CN111716745A - 双金属胶合复合管的制备方法 - Google Patents

双金属胶合复合管的制备方法 Download PDF

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Abstract

双金属胶合复合管的制备方法，包括以下步骤：S1：对衬管外表面以及基管内表面进行去污除锈处理；S2：在衬管外表面或者基管内表面或者衬管外表面及基管内表面上涂覆粘合剂；S3：将衬管嵌套进基管中并进行加压，使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管；S4：清除复合管的衬管端部及该衬管端部处的粘合剂，并且清理剩余衬管和基管之间10‑30mm深的粘合剂；S5：对复合管端部进行堆焊处理，使得衬管和基管相连接；S6：对复合管进行加热处理。本发明制备的复合管，粘合剂的粘合力强度好，产品制备合格率高。

Description

双金属胶合复合管的制备方法
双金属胶合复合管的制备方法
技术领域
本发明涉及双金属复合管制备领域，尤其涉及双金属胶合复合管的制备方法。
背景技术
双金属复合管是由两种不同材质的金属管材构成，包括内部衬管和外部基管。其中衬管主要承受腐蚀，通常为不锈钢、镍基合金等耐蚀合金；基管用于保持复合管强度，通常为碳钢。管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合的新型管材。该类产品一般用于油气的集输领域，适合在沙漠、海洋等环境中铺设。
常见的产品分为两类，分别是用冶金方法制备的内覆复合管，以及用机械方法制备的衬里复合管。这两类产品各有优缺点，内覆复合管基管和衬管（覆层）之间的结合力很强、应用范围广，但制造成本较高；衬里复合管的制造成本相对较低，但衬管与基管之间的结合力很弱，弯曲曲率很小，只适合用于直线铺设的管道。
双金属胶合复合管是机械复合管的一种新型衍生产品，采用有机物材料作为填充介质和粘合剂，与外层基管、内层衬管形成夹层结构，当管道内输送压力发生变化，有机物粘合层可以降低内层衬管因压力变化而产生的塌陷风险。
而双金属胶合复合管制备时的有机物的粘合力强度、施工工艺及产品的合格率是需要重点考虑的因素。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供双金属胶合复合管的制备方法，粘合剂的粘合力强度好，产品制备合格率高。
双金属胶合复合管的制备方法，包括以下步骤：
S1：对衬管外表面以及基管内表面进行去污除锈处理；
S2：在衬管外表面或者基管内表面或者衬管外表面及基管内表面上涂覆粘合剂；
S3：将衬管嵌套进基管中并进行加压，使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管；
S4：清除复合管的衬管端部及该衬管端部处的粘合剂，并且清理剩余衬管和基管之间10-30mm深的粘合剂；
S5：对复合管端部进行堆焊处理，使得衬管和基管相连接；
S6：对复合管进行加热处理。
本方法，能够顺利完成复合管的制备，且其中，通过清除复合管的衬管端部及该衬管端部处的粘合剂，并且清理剩余衬管和基管之间10-30mm深的粘合剂，形成10-30mm的无胶区，无胶区可以大幅度降低粘合剂因高温焊接而产生热膨胀、气化等问题，减少焊缝出现气孔、裂纹等质量问题，保证产品制造合格率，同时也能防止粘合剂因热分解而丧失粘性以及高温碳化等问题的发生，保证粘合剂的粘合力强度。
作为粘合剂的其中之一优选方式，所述粘合剂为常温下呈固态的固态粘合剂。目前，行业中为了提高双金属复合管的制备效率，采用的粘接剂通常为液体状的粘接剂，可直接涂覆，方便快捷。而本申请中，优选采用固态粘合剂，固态粘合剂在加热变为液体涂覆在管壁上后，其复合后在降温过程中能够快速凝固，减少粘合剂以液态形式存在的时间，降低了液态状态下的粘合剂因流淌对粘合剂厚度所造成的影响，能够保证涂覆处的粘合剂厚度的均匀性以及涂覆处抗拉强度的均匀性，提高产品制备的合格率。
