CN219140081U - 无补口钢塑复合钢塑连接集输管道 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了无补口钢塑复合钢塑连接集输管道，涉及集输管道连接结构技术领域，包括钢管和钢花管套管，所述钢管的外端开设有梯型槽，且钢管的外端连接有外塑料层，所述钢管的内侧设置有内塑料层，所述钢花管套管连接于外塑料层的外端，且钢花管套管的外端设置有塑料连接套。本实用新型两根钢管的连接是通过外端塑料层融合进行对接的，这能保证钢管内外壁塑料层不受破坏完好无损，并且这能使内外壁连接处不需要做防腐层补口处理，整条管道无限长度连接内外防腐层全覆盖，无钢材裸露点，无缝隙，无泄漏点、无腐蚀隐患，实现了集输管道内外防腐层连续性，同时提高了集输管道的使用寿命，并且钢管内外无补口能节约了材料和资金的投入。

Description

无补口钢塑复合钢塑连接集输管道

技术领域

本实用新型涉及集输管道连接结构技术领域，具体为无补口钢塑复合钢塑连接集输管道。

背景技术

集输管道作为油气的传输载体，原油自地下举升到地面，都是通过金属管线输送的，由于地下采出原油成分比较复杂，其中含有腐蚀性物质，再加之集输管线的金属特性，势必会造成集输管线不同程度的腐蚀，在集输和开采含有大量气田卤水、H2S、凝析油、CO2等油井和天然气井的过程中,很容易由于腐蚀问题而出现集输管线爆破、油套管穿孔、闸门丝杆断裂，井口装置失灵等安全事故。同时，由于油气集输管道中一般都是输送固、烃、水、气共存的多相流介质，含水量较大，使得油气集输管道内腐蚀问题日益严重。缝隙腐蚀是由于非金属材料与金属材料，或者异种金属材料、同种金属材料相互接触而形成的。缝隙腐蚀是一种较为常见的腐蚀形式，在管道内壁锈层下、焊缝气孔、螺母紧压面、法兰连接面都很容易出现缝隙腐蚀，它们是由于缝隙中某种离子累计、缝隙中酸度变化、缝隙中氧分子的缺乏而造成的。应力腐蚀可能是油气集输管道金属内部的残余应力，也很有可能是油气集输管道外加应力，它是一种由于特定腐蚀介质与拉应力共存的过程中所出现的腐蚀破裂。残余应力可能是由于管道金属材料体积变化引起的，也可能是管道金属材料升温后冷却降温不均匀引起的，也有可能是由于加工制造的过程中所出现的形变，还有可能是由于冷缩配合、螺栓紧固、铆合作用所引起的应力。在油气集输管道金属内壁局部区域很容易出现点蚀现象，而这些点蚀又会使得坑点或者洞穴向内部扩展，甚至还有可能会出现穿孔的现象。油气集输管道在氯离子含量高的土壤中很容易出现坑蚀和点蚀。油气集输管道往往都采用合金材料，晶间腐蚀常常发生在合金晶界处，一旦出现晶间腐蚀，那么会导致管道的延伸性和强度都出现大幅度下降的现象，机械强度变化较快，即使管道的外型尺寸和金属质量没有发生多大的变化，但是对于油气集输管道结构的损坏却是极为严重的。目前油田管线总腐蚀穿孔量的90％都来自管线内壁的腐蚀，而70％来自焊缝和接头位置，腐蚀问题的存在不但给生产造成了严重危害，管线穿孔会造成生产中断，同时也造成了不同程度的环境污染。埋地管道二次腐蚀问题严重，管道腐蚀穿孔补焊后，未对焊点进行防腐处理，还会造成维修处及临近管体再次穿孔。长庆油田随着油田开发时间的延长，原油含水增加，原油集输管道腐蚀严重，腐蚀破漏数量持续增加，个别区块集输管道使用2-3年即需更换，给油田正常生产和安全环保造成极大的危害。从2015年起，长庆油田组织各采油厂对油田管道使用情况进行普查、分析。从普查结果看，管体腐蚀穿孔是管道损坏的主要原因，其穿孔次数占损坏因素的81.2％。原油集输管道腐蚀穿孔主要发生在出油管道和集油管道，占管道腐蚀穿孔总长度的93.33％，输油管道和长输管道穿孔次数较少。大庆油田目前以建成各类集输管道10万多公里，2018年大庆油田采油六厂管道腐蚀穿孔，泄漏7000多次，平均每天20多次，焊接处穿孔占70％以上，2019年大庆油田集输管道年失效率为0.461次/公里年。给油田造成了巨大的经济损失和环境污染。

