CN203560610U

CN203560610U - 一种管端采用堆焊耐蚀合金层的机械复合管

Info

Publication number: CN203560610U
Application number: CN201320541448.5U
Authority: CN
Inventors: 杨忠文; 毕宗岳; 牛辉; 张万鹏; 刘海璋; 杨军; 赵红波; 张君; 刘斌; 牛爱军; 黄晓辉; 陈长青; 包志刚
Original assignee: Baoji Petroleum Steel Pipe Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; Baoji Petroleum Steel Pipe Co Ltd
Priority date: 2013-08-31
Filing date: 2013-08-31
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2023-08-31

Abstract

本实用新型公开了一种管端堆焊耐蚀合金的层状机械复合管，层状机械复合管由耐蚀合金内管和低碳钢外管构成，层状机械复合管的管端由耐蚀合金堆焊层构成。所述耐蚀合金内管内管壁厚为1mm～3mm，耐蚀合金内管外径为70mm～600mm;所述低碳钢外管壁厚为6mm～20mm，低碳钢外管外径为76mm～610mm。所述耐蚀合金内管与低碳钢外管为无缝管或除内毛刺的ERW焊接管。所述耐蚀合金堆焊层厚度为5～30mm。所述管端端面与管端面内部30mm范围内均为厚度大于5mm的耐蚀合金堆焊层。本实用新型的有益效果是，采用本实用新型及其制造方法，可以制造一种腐蚀严重地区油气集输管线，该方法对场地与技术无特殊要求，容易推广。

Description

一种管端采用堆焊耐蚀合金层的机械复合管

技术领域:

本实用新型属于油气输送钢管制造行业，涉及一种管端采用堆焊耐蚀合金层的机械复合管。

背景技术:

统计资料表明，2000年以来，我国每年腐蚀损失超过5000亿元，约占国民生产总值的5%，管道腐蚀在其中占到相当比例。发达国家的经验和统计数据显示，其中四分之一以上的锈蚀损失可以通过防腐蚀手段进行控制。只要采取有效的防腐蚀措施，就可以延长设备和装备的使用寿命，积极推广利用防腐蚀新设备、新技术、新工艺、新材料，我国至少可以减少腐蚀损失的30%，挽回损失数千亿元。

长期以来人们通过研究各种技术来防止流体对管道的腐蚀，比如使用耐腐蚀金属和非金属材料，在管道内涂、镀、渗、衬耐腐蚀层，在流体中添加缓蚀剂等等。不锈钢、镍基合金、钛合金等耐蚀合金管道因其具有优良的防腐性能和加工工艺性能，被大量应用于石油、化工、海洋等腐蚀性环境。但采用单一的耐蚀合金管道成本较高。例如，西气东输一线井口集输管道，由于气源含腐蚀介质严重，曾采用了11公里长的双相不锈钢材质，口径为508mm的集输管道，全部从国外进口，工程总造价约3.6亿。

如果采用不锈钢与管线钢复合制造钢管，就可以解决管道内部腐蚀问题。由于其内壁只有薄薄的覆层，成本也较低。同时，外层低碳钢或管线钢也可以提供管体所需的强度和韧性要求。层状结构双金属复合材料可以使强度、熔点、热膨胀系数差异极为悬殊的不同金属实现结合，集不同材料的优点于一身，充分发挥不同材料特性，极大地节约稀贵金属材料，降低设备的制造成本。

今后几年，市场对复合金属管道产品的需求将快速增加，仅我国石油工业年消耗石油钢管100余万吨，耗资100多亿元，其中50%以上的石油钢管基本处于强腐蚀环境中使用，即石油行业防腐管道的市场容量每年超过50亿元。我国含酸性气的油气田很多，如新疆塔里木、四川、中原都有不少油气田处于深井、高温、高压、高腐蚀的恶劣环境，每年需从日本、德国进口上万吨这些高合金材料。若采用不锈钢复合管，可停止进口，并节约大量资金。

