管端尺寸检验和堆焊层X射线探伤。

5.如权利要求4所述的双金属机械复合弯管的制造工艺，其特征在于，在所述复合直管检测步骤和所述热煨弯管步骤之间，还包括镗削堆焊层步骤：.对检验合格的所述复合直管用仿形刀镗削管端堆焊层，使所述堆焊层表面与所述内衬管的内表面齐平。

6.如权利要求5所述的双金属机械复合弯管的制造工艺，其特征在于，在所述镗削堆焊层步骤和所述热煨弯管步骤之间，还包括堆焊层检测步骤：对镗削加工后的堆焊层进行超声探伤和渗透探伤。

7.如权利要求1所述的双金属机械复合弯管的制造工艺，其特征在于，在所述二次水压复合步骤后，还包括复合弯管检测步骤：利用测真空度装置检查内衬管是否存在贯穿性缺陷，对所述复合弯管进行静水压试验。

8.如权利要求7所述的双金属机械复合弯管的制造工艺，其特征在于，在所述复合弯管检测步骤后，还包括修端步骤：利用钢管修端机对所述复合弯管进行修端，加工出可用于现场施焊的坡口形式。

9.如权利要求8所述的双金属机械复合弯管的制造工艺，其特征在于，在所述修端步骤后，还包括酸洗钝化步骤：利用不锈钢钝化膏对管端堆焊层进行酸洗钝化处理。

10.如权利要求9所述的双金属机械复合弯管的制造工艺，其特征在于，在所述酸洗钝化步骤后，还包括管端保护步骤：在所述复合弯管的管端套上保护套，至此完成双金属机械复合弯管的制造过程。