胜利油田某油田属于滩海环境，原油输油管线主要以钢管为主,近年来，由于原油含硫及及土壤的腐蚀作用，造成腐蚀穿孔，严更威胁管道安全运行，受沿海气候、土壤、盐碱含量高等因素影响，集输管网电化学腐蚀强烈，采用检漏仪对其中一条原油输送管线进行检漏，共检出漏点300余处，泄漏段管线中上部尚好，中部以下外防护层破损严重，管壁腐蚀减薄严重。管道腐蚀是指输送液体(如：石油及石油产品)的管道因化学反应或其他原因发生腐蚀而导致管道老化主要有吸氧腐蚀，细菌腐蚀和二氧化硫腐蚀等多种类型，延缓管道的腐蚀，即管道防腐是管道养护的重要环节，也是促进管道运输行业安全生产的重点之一。

管道腐蚀，是石油化工行业中经常遇到了问题之一，由于石油及其产品为复杂的混合物，其中含有酸、碱、盐以及其他腐蚀性物质，外加裸露于露天受到日晒雨淋，因此容易发生腐蚀反应。而且腐蚀之后造成的设备损坏极易造成安全隐患并引发事故，每年全世界因各类腐蚀所造成的的损失占总GDP的3％—4％，如何延缓腐蚀，抵御腐蚀已经成为一个工业生产和管道输油行业的重要课题之一。随着石油开采量的急剧增长，现阶段不少油田都处于开采的后期，主力油田都进入了高采出比、高含水阶段，油田的油水分离难度加大，原油变稠、变重，含水、含盐增加，硫含量、酸值升高，增加了原油的腐蚀性，对输油管道的防腐工作增加了挑战。多年来石油科研人员在输油管道发展与建议中就提出了钢材设塑料防腐蚀管道的设想。

市场上常见的管道连接方式主要有丝扣、焊接和法兰连接三类，但在长期应用中以上这三种输油管道连接方式都存在不同程度的不足和缺陷，丝扣连接长时间埋地，受潮湿和土壤的腐蚀螺纹易氧化松动液体渗漏，法兰连接长时间埋地垫片萎缩变形产生泄漏，丝扣和法兰连接处不能设防腐层、不能作防腐层补口处理，增加了管道的腐蚀隐患，而焊接连接在焊接时电焊产生的高温一般温度都超2000％度以上，破坏了钢材的指标，焊后必须做补口处理，大口径管道可用无人爬入式补口机器行补口处理，小口径管道存在着内补口难和补口达不到标准大多小口径集输管道存在着不补口现象，丝扣连接，法兰连接和焊接连接都达不到防腐层连续性要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供无补口钢塑复合钢塑连接集输管道，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：无补口钢塑复合钢塑连接集输管道，包括钢管和钢花管套管，所述钢管的外端开设有梯型槽，且钢管的外端连接有外塑料层，所述钢管的内侧设置有内塑料层，所述钢花管套管连接于外塑料层的外端。