复合管一般设计原则是基材满足管道设计允许应力，合金抵抗腐蚀或磨损等。其主要制造方法按界面结合程度分为冶金结合和机械结合两种方式。采用冶金结合的层状复合板为原料，通过冷成型后焊接的工艺制造层状双金属复合管，是一种灵活、低成本的方法。它先将两种不同材质的板坯用超大功率热轧机进行热复合，然后用UO或JCO工艺卷成管坯，再进行纵缝焊接。相对于扩径复合管和爆炸复合管，采用焊接工艺制备的层状双金属复合管，在二次成型加工、焊接及管体性能方面相对于其它工艺制造的复合管具有一定的优越性。但由于复层在钢管内部，对制造过程中的坡口加工、组对精度、焊接方法和焊接顺序等均有特殊的要求，同时对于不同的母材还要选择不同的焊接材料，焊接过程中对熔合比、热输入、层间温度等均有严格的要求，因而制造加工较难，成材率很低。

采用焊接管或无缝钢管，按要求尺寸将其同轴装配后，对内部加压使其贴合的方式制造的复合管是一种机械结合的复合管。这种管材制造方法简单，成材率高。但由于界面结合程度低，使其不适合再热加工。在对管件无变形要求，无高温环境的情况下，机械复合管完全能够满足使用需要。但大多数使用环境中，复合管都需要进行对接。无论采用丝扣、法兰还是焊接方式，机械复合管的对接都存在很多问题。

复合管采用焊接方式进行连接时，管与管之间的焊接属于异种金属的焊接，对于坡口加工有特殊要求。由于不锈钢与碳钢成分与性能差异大，在不锈钢与碳钢过渡部位容易出现裂纹和各种缺陷，对焊接工艺与技术要求很高，另外，内衬层与基层之间的分层也会成为裂纹的扩展源头。

本实用新型提供了一种管端采用堆焊耐蚀合金处理的内衬耐蚀合金机械复合管，将复合管管端堆焊一层耐蚀合金层，管端材质相当于单一材料的耐蚀合金管。采用这种堆焊耐蚀合金层管端的复合管进行对接时，焊接工艺相当于同种耐蚀合金材料的焊接，极大的降低了焊接工艺难度，提高了焊接成功率与接头质量。管端堆焊工序在生产线进行，避免了室外对于坡口加工和管端处理方面的高要求。管端堆焊工艺简单，适合在复合管生产线推广。制备的复合管性能满足腐蚀严重地区油气田集输管道的使用要求。

实用新型内容:

本实用新型提供了一种管端采用堆焊耐蚀合金层的机械复合管。采用本实用新型制造的内衬耐蚀合金复合管件，可以解决腐蚀严重地区油气集输管线的建设需要。

本实用新型选择经检验合格的无缝管或去除毛刺的ERW焊接管作用原料，根据尺寸要求，内层耐蚀合金管外径要小于外层碳钢管内径。将符合尺寸规格要求的内、外管同轴装配后，采用液压或机械扩径方式，使内管产生塑性变形，而外管变形量接近最大弹性变形，从而使内管外表面与外管内表面紧密结合。复合管制造程序完成后，切除管端一定尺寸并将管端进行适当处理后，堆焊一层耐蚀合金层。堆焊采用熔化极气体保护焊。堆焊完成后按要求对管端进行加工处理，经检测合格后复合管待用。

本实用新型所采用的技术方案如下:

一种管端堆焊耐蚀合金的层状机械复合管，层状机械复合管由耐蚀合金内管和低碳钢外管构成，层状机械复合管的管端由耐蚀合金堆焊层构成。

所述耐蚀合金内管内管壁厚为1mm～3mm，耐蚀合金内管外径为70mm～600mm；所述低碳钢外管壁厚为6mm～20mm，低碳钢外管外径为76mm～610mm。

所述耐蚀合金内管与低碳钢外管为无缝管或除内毛刺的ERW焊接管。

所述耐蚀合金堆焊层厚度为5～30mm。

所述管端端面与管端面内部30mm范围内均为厚度大于5mm的耐蚀合金堆焊层。

本实用新型的有益效果是，采用本实用新型及其制造方法，可以制造一种腐蚀严重地区油气集输管线，该方法对场地与技术无特殊要求，容易推广。

附图说明:

图1层状机械复合管的结构示意图;

图2内衬耐蚀合金复合管制造工艺流程;

图3管端切去内管一定尺寸后，堆焊前轴向截面示意图;

图4管端内部堆焊耐蚀合金层后加工处理方式示意图;

其中:1为耐蚀合金内管;2为低碳钢外管;3为耐蚀合金堆焊层。

具体实施方式:

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:

