CN208099288U - 石油管线用球墨铸铁管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种石油管线用球墨铸铁管，包括：一端设有插口、另一端设有承口的管体和设于管体内壁上的无机纳米内衬涂层。本实用新型的石油管线用球墨铸铁管以高韧性球墨铸铁为基材，耐腐蚀能力强、寿命长，无机纳米内衬涂层具有油水脱滑作用，管子用于输送石油时内壁不挂蜡、不结块，输送阻力大大降低，加压输送的能耗明显降低，并具有抵御强地震等地质灾害的能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种石油管线用球墨铸铁管、其制备工艺及应用。
背景技术
目前世界上采用的石油管线管，均为普通钢板和特制的管线钢钢板卷制、焊接而成的钢管。这些钢管需要先运到输油管道的安装现场后，再一段一段地焊接连接起来，然后再进行焊缝无损检验、试压、防腐蚀处理等，如果石油管线是铺设在冬季寒冷地区，还要加外保温层并对石油进行加热加压输送。目前这些石油管线管存在以下问题：
①钢管的耐腐蚀能力差，特别是耐电腐蚀能力很差，因此管线的设计寿命都不太长，在一些土壤盐度较高的地区，或由于石油中的硫、硫化氢等含量较高、与原油中的水结合成酸加大了对钢管内壁的腐蚀，即使石油管线的钢管采用厚壁钢板焊接，其延长使用寿命的作用也很有限，石油管线管一旦被腐蚀透，就会造成原油泄漏外溢，这不仅会造成资源浪费，还会严重污染周边环境，如果不及时抢修或抢修不当，甚至会引发挥发油气的爆炸，造成严重的人员伤亡事故；
②石油中含有石蜡、胶质和沥青质等粘稠成分，管道输送阻力大，常需要加压输送，且输送过程中这些成分易黏附在石油管道内壁上，久而久之，易造成管道堵塞。此外，当外界温度变低时，低于石油凝固点时，石油由液态凝固为固态，管道的石油输送阻力进一步增大。因此，在冬季寒冷地区，石油管线管需加外保温层，并对石油进行加热加压输送。目前，通常在石油管线用钢管外壁包裹岩棉作为保温层，但钢管外壁包裹的岩棉保温层厚度大，不仅加大了运输成本，还因为岩棉保温层的强度很低，运输和安装过程中易破损而造成损失；
③石油管线的钢管需要运到现场后进行管道连接的焊接、对焊缝逐一进行无损探伤、试压、在现场做管道防腐处理等，不仅操作复杂，现场操作质量的保证难度大，施工周期长，管线工程建设的施工费用很高；
④由于石油管线的钢管安装是逐段焊接、刚性连接的，虽然其具有防止热胀冷缩功能的结构，但是并不具备抵御强地震破坏的能力，特别是经过几年的腐蚀，管壁变薄后，钢管的强度韧性降低，当钢管受到外力的拉伸、挤压、剪切、扭曲和重物砸碰时，很容易破坏甚至断裂。
因此，目前仍急需用一种耐腐蚀能力强、安全性高、施工安装快捷、输油阻力小、保温效果好，并能抵御强地震等地质灾害破坏的新型石油管线用管。
实用新型内容
本实用新型的其中一个目的在于提供一种石油管线用球墨铸铁管，以解决上述技术问题中的至少一个。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种石油管线用球墨铸铁管，包括：一端设有承口、另一端设有插口的管体和设于管体内壁上的无机纳米内衬涂层。
本实用新型石油管线用球墨铸铁管的管体以高韧性球墨铸铁为基材，耐腐蚀能力强、韧性高、寿命长，并具有抵御强地震等地质灾害的能力，可避免石油管线腐蚀漏油引发的种种事故；石油管线用球墨铸铁管的内壁涂覆无机纳米材料制成的无机纳米内衬涂层具有很好的油水脱滑作用，因此，本实用新型石油管线用球墨铸铁管用于输送石油时，内壁不挂蜡、不结块，输送阻力大大降低，降低了石油加压输送的能耗。
本实用新型石油管线用球墨铸铁管具有承口和插口，连接时两个相邻球墨铸铁管体之间通过承口和插口连接，采用柔性机械密封接口，且承口和插口的连接处设有耐高温、耐油橡胶材料制成的密封胶圈。本实用新型石油管线用球墨铸铁管连接时，其接口形式可以是S型机械式密封接口、N1型机械式密封接口或SII型机械式密封接口，连接时，无需现场焊接，安装施工简便快捷，管线铺设施工的速度可显著提高，管线建设和日常维修的综合成本显著降低。此外，柔性机械密封接口密封性能良好，可以使石油管线用球墨铸铁管具有可挠性和良好的伸缩性，因此可以抵抗地震施加给管子的拉伸、挤压、扭曲等外力，增强石油管线用球墨铸铁管道抵御强地震破坏的能力。