进一步的，所述内塑料层和外塑料层长出钢管部分，热熔模压在钢管端梯型槽内及钢管端部，形成无缝隙端部防腐层。

进一步的，所述钢花管套管的外端设置有塑料连接套。

进一步的，所述钢花管套管加总长度中间三分之一为无孔状两端呈镂空状。

本实用新型提供了无补口钢塑复合钢塑连接集输管道，具备以下有益效果：

本实用新型钢管内外壁以及端面均设置有改性材料制作的外塑料层和内塑料层，并且钢管端面的塑料层是采用内外塑料层各长出钢管部份热熔模压在钢管端面梯型槽内，这能保证钢管的端面塑料层无缝隙，以保证钢管的耐腐蚀性和密封性，而梯型槽内大外小的设计增加了端面塑料层与钢管端面的贴合强度，而钢管进行对接的过程中，通过使两根钢管的端面塑料层热熔对接连接成一体，并在连接处外壁套接钢花管套管，能提升两根钢管的连接强度，此外塑料连接套透过钢花管套管的二端花管孔能与外塑料层热熔连接成一体。能增大钢花管套管与钢管的连接强度，而两根钢管的连接是通过外端塑料层融合进行对接的，这能保证钢管内外壁塑料层不受破坏完好无损，并且这能使内外壁连接处不需要做防腐层补口处理，整条管道无限长度连接内外防腐层全覆盖，无钢材裸露点，无缝隙，无泄漏点、无腐蚀隐患，实现了集输管道内外防腐层连续性，因为内外塑料防腐层采用高分子材料，通过无机相共混改性改善凝聚态和表面性能，改善表面光洁度，光洁度高出现用钢制管道10倍以上，使其较常规聚乙烯塑料耐磨性能提高3倍以上，高分子材料改性后是饱和分子团结构，可以耐烈性化学物质的浸蚀，高分子材料改性后摩擦系数小，摩阻力低，具有很好的表面非附着性，比同直径钢管提高流速10％-15％节约动力输出10-15％，塑料材料热传导系数低，低于钢材55-83倍，PP原料热传导系数0.21∽0.26.PE材料热传导系数0.42.钢塑复合集输管道具有保温性能，现有集输管道原油输送采用热拌合工艺输送工艺，热拌合工艺是一条输油管道两边各设一根热水管道，一个来水，一个回水，在一定范围内设置热水加热站。钢塑复合集输管道延缓集输过程过热量的流失，延长输送中加热站间距，节约了热拌合的成本。同时提高了集输管道的使用寿命，并且钢管内外无补口能节约了材料和资金的投入，同时可以加快了施工进度，以此方法对直径300mm的钢塑复合管道的连接只需要30-40分钟，而常规300mm的焊接管道焊一个焊口一名焊工就得30-40分钟，按焊接管道内外防腐层焊接补口规范和补口标准进行内外焊口处进行补口处理，做内外防腐层补口三至四人需要3-4小时，补口即浪费了工时和材料更加长了施工进程，增加了施工费用，同时这也新增了集输管道新的连接方式，解决了防腐不能连续性的难题。

附图说明

图1为本实用新型无补口钢塑复合钢塑连接集输管道的正视整体结构示意图；

图2为本实用新型无补口钢塑复合钢塑连接集输管道的图1中A处放大结构示意图；

图3为本实用新型无补口钢塑复合钢塑连接集输管道的钢花管套管结构示意图。

图中：1、钢管；2、梯型槽；3、外塑料层；4、内塑料层；5、钢花管套管；6、塑料连接套。

具体实施方式

请参阅图1-3，本实用新型提供技术方案：无补口钢塑复合钢塑连接集输管道，包括钢管1和钢花管套管5，所述钢管1的外端开设有梯型槽2，且钢管1的外端连接有外塑料层3，所述钢管1的内侧设置有内塑料层4，所述钢花管套管5连接于外塑料层3的外端，且钢花管套管5的外端设置有塑料连接套6；

无补口钢塑复合钢塑连接集输管道的加工方法包括以下步骤：

S1：钢管1的选择及加工：

1、选取同一型号、口径相同的多根无缝钢管，经探伤检验后选择无损伤钢管作为管道所需的钢管1；

2、用车床加工钢管1两端面梯型槽2，梯型槽2尺寸以钢管1壁厚为准，梯型槽2宽度略小于钢管1的壁厚；

3、对钢管1内外壁作喷砂、除锈、抛丸处理，达到Sa2.5级标准；

4、将喷砂合格的钢管1，用滚轮传输线传输至中频加热圈中心位置，对钢管外壁进行加热，加热温度高于外塑料层材料融化温度10-20℃。

S2：外塑料层3的加工：

1、将钢管1以均速穿过中频加热圈，加热后钢管1传输至塑料挤出机直角机头的内孔中心位置；

2、开启加热完成的塑料挤出机的主机及辅机，主机向钢管1挤出外塑料层3原料、辅机向钢管1挤出与钢材有粘接性、同时又与外塑料层有相溶性的粘接树脂,主机挤出原料量为外防腐蚀塑料层厚度的三分之二，辅机挤出量为塑料层总厚度的三分之一,两种材料在直角机头内合在一起，挤出到出料口处形成一体包覆在钢管1外壁上，并形成外塑料层3,主挤出机和辅挤出机平行连接在直角包覆机头上。