参见图1、2、3和4，一种管端堆焊耐蚀合金的层状机械复合管，复合管件由耐蚀合金内管和低碳钢外管构成，复合管件的管端为耐蚀合金堆焊层。

内管壁厚为1mm～3mm，内管外径为70mm～600mm;外管壁厚为6mm～20mm，外管外径为76mm～610mm。

耐蚀合金内管与低碳钢外管可为无缝管或除内毛刺的ERW焊接管，装配后采用液压或机械扩径工艺将内管与外管胀合在一起。

外管材质为低碳钢，其最小屈服强度为360MPa～621MPa。

管端堆焊层厚度为5～30mm。

堆焊完成后，采用机械加工对管端处理，处理后管端面与管端面内部30mm范围内均为厚度大于5mm的耐蚀合金堆焊层。

按图1流程进行钢管的制备。

(1)外管准备:

定尺切割:根据产品尺寸规格要求，将基管按一定长度进行切割;

内表面检查:严格检查基管内表面质量，以免存在影响内外管结合质量的缺陷;

内表面处理:对内表面进行抛丸处理;

吹洗烘干:对内表面地吹打烘干后待用。

(2)内衬管准备

制管:将不锈钢钢带卷制成管坯，采用TIG或等离子焊接方法进行焊接，严格控制焊缝质量与形貌，必要时进行修磨处理;

定尺切割:经检测合格的钢管按定尺要求进行切割;

表面处理:对不锈钢管进行酸洗处理，保证外表面质量;

清洗烘干:清洗钢管表面酸液，烘干待用;

(3)装配加工

内外管装配:将内管放入外管，根据工艺要求对管端进行封焊;

胀管工序:对装配好的管件采用液压或机械扩径方式，按设计计算压力值将内管进行膨胀，并与外管内表面紧密贴合;

静水压试验:按标准检验钢管耐压性能;

管端处理:这是本实用新型的关键工序。首先将胀管前封焊部位切除，然后采用机械加工方式将内管管端300mm～500mm范围内衬层去除，并继续将外管内表面去除1mm深度。采用熔化极气体保护焊，将去除内管位置的管端内部进行堆焊。管端内部堆焊完成后，对管端按要求进行处理，再在管端面堆焊相同与内部相同材料的耐蚀合金层。焊接材料与内管材质相同，并根据外管要求进行适当调整，以保证其与外管结合面的熔合区不会产生裂纹及其它缺陷。堆焊厚度略高于内管内表面。焊接完成后，对堆焊层进行修磨至与内表面平齐;端部按管端处理要求进行加工;

管端加工:对管端进行平头、倒棱或开坡口加工处理;

尺寸检查及标识:检查钢管的外观尺寸，符合标准要求后进行标识。

(实施例1)

钢号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Mo	Nb	V	Ti	N
														X65	0.05	0.215	1.175	0.017	0.002	0.028	0.011	0.033	0.006	0.039	0.05	0.015	/
2205	0.024	0.572	1.63	0.009	0.002	22.8	5.76	/	3.12	/	0.024	/	0.13

YS(Rt0.5)，MPa	TS，MPa	延伸率，%
			460	555	43
465	565	40
			460	565	42

(实施例2)

钢号	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	Cu	Mo	Nb	V	Ti	N
														X65	0.06	0.27	1.28	0.016	0.002	0.035	0.01	0.03	0.006	0.031	0.03	0.011	/
2205	0.022	0.51	1.66	0.008	0.002	22.5	5.81	/	3.07	/	0.018	/	0.11

YS(Rt0.5)，MPa	TS，MPa	伸长率，%
			465	555	41
460	560	40
			465	560	42

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是末脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种管端堆焊耐蚀合金的层状机械复合管，其特征是：层状机械复合管由耐蚀合金内管和低碳钢外管构成，层状机械复合管的管端由耐蚀合金堆焊层构成；所述耐蚀合金内管内管壁厚为1mm～3mm，耐蚀合金内管外径为70mm～600mm；所述低碳钢外管壁厚为6mm～20mm，低碳钢外管外径为76mm～610mm。

2.如权利要求1所述的层状机械复合管，其特征是：所述耐蚀合金内管与低碳钢外管为无缝管或除内毛刺的ERW焊接管。

3.如权利要求1所述的层状机械复合管，其特征是：所述耐蚀合金堆焊层厚度为5～30mm。

4.如权利要求1所述的层状机械复合管，其特征是：所述管端端面与管端面内部30mm范围内均为厚度大于5mm的耐蚀合金堆焊层。