CN116214090A - 一种耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺 - Google Patents

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张振民
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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，包括如下步骤：a、原料准备；b、直管扩管；c、内覆层堆焊；d、内覆层检验；e、弯制；f、热处理；g、水压试验；h、表面处理；i：坡口加工；j：标识；k：成品检测。本发明制得的复合弯管适用于水下2000米深水域，强度高，耐腐蚀性好，使用寿命长。

Description

一种耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺
技术领域
本发明涉及一种应用于小弯曲半径的耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺。
背景技术
全球能源供需日趋紧张，陆地油气资源经多年开采逐渐枯竭，丰富的油气资源蕴藏于占70%以上地球面积的海底。尤其是超深海域，蕴藏年代久远，油气品质较高，但同时也显现出高硫化氢富含特性。
海底管道是通过密闭的管道在海底连续地输送大量油（气）的管道，是海上油（气）田开发生产系统的主要组成部分，也是快捷、安全和经济可靠的海上油气运输方式。
海底管道的优点是可以连续输送，几乎不受环境条件的影响，不会因海上储油设施容量限制或穿梭油轮的接运不及时而迫使油田减产或停产。故输油效率高，运油能力大。另外海底管道铺设工期短，投产快，管理方便和操作费用低。
缺点是：
1、管道处于海底，多数又需要埋设于海底土中一定深度，检查和维修困难，某些处于潮差或波浪破碎带的管段（尤其是立管），受风浪、潮流等气候影响较大，有时可能被海中漂浮物和船舶撞击或抛锚遭受破坏。
2、施工投资大：在一般海域中铺设一条中等口径的海洋管道需要一支由铺管船、开沟船和辅助作业的拖船组成庞大的专业船队。此外，还需要供应材料、设备和燃料的船只等。租用专业船队的费用是海洋管道施工中的主要费用。
3、施工质量要求高：不论是在施工期间或投产以后，海洋管道若发生事故，其维修比陆上管道维修困难得多，海洋管道施工要确保质量。
4、施工环境多变：海况变化剧烈而迅速，如风浪过大，施工船队难以保持稳定。在这种情况下，往往须将施工的管道下放到海底，待风浪过后再恢复施工。
5、施工组织复杂：海洋管道施工中，管道的预制，船队的配件、燃料和淡水的供应等，都需要依靠岸上的基地；船队位置和移动方向的确定，也是依靠岸上基地的电台给予紧密配合。因此海洋管道施工具有海陆联合组织施工的特点。
对输送具有腐蚀性烃类的管道系统应进行内腐蚀控制。对海底管道来讲，内腐蚀控制的方式有利用缓蚀剂，加腐蚀余量，内涂层，采用耐腐蚀管材。
内防腐的方案是根据所输送介质的性质确定的，这些性质包括油、气、水的比例；含盐量、细菌含量、水的pH值；腐蚀气体的含量；固体含量及其流动特性；温度和压力。
弯管属于海底管道的重要零部件，适用于水下2000米深水域，耐腐蚀小弯曲半径机械工程用合金材料复合弯管产品，其制造工艺国内尚无成熟经验。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，制得的复合弯管适用于水下2000米深水域，强度高，耐腐蚀性好，使用寿命长。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，包括如下步骤：
a、原料准备：选用的直管通过预留工艺延长至120mm；
b、直管扩管：直管采用扩管工艺定外径、壁厚；
c、内覆层堆焊：在直管的内壁进行内覆层堆焊；
d、内覆层检验：对直管的内覆层焊后检验，达到要求参数后进行下道工序；
e、弯制：采用中频感应加热对直管进行弯制；
f、热处理：对弯制后的弯管进行热处理；
g、水压试验：对热处理后的弯管进行水压试验，达到要求参数后进行下道工序；
h、表面处理：对弯管表面进行打磨抛光、喷砂，对内覆层进行酸洗钝化处理；
i：坡口加工：对弯管指定位置进行坡口加工，以方便后续的焊接；
j：标识：按要求在弯管上进行标识处理；
k：成品检测：取样做理化实验，包括尺寸检验、无损检测，得到成品复合弯管，同时冷切割取样做力学性能、冲击韧性、材料硬度、金相分析、腐蚀试验，最后整理数据和提交实验报告。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤b中，扩管温度为700±20℃，推进速度为10±2.5mm/min。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤c中，采用GTAW自动氩弧热丝焊接方式，并保持焊接位置2G，焊丝采用1.2mm ErNiCrMo-3镍基焊丝，焊接3层，预热温度不小于10℃，层间温度控制不大于172℃，电流为180-220A，电压为10-15.5V，焊接速度为350-500mm/min，热输入量不大于0.51KJ/mm，内覆层厚度不小于4mm，距熔合线3mm以上位置焊接层铁含量不超5%，内覆层晶间腐蚀试验结果小于0.914mm/年或三氯化铁点腐蚀试验结果小于4g/m2。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤d中，检验包括堆焊内表面PT渗透检测、堆焊层厚度检测、超声波检测和PMI测试铁含量≤3%。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤e中，弯制温度为1000±20℃，推进速度为15±2.5mm/min。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤f中，热处理温度为870±10℃，保温1.5h后淬火；降温至660℃，保温2.5h后回火。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤k中，复合弯管由机械工程用合金材料UNSG41300 80K的直管和ERNiCrMo-3焊材堆焊复合，且减薄率为15%，壁厚27.5mm，内径ID要求95%通规通过，通规要求板厚6mm、间距1.5倍的内径ID组成。