3、外塑料层3移出包覆机头100-150mm后，进入风冷却筒，对外塑料层3进行风冷却，风冷却采用常温空气冷却，外塑料层3移出风冷却筒100-200mm时，进入水冷却装置进行水冷却，通过水冷却，钢管一根连着一根在均速行走中加热，在移动行走中包覆外塑料层，在移动行走中冷却定型，二钢管中间由电木制作的连接轴连接，连接轴两端直径比钢管内径小0.5-1mm以滑动穿入为准，中间位置与钢管外径相同。连接轴中间位置长短以外塑料层长出钢管端尺寸的3-4倍，可将外塑料层3冷却至室温，用专用切刀将外塑料层连接的冷却室温的一根钢管切开，切开的钢管保证外塑料层长出钢管的长度够端部塑料层，热熔模压的尺寸长度。至此外塑料层3包覆加工完成待用。

S3：内塑料层4的加工：

1、取来已事先制好待用的塑料管，该塑料管外径大于钢管1的内径1-2mm,长度长于钢管1约200-300mm，该塑料管与钢管1的外端贴合处采用与钢材有粘接性材质的塑料制作，其该塑料层厚度为塑料管整体厚度的三分之一，塑料管的内端塑料层采用改性材料制作，且该塑料层为塑料整体厚度的三分之二。

2、用塑料管缩径机，将塑料管缩径后穿入到包覆有外塑料层3的钢管1内孔中，且塑料管长出钢管两端约100-150mm，以此塑料管可形成钢管1内部的内塑料层4。

3、将内外壁塑料层长出钢管部分进行裁切，保留长度与端部塑料层的壁厚度一致，用加热器或加热模具，对长出钢管端部的内外塑料层进行加热，并将内外塑料层加热至塑料层融化温度，内外塑料层融化后，利用模具将内外融化的塑料模压在梯型槽2内和钢管1端部位置，梯型槽2整体尺寸内大外小，这能增加端部塑料层与钢管1端部的贴合强度，这可形成无缝隙塑料层全包覆钢塑复合管。

S4：钢管1的对接：

1、取两根制作完成的钢塑复合管，放置在水平的支架或专用施工作业设备上，将两根管体之间留出一定距离，将钢花管套管5套入到钢塑复合管一端位置，以不妨碍两根钢塑复合管热熔对接为准；

2、用液压塑料管材焊接机对两管端部塑料层进行热熔焊接，热熔焊接完成后，撤去热熔焊机，将钢花管套管5移到热熔焊口中间位置；钢花管套管5的长度是外塑料连接套长度的三分之一长，壁厚是钢管1壁厚的三分之一或四分之一壁厚，钢花管套管5总长度中间三分之一长度为无孔形状，两端呈镂空状。

3、将按内塑料层4内孔径预制的圆筒形紫钢片或乳胶制作的冷却筒固定在长杆上，从钢塑复合管一端穿入至两管中端连接位置，冷却装置开启后能与内塑料层贴合，冷却温度保持在60-80℃。

4、将外冷却套分别卡在二管连接处钢塑复合管端部外塑料层上，二冷却套距离长于注塑模具10-20mm，外冷却装置为二个半圆形，用螺栓进行锁紧后开启冷却，冷却温度保持在60-80℃。