进一步地，所述固态粘合剂为环氧酯类、聚乙烯类、聚丙烯类的粘合剂。此类粘合剂，抗腐蚀性好，在衬管发生腐蚀的情况下，避免输送介质腐蚀基管，防止复合管泄露、污染环境。另外，此类粘合剂，抗高温，管道承受温度可以较高，因此，采用此类粘合剂制备而成的双金属胶合复合管，能够大大拓宽其应用领域。另外，正是由于此类粘合剂的抗高温性，所以，在步骤S6中加热处理时出现因操作失误或者设备失灵等原因造成局部加热温度过高时，也不会损害粘合剂的性能，进一步提高产品制备的合格率。
优选的，当固态粘合剂为环氧树脂粘合剂时，步骤S6中的加热温度为140℃-180℃且复合管保温10-60分钟后冷却。
优选的，当固态粘合剂为聚乙烯粘合剂时，步骤S6中的加热温度为160℃~260℃且复合管保温5-30分钟后冷却。
优选的，步骤S4中，粘合剂的清除长度为10~30mm。清除合理长度的粘合剂，能够保证堆焊时对粘合剂的影响。
作为粘合剂的另一优选方式，所述粘合剂为丙烯酸酯粘合剂。
由于在加压形成复合管后，衬管和基管都会发生一定程度的回弹，为了保证复合管结构的稳定性，优选的，步骤S4，在清除复合管的衬管端部及衬管端部与基管之间的粘合剂之前，先静置2~48h。
优选的，步骤S3，通过水压复合方式使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管。
进一步地，在进行水压复合之前，对衬管以及基管端部进行封焊。通过对衬管以及基管端部的封焊，防止水进入到衬管与基管之间的空间中，提升了产品的制造合格率。
优选的，步骤S1中，基管端部设置有上下两个排气孔。在加压过程能够及时排出衬管与基管之间的空气，保证产品制造的合格率。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1：本发明，能够顺利完成复合管的制备，且其中，通过清除复合管的衬管端部及该衬管端部处的粘合剂，并且清理剩余衬管和基管之间10-30mm深的粘合剂，形成10-30mm的无胶区，无胶区可以大幅度降低粘合剂因高温焊接而产生热膨胀、气化等问题，减少焊缝出现气孔、裂纹等质量问题，保证产品制造合格率，同时也能防止粘合剂因热分解而丧失粘性以及高温碳化等问题的发生，保证粘合剂的粘合力强度；
2：本发明，采用固态粘合剂，提高复合管制备的合格率；
3：本发明，采用环氧酯类、聚乙烯类、聚丙烯类的等抗高温的固体粘合剂，不仅制备而成的双金属胶合复合管，可承受温度较高，应用领域更宽广，而且能够在步骤S6中加热处理时出现因操作失误或者设备失灵等原因造成局部加热温度过高时，也不会损害粘合剂的性能，进一步提高产品制备的合格率。
具体实施方式
实施例1：制造一款L450/316L胶合复合管，基管选用L450碳钢管，外径为219mm，壁厚为12mm，衬管选用316L不锈钢管，外径为194mm，壁厚为3mm，根据标准CJ/T 192-2004查知，此类复合管的工作压力不大于2MP。首先，对衬管外表面以及基管内表面进行去污除锈处理，具体可以采用喷沙、磨抛、高压气枪清洁等物理去污除锈方法，还可以采用、还原性气氛除氧化物、碱洗除油、酸洗除锈等化学去污除锈方法。然后，以热熔挤出涂覆方式在衬管外表面或者基管内表面或者衬管外表面及基管内表面上涂覆环氧树脂类（此处，大分子量的环氧树脂粘合剂在常温下呈固态或高粘态）。涂覆之后直接将不锈钢管伸入碳钢管套合，之后对衬管内壁进行施压使得使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管。之后对管端进行切头并车削部分衬管，用激光清理剩余衬管和基管之间10-30mm深的粘合剂，形成10-30mm的无胶区域。无胶区可以大幅度降低粘合剂因高温焊接而产生热膨胀、气化等问题，减少焊缝出现气孔、裂纹等质量问题，保证产品制造合格率，同时也能防止粘合剂因热分解而丧失粘性以及高温碳化等问题的发生，保证粘合剂的粘合力强度。本实施例中清理出15mm左右深的粘合剂，然后在复合管管端采用堆焊工艺，用ER316L焊条将不锈钢衬管和碳钢基管焊合。将胶合复合管缓慢升温至140℃-180℃，保温10-60分钟后冷却。对胶合部位取样，使用CJ/T 192-2004测得碳钢和不锈钢内衬胶合部位之间的结合强度为7.9MPa，符合要求。另外，对于环氧树脂类的固态粘合剂而言，其复合后在降温过程中能够快速凝固，减少粘合剂以液态形式存在的时间，降低了液态状态下的粘合剂因流淌对粘合剂厚度所造成的影响，能够保证涂覆处的粘合剂厚度的均匀性以及涂覆处抗拉强度的均匀性，提高产品制备的合格率。此外，此类粘合剂抗高温，采用此类粘合剂制备而成的双金属胶合复合管，可承受温度较高，能够大大拓宽其应用领域。另外，正是由于此类粘合剂的抗高温性，所以，在步骤S6中加热处理时出现因操作失误或者设备失灵等原因造成局部加热温度过高时，也不会损害粘合剂的性能，进一步提高产品制备的合格率。
