專利名稱：多層金屬管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種管材，特別是涉及一種多層金屬管，用于流體及粉狀物輸送用管線管，尤其適合用于石油、天然氣輸送用的雙層及更多層金屬管，也可用作高壓容器等有特殊要求的結(jié)構(gòu)和設(shè)備和設(shè)施中。
背景技術(shù)：
到目前為止，包括我國(guó)在內(nèi)的世界上所有國(guó)家建設(shè)的石油、天然氣輸送管線均為采用焊接技術(shù)焊接的單層鋼管。隨著能源工業(yè)的發(fā)展，為了降低管線建設(shè)成本，提高輸送能力和安全性，不斷地增加輸送壓力，因此對(duì)于輸送管線的性能要求也越來(lái)越高，需要采用更高強(qiáng)度和更大壁厚鋼管來(lái)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)輸送。主要的解決問(wèn)題的手段有例如將管材鋼級(jí)按API 5L標(biāo)準(zhǔn)由X60提升到)(65、X70、X80甚至更高級(jí)別，壁厚由12. 7mm提升到14.3mm、 18. 4mm,22mm,26mm,32mm甚至更大厚度，這些無(wú)疑對(duì)作為制管材料的中厚板材的各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求越來(lái)越高，給優(yōu)質(zhì)的中厚板材的生產(chǎn)帶來(lái)了困難和問(wèn)題，同時(shí)也增加了高強(qiáng)度厚壁鋼管的制管難度，諸如厚板材壓縮比小、DWTT試驗(yàn)難以達(dá)到要求等問(wèn)題已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中顯露出來(lái)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足而完成的，本實(shí)用新型的目的是提供一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、強(qiáng)度高、安全性能好、更加有效地防止管線發(fā)生開裂事故的發(fā)生，承壓能力、安全性及成材率得到進(jìn)一步提高，生產(chǎn)成本低，適合用作流體及粉狀物輸送用，尤其適用于石油、天然氣輸送用的多層金屬管，也可用作高壓容器等有特殊要求的結(jié)構(gòu)和設(shè)備中。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是多層金屬管，其特征在于所述多層金屬管包括至少兩層金屬管，外層金屬管和與其相鄰的內(nèi)層金屬管緊密套裝或過(guò)盈配合從而組裝在一起。進(jìn)一步地，所述多層金屬管為鋼管或合金管。所述外層金屬管與所述內(nèi)層金屬管采用相同的金屬材料制成，或采用不同的金屬材料制成。所述外層金屬管與所述內(nèi)層金屬管的管壁厚度相同或不同。所述外層金屬管和內(nèi)層金屬管為直縫焊管。所述外層金屬管的焊縫的位置與所述內(nèi)層金屬管的的焊縫的位置錯(cuò)開后組裝形成所述多層金屬管。所述外層金屬管的焊縫的內(nèi)側(cè)與其所在外層金屬管的內(nèi)表面相平；所述內(nèi)層金屬管的焊縫的外側(cè)與其所在內(nèi)層金屬管的外表面相平。所述外層金屬管和內(nèi)層金屬管為無(wú)縫管。[0014]本實(shí)用新型的多層金屬管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、強(qiáng)度高、安全性能好，主要用于石油、天然氣輸送管線，特別適合高壓輸送管線用管，也適用于其他用途如壓力罐及各種流體用管等。

圖1是本實(shí)用新型的多層金屬管的主視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的多層金屬管的A-A方向側(cè)視時(shí)的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖號(hào)說(shuō)明1...外層金屬管2...內(nèi)層金屬管3...外層金屬管焊縫4...內(nèi)層金屬管焊縫
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1如圖1-2所示的本實(shí)用新型的多層金屬管，包括至少兩層金屬管，其中外層金屬管1和與其相鄰的內(nèi)層金屬管2緊密套裝或過(guò)盈配合從