本发明的有益效果是：本发明指出的一种耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，制得的复合弯管适用于水下2000米深水域，强度高，耐腐蚀性好，使用寿命长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明一种耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺一较佳实施例的复合弯管的结构示意图。
实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，图中，1是弯管，2是内覆层。
本发明实施例包括：
一种耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，包括如下步骤：
a、原料准备：选用的直管通过预留工艺延长至120mm；
b、直管扩管：直管采用扩管工艺定外径、壁厚，扩管温度为700±20℃，推进速度为10±2.5mm/min；
c、内覆层堆焊：在直管的内壁进行内覆层堆焊，采用GTAW自动氩弧热丝焊接方式，并保持焊接位置2G，焊丝采用1.2mm ErNiCrMo-3镍基焊丝，焊接3层，预热温度不小于10℃，层间温度控制不大于172℃，电流为180-220A，电压为10-15.5V，焊接速度为350-500mm/min，热输入量不大于0.51KJ/mm，内覆层厚度不小于4mm，距熔合线3mm以上位置焊接层铁含量不超5%，内覆层晶间腐蚀试验结果小于0.914mm/年或三氯化铁点腐蚀试验结果小于4g/m2；
d、内覆层检验：对直管的内覆层焊后检验，检验包括堆焊内表面PT渗透检测、堆焊层厚度检测、超声波检测和PMI测试铁含量≤3%，达到要求参数后进行下道工序；
e、弯制：采用中频感应加热对直管进行弯制，弯制温度为1000±20℃，推进速度为15±2.5mm/min；
f、热处理：对弯制后的弯管进行热处理，热处理温度为870±10℃，保温1.5h后淬火；降温至660℃，保温2.5h后回火；
g、水压试验：对热处理后的弯管进行水压试验，达到要求参数后进行下道工序；
h、表面处理：对弯管表面进行打磨抛光、喷砂，对内覆层进行酸洗钝化处理；
i：坡口加工：对弯管指定位置进行坡口加工，以方便后续的焊接；
j：标识：按要求在弯管上进行标识处理；
k：成品检测：取样做理化实验，包括尺寸检验、无损检测，得到成品复合弯管，同时冷切割取样做力学性能、冲击韧性、材料硬度、金相分析、腐蚀试验，最后整理数据和提交实验报告；
其中，复合弯管由机械工程用合金材料UNS G41300 80K的直管和ERNiCrMo-3焊材堆焊复合，且减薄率为15%，壁厚27.5mm，内径ID要求95%通规通过，通规要求板厚6mm、间距1.5倍的内径ID组成。
直管参数如下表所示：
Figure SMS_1
焊丝参数如下表所示：
Figure SMS_2
综上所述，本发明指出的一种耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，制得的复合弯管适用于水下2000米深水域，强度高，耐腐蚀性好，使用寿命长。
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它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，其特征在于，包括如下步骤：
a、原料准备：选用的直管通过预留工艺延长至120mm；
b、直管扩管：直管采用扩管工艺定外径、壁厚；
c、内覆层堆焊：在直管的内壁进行内覆层堆焊；
d、内覆层检验：对直管的内覆层焊后检验，达到要求参数后进行下道工序；
e、弯制：采用中频感应加热对直管进行弯制；
f、热处理：对弯制后的弯管进行热处理；
g、水压试验：对热处理后的弯管进行水压试验，达到要求参数后进行下道工序；
h、表面处理：对弯管表面进行打磨抛光、喷砂，对内覆层进行酸洗钝化处理；
i：坡口加工：对弯管指定位置进行坡口加工，以方便后续的焊接；
j：标识：按要求在弯管上进行标识处理；
k：成品检测：取样做理化实验，包括尺寸检验、无损检测，得到成品复合弯管，同时冷切割取样做力学性能、冲击韧性、材料硬度、金相分析、腐蚀试验，最后整理数据和提交实验报告。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，其特征在于，所述步骤b中，扩管温度为700±20℃，推进速度为10±2.5mm/min。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，其特征在于，所述步骤c中，采用GTAW自动氩弧热丝焊接方式，并保持焊接位置2G，焊丝采用1.2mmErNiCrMo-3镍基焊丝，焊接3层，预热温度不小于10℃，层间温度控制不大于172℃，电流为180-220A，电压为10-15.5V，焊接速度为350-500mm/min，热输入量不大于0.51KJ/mm，内覆层厚度不小于4mm，距熔合线3mm以上位置焊接层铁含量不超5%，内覆层晶间腐蚀试验结果小于0.914mm/年或三氯化铁点腐蚀试验结果小于4g/m2。
4.根据权利要求1所述的耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，其特征在于，所述步骤d中，检验包括堆焊内表面PT渗透检测、堆焊层厚度检测、超声波检测和PMI测试铁含量≤3%。
5.根据权利要求1所述的耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，其特征在于，所述步骤e中，弯制温度为1000±20℃，推进速度为15±2.5mm/min。
6.根据权利要求1所述的耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，其特征在于，所述步骤f中，热处理温度为870±10℃，保温1.5h后淬火；降温至660℃，保温2.5h后回火。
7.根据权利要求1所述的耐腐蚀机械工程用合金材料复合弯管的制造工艺，其特征在于，所述步骤k中，复合弯管由机械工程用合金材料UNS G41300 80K的直管和ERNiCrMo-3焊材堆焊复合，且减薄率为15%，壁厚27.5mm，内径ID要求95%通规通过，通规要求板厚6mm、间距1.5倍的内径ID组成。
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