由于在加压形成复合管后，衬管和基管都会发生一定程度的回弹，为了保证复合管结构的稳定性，进一步的，在清除复合管端部衬管与基管之间的粘合剂之前，先静置2~48h，并且正是由于采用了常温下能够快速凝固的固态粘合剂，粘合剂在凝固后，衬管和基管的回弹对粘合剂厚度层的影响微乎其微。
为了在复合过程中能够及时排出衬管与基管之间的空气，保证产品制造的合格率，基管端部设置有上下两个排气孔。
本实施例的制备方法中，具体采用了水压复合的方式使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管。同时为了防止水渗入到衬管与基管之间的空间中，提升产品的制造合格率，在进行水压复合之前，对衬管以及基管端部进行封焊。
实施例2：制造一款L245/316L胶合复合管，基管选用L245碳钢管，外径为114mm，壁厚为12mm，衬管选用316L不锈钢管，外径为107mm，壁厚为3mm，根据标准CJ/T 192-2004查知，此类复合管的工作压力不大于2MP。首先，对衬管外表面以及基管内表面进行去污除锈处理，具体可以采用喷沙、磨抛、高压气枪清洁等物理去污除锈方法，还可以采用、还原性气氛除氧化物、碱洗除油、酸洗除锈等化学去污除锈方法。然后，以热涂覆工艺在衬管外表面或者基管内表面或者衬管外表面及基管内表面上涂覆聚乙烯粘合剂（此处，聚乙烯粘合剂在常温下呈固态），并可使用干燥压缩空气使其快速冷却固化。涂覆之后直接将不锈钢管伸入碳钢管套合，之后对衬管内壁进行施压使得使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管。之后对管端进行切头并车削部分衬管，用激光清理剩余衬管和基管之间10-30mm深的粘合剂，形成10-30mm的无胶区，由于无胶区中无粘合剂，可以大幅度降低粘合剂因高温焊接而产生热膨胀、气化等物理性变化问题，降低焊缝出现气孔、裂纹等质量问题，保证产品制造合格率，同时也能防止粘合剂因高温失去粘合剂本身粘性的问题的发生以及因高温出现碳化等问题的发生，保证粘合剂的粘合力强度。本实施例中清理出15mm左右深的粘合剂，然后在复合管管端采用堆焊工艺，用ER316L焊条将不锈钢衬管和碳钢基管焊合。将胶合复合管加热至160℃~260℃保温5-30分钟后冷却。对胶合部位取样，使用CJ/T 192-2004测得碳钢和不锈钢内衬胶合部位之间的结合强度为5.1MPa，符合要求。另外，对于聚乙烯类的固态粘合剂而言，其复合后在降温过程中能够快速凝固，减少粘合剂以液态形式存在的时间，降低了液态状态下的粘合剂因流淌对粘合剂厚度所造成的影响，能够保证涂覆处的粘合剂厚度的均匀性以及涂覆处抗拉强度的均匀性，提高产品制备的合格率。此外，此类粘合剂抗高温，采用此类粘合剂制备而成的双金属胶合复合管，可承受温度较高，能够大大拓宽其应用领域。另外，正是由于此类粘合剂的抗高温性，所以，在步骤S6中加热处理时出现因操作失误或者设备失灵等原因造成局部加热温度过高时，也不会损害粘合剂的性能，进一步提高产品制备的合格率。
由于在加压形成复合管后，衬管和基管都会发生一定程度的回弹，为了保证复合管结构的稳定性，进一步的，在清除复合管端部衬管与基管之间的粘合剂之前，先静置2~48h，并且正是由于采用了常温下能够快速凝固的固态粘合剂，粘合剂在凝固后，衬管和基管的回弹对粘合剂厚度层的影响微乎其微。
为了在复合过程中能够及时排出衬管与基管之间的空气，保证产品制造的合格率，基管端部设置有上下两个排气孔。
本实施例的制备方法中，具体采用了水压复合的方式使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管。同时为了防止水渗入到衬管与基管之间的空间中，提升产品的制造合格率，在进行水压复合之前，对衬管以及基管端部进行封焊。