本实用新型所述无机纳米材料是指组成的主体是无机材料、在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围(1～100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，可以是纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝等中的一种或多种。本实用新型中，无机纳米内衬涂层的制备方法与涂层厚度可以按需设置，涂层厚度优选为5～15μm。
在一些实施方式中，本实用新型石油管线用球墨铸铁管还可以包括设于管体的外壁上的保温层。由此，当石油管线用球墨铸铁管用于输送石油时，可以防止外界温度降低、石油凝固导致输送阻力增大，同时也可以减少石油加热输送时的热量损失，节省石油加热的能耗。
在一些实施方式中，上述保温层可以为微晶保温层，微晶保温层设于管体的外壁上，厚度优选为10～25mm。微晶保温层由微晶材料制得，厚度可以比岩棉保温层的厚度降低90％左右，从而使管子的运输与安装外径明显缩小，且微晶保温层的强度、硬度高，不易损坏，方便管子的运输与安装；同时微晶材料保温性能好，用于输送石油时，可显著减少石油输送过程的热量损失，节约石油加热的耗能。
本实用新型所述微晶材料又称微晶玻璃或玻璃陶瓷，是指将加有形晶核剂(个别可不加)的特定组成的基础玻璃，通过控制结晶制成具有一种或多种微晶相和残余玻璃相的复合材料，具有防腐、耐热等优异性能，本实用新型实施例中，优选以废玻璃、粉煤灰、非金属矿等为主要原料，加入发泡剂、成核剂和外加剂等，经预热、熔融、发泡、析晶、退火等工艺制成的多孔微晶玻璃，即微晶泡沫玻璃。
在一些实施方式中，本实用新型石油管线用球墨铸铁管还可以包括设于管体的外壁上的锌涂层，且保温层设于管体的锌涂层上，锌涂层厚度优选不小于40μm。由此，可以提高石油管线用球墨铸铁管的防腐蚀能力。
在一些实施方式中，本实用新型石油管线用球墨铸铁管还可以包括内防护涂层，内防护涂层设于管体的内壁上且位于管体内壁与无机纳米内衬涂层之间，内防护涂层的涂覆材料可以为环氧树脂、聚氨酯或脲醛树脂，涂层厚度可以为45～80μm。由此，可以提高石油管线用球墨铸铁管内壁的防腐蚀能力。
在一些实施方式中，本实用新型石油管线用球墨铸铁管还可以包括外防护涂层，外防护涂层可以设于锌涂层上且位于锌涂层和保温层之间(即外防护涂层涂覆于锌涂层上，保温层设于外防护涂层上)或涂覆于保温层上且位于保温层外，外防护涂层的涂覆材料可以为沥青漆、环氧沥青漆、聚氨酯或聚脲。由此，可以提高石油管线用球墨铸铁管外壁的防腐蚀能力。对用于热带地区的石油管线球墨铸铁管，其外壁一般不需要设保温层，只需涂覆外防护涂层。
在一些实施方式中，本实用新型石油管线用球墨铸铁管的承口处可以不具有无机纳米内衬涂层、内防护涂层和/或插口处可以不具有保温层和外防护涂层。由此可以方便相邻石油管线用球墨铸铁管之间连接时，实现无机纳米内衬涂层、内防护涂层、外防护涂层和保温层的连续过渡。
本实用新型实施例中石油管线用球墨铸铁管连接时优选采用SII型机械式密封接口，石油管线用球墨铸铁管插口外表面上设置有止退槽，管子连接时，插口插入待连接的石油管线用球墨铸铁管的承口内，插口上设有压兰，压兰通过螺栓和螺母与承口边缘固定连接，承口内表面上设有嵌入槽，嵌入槽内从嵌入槽端口往内依次嵌入有密封胶圈、隔离圈和锁环，压兰的底端压住密封胶圈，锁环的底端压在止退槽上，密封胶圈、隔离圈与锁环组合在一起并与插入承口的插口部分形成过盈配合。
在一些实施方式中，密封胶圈的制备材料可以是氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶或聚四氟乙烯等耐油橡胶材料。由此，可以延长石油管线的使用寿命。
本实用新型石油管线用球墨铸铁管可以应用于石油管线的铺设，具体可以是应用于铺设输送各类原油的石油长输管线和油田内部石油管线，降低石油管线建设和日常维修的综合成本以及降低石油输送的能耗。
附图说明
图1为本实用新型一实施方式的石油管线用球墨铸铁管的结构图；
图2为图1所示石油管线用球墨铸铁管管体的剖面图；