5、用热风对注塑模具长度内，二外冷却套中间位置、钢花管套管5以及外塑料层3进行加热，加热至钢花管套管达到100-110℃，外塑料层3加热至软化温度，这使得钢花管套管5可与外塑料层3和外塑料连接套进行稳定衔接，停止加热后，将移动注塑模具卡在两根钢管1外部两端和外冷却套中间位置，此时用注塑工艺进行注塑外塑料连接套。能使融化的塑料注射在模具内，形成塑料连接套6，而塑料连接套6能粘接在钢花管套管5外端，钢花管套管中间三分之一长度为无孔钢套，无孔钢套在注塑模具注塑外塑料连接套时起到了分料作用，使注塑料透过钢花管套管孔能均匀的包覆在钢花管套管和外塑料层外侧。并能与软化的外塑料层3融为一体，塑料连接套材料采用与钢材有粘接性，与外塑料层有相溶性的粘接树脂加工的，塑料连接套壁厚和长度根据钢管直径和壁厚选择，长度是钢管直径的3-5倍，壁厚是钢管壁厚的2-3倍。塑料连接套6冷却后，撤去注塑模具和挤出设备撤掉内外冷却装置，至此无补口钢塑复合钢塑连接集输管道加工完成，此外注塑塑料连接套6时，需要对塑料连接套6位置对应的内壁料层进行冷却，冷却温度60-80℃，同时需要对钢管1外侧内外塑料层进行冷却，注塑塑料连接套6时，需要对注塑模具两端，注塑模具长度外两端外塑料层3进行冷却，冷却温度60-80℃，注塑塑料连接套6前需对钢花管套管5和塑料连接套6长度内的外塑料层2加热，加热钢花管套管5加热至100-110℃，外塑料层2加热至软化温度，塑料连接套6采用与钢材有粘接性，与外塑料层2有相溶性的粘接树脂加工的。

综上，该无补口钢塑复合钢塑连接集输管道，钢管1内外壁以及端面均设置有改性材料制作的外塑料层3和内塑料层4，并且钢管1端面的塑料层是采用内外塑料层各长出钢管1部份热熔模压在钢管1端面梯型槽2内，这能保证钢管1的端面塑料层无缝隙，以保证钢管1的耐腐蚀性和密封性，而梯型槽2内大外小的设计增加了端面塑料层与钢管端面的贴合强度，而钢管1进行对接的过程中，通过使两根钢管1的端面塑料层热熔对接连接成一体，并在连接处外壁套接钢花管套管5，能提升两根钢管1的连接强度，此外钢花管套管6的钢花管孔能与外塑料层3热熔连接成一体，能增大钢花管套管6与钢管1的连接强度，而两根钢管1的连接是通过外端塑料层融合进行对接的，这能保证钢管1内外壁塑料层不受破坏完好无损，并且这能使内外壁连接处不需要做防腐层补口处理，整条管道无限长度连接内外防腐层全覆盖，无钢材裸露点，无缝隙，无泄漏点、无腐蚀隐患，实现了集输管道内外防腐层连续性，塑料材料热传导系数低，低于钢材55-83倍，PP原料热传导系数0.21∽0.26.PE材料热传导系数0.42.钢塑复合集输管道具有保温性能，现有集输管道原油输送采用热拌合工艺输送工艺，热拌合工艺是一条输油管道两边各设一根热水管道，一个来水，一个回水，在一定范围内设置热水加热站。钢塑复合集输管道延缓集输过程过热量的流失，延长输送中加热站间距，节约了热拌合的成本。同时提高了集输管道的使用寿命，并且钢管1内外无补口能节约了材料和资金的投入，同时可以加快了施工进度，节省了施工时间，提高了施工进程，以此方法对直径300mm的钢塑复合管道的连接只需要30-40分钟，而常规300mm的焊接管道焊一个焊口一名焊工就得30-40分钟，按焊接管道内外防腐层需要焊接后按补口规范，和补口标准，对内外焊口处进行补口处理，做内外防腐层补口三至四人需要3-4小时，补口即浪费了工时和材料更加长了施工进程，增加了施工费用，同时这也新增了集输管道新的连接方式，解决了防腐不能连续性的难题。

Claims (4)

1.无补口钢塑复合钢塑连接集输管道，其特征在于，包括钢管(1)和钢花管套管(5)，所述钢管(1)的外端开设有梯型槽(2)，且钢管(1)的外端连接有外塑料层(3)，所述钢管(1)的内侧设置有内塑料层(4)，所述钢花管套管(5)连接于外塑料层(3)的外端。

2.根据权利要求1所述的无补口钢塑复合钢塑连接集输管道，其特性在于，所述内塑料层(4)和外塑料层(3)长出钢管部分，热熔模压在钢管端梯型槽内及钢管端部，形成无缝隙端部防腐层。

3.根据权利要求1所述的无补口钢塑复合钢塑连接集输管道，其特征在于，所述钢花管套管(5)的外端设置有塑料连接套(6)。

4.根据权利要求1所述的无补口钢塑复合钢塑连接集输管道，其特征在于，所述钢花管套管(5)总长度中间三分之一长度为无孔状，两端呈镂空状。

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