实施例3：制造一款L450/316L胶合复合管，基管选用L450碳钢管，外径为219mm，壁厚为12mm，衬管选用316L不锈钢管，外径为219mm，壁厚为3mm，根据标准CJ/T 192-2004查知，此类复合管的工作压力不大于2MP。以刷涂覆方式在衬管外表面或者基管内表面或者衬管外表面及基管内表面上涂覆丙烯酸酯粘合剂（常温下为液态），涂覆之后直接将不锈钢管伸入碳钢管套合，之后对衬管内壁进行施压使得使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管。之后对管端进行切头并车削部分衬管，用激光清理剩余衬管和基管之间10-30mm深的粘合剂，形成10-30mm的无胶区。由于无胶区中无粘合剂，可以大幅度降低粘合剂因高温焊接而产生热膨胀、气化等物理性变化问题，降低焊缝出现气孔、裂纹等质量问题，保证产品制造合格率，同时也能防止粘合剂因高温失去粘合剂本身粘性的问题的发生以及因高温出现碳化等问题的发生，保证粘合剂的粘合力强度。本实施例中清理出15mm左右深的粘合剂，然后在复合管管端采用堆焊工艺，用ER316L焊条将不锈钢衬管和碳钢基管焊合。对胶合部位取样，使用CJ/T 192-2004测得碳钢和不锈钢内衬胶合部位之间的结合强度为2.5MPa，符合要求。
由于在加压形成复合管后，衬管和基管都会发生一定程度的回弹，为了保证复合管结构的稳定性，进一步的在清除复合管端部衬管与基管之间的粘合剂之前，先静置2~48h，对于丙烯酸酯类的液态粘合剂，其凝固过程中粘合面需要保持相对固定，这也是复合管水压之后必须静置一段时间的另一原因。
为了在复合过程中能够及时排出衬管与基管之间的空气，保证产品制造的合格率，基管端部设置有上下两个排气孔。
本实施例的制备方法中，具体采用了水压复合的方式使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管。同时为了防止水渗入到衬管与基管之间的空间中，提升产品的制造合格率，在进行水压复合之前，对衬管以及基管端部进行封焊。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.双金属胶合复合管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对衬管外表面以及基管内表面进行去污除锈处理；
S2：在衬管外表面或者基管内表面或者衬管外表面及基管内表面上涂覆粘合剂；
S3：将衬管嵌套进基管中并进行加压，使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管；
S4：清除复合管的衬管端部及该衬管端部处的粘合剂，并且清理剩余衬管和基管之间10-30mm深的粘合剂；
S5：对复合管端部进行堆焊处理，使得衬管和基管相连接；
S6：对复合管进行加热处理。
2.根据权利要求1所述的双金属胶合复合管的制备方法，其特征在于，步骤S3，通过水压复合方式使基管、粘合剂、衬管紧密贴合在一起，形成复合管。
3.根据权利要求2所述的双金属胶合复合管的制备方法，其特征在于，在进行水压复合之前，对衬管以及基管端部进行封焊。
4.根据权利要求1所述的双金属胶合复合管的制备方法，其特征在于，步骤S4，在清除复合管的衬管端部及衬管端部与基管之间的粘合剂之前，先静置2~48h。
5.根据权利要求1所述的双金属胶合复合管的制备方法，其特征在于，步骤S1中，基管端部设置有上下两个排气孔。
6.根据权利要求1所述的双金属胶合复合管的制备方法，其特征在于， 所述粘合剂为常温下呈固态的固态粘合剂。
7.根据权利要求6所述的双金属胶合复合管的制备方法，其特征在于，所述固态粘合剂为环氧酯类、聚乙烯类、聚丙烯类的粘合剂。
8.根据权利要求7所述的双金属胶合复合管的制备方法，其特征在于，当固态粘合剂为环氧树脂粘合剂时，步骤S6中的加热温度为140℃-180℃且复合管保温10-60分钟后冷却。
9.根据权利要求7所述的双金属胶合复合管的制备方法，其特征在于，当固态粘合剂为聚乙烯粘合剂时，步骤S6中的加热温度为160℃~260℃且复合管保温5-30分钟后冷却。
10.根据权利要求1所述的双金属胶合复合管的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为丙烯酸酯粘合剂。
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