图3为图1所示石油管线用球墨铸铁管SII型机械式密封接口的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1
图1和图2示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的石油管线用球墨铸铁管。如图所示，该石油管线用球墨铸铁管包括一端设有承口11、另一端设有插口12的管体1和涂覆于管体1内壁上的无机纳米内衬涂层2。
无机纳米内衬涂层2由无机纳米材料涂覆制成，其厚度可以是5～15μm，本实施例中，无机纳米内衬涂层2优选由纳米二氧化硅涂覆制成，厚度为10μm。
本实施例中，石油管线用球墨铸铁管还包括微晶保温层3和锌涂层4，其中，锌涂层4涂覆于管体1的外壁上，微晶保温层3涂覆于锌涂层4上，即，锌涂层4位于管体1外壁和微晶保温层3之间。其中，锌涂层4厚度为40μm；微晶保温层3由微晶材料涂覆制成，本实施例中，微晶材料优选微晶泡沫玻璃，微晶保温层3的厚度优选为15mm。
如图2所示，本实施例中，石油管线用球墨铸铁管的管体1外壁由里向外依次涂覆有锌涂层4和微晶保温层3，管体1内壁涂覆有无机纳米内衬涂层2。
本实施例中，石油管线用球墨铸铁管的承口处不涂覆无机纳米内衬涂层2、插口处不涂覆微晶保温层3。石油管线用球墨铸铁管连接时，相邻的石油管线用球墨铸铁管之间无机纳米内衬涂层2和微晶保温层3可以连续过渡，保证了石油管线用球墨铸铁管连接后，整个管道无机纳米内衬涂层2和微晶保温层3的连续性。
本实施例中，石油管线用球墨铸铁管连接时优选采用SII型机械式密封接口。如图3所示，本实施例中，石油管线用球墨铸铁管的插口12外表面上设置有止退槽121，管子连接时，插口12插入待连接的石油管线用球墨铸铁管的承口11内，插口12上设有压兰63，压兰63通过螺栓61和螺母62与承口11边缘固定连接，承口11内表面上设有嵌入槽，嵌入槽内从嵌入槽端口往内依次嵌入有密封胶圈64、隔离圈65和锁环66，压兰63的底端压住密封胶圈64，锁环66的底端压在止退槽121上，密封胶圈64、隔离圈65与锁环66三者紧挨在一起并位于承口11内壁和插口12外壁之间，且密封胶圈64、隔离圈65与锁环66组合在一起与承口11内壁和插口12外壁形成过盈配合，达到密封的目的。锁环66和止退槽121的配合使用，使接口具有较好的防脱滑能力。
密封胶圈64的材料可以是氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶或聚四氟乙烯。本实施例中，密封胶圈64的材料优选为聚四氟乙烯材料。
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.石油管线用球墨铸铁管，其特征在于，包括：一端设有承口(11)、另一端设有插口(12)的管体(1)和设于所述管体(1)内壁上的无机纳米内衬涂层(2)。
2.根据权利要求1所述的石油管线用球墨铸铁管，其特征在于，所述无机纳米内衬涂层的厚度为5～15μm。
3.根据权利要求1或2所述的石油管线用球墨铸铁管，其特征在于，还包括设于所述管体(1)的外壁上的保温层(3)。
4.根据权利要求3所述的石油管线用球墨铸铁管，其特征在于，所述保温层(3)为微晶保温层。
5.根据权利要求4所述的石油管线用球墨铸铁管，其特征在于，所述微晶保温层的厚度为10～25mm。
6.根据权利要求3所述的石油管线用球墨铸铁管，其特征在于，还包括设于所述球墨铸铁管体(1)的外壁上的锌涂层(4)，且所述保温层(3)设于所述管体(1)的锌涂层(4)上。
7.根据权利要求6所述的石油管线用球墨铸铁管，其特征在于，所述锌涂层(4)的厚度不小于40μm。
8.根据权利要求1所述的石油管线用球墨铸铁管，其特征在于，包括多个所述管体(1)，每两个相邻球墨铸铁管体(1)之间通过承口(11)和插口(12)连接，且承口(11)和插口(12)的连接处均设有耐油橡胶材料制成的密封胶圈。
9.根据权利要求8所述的石油管线用球墨铸铁管，其特征在于，所述耐油橡胶材料为氢化丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶或聚四氟乙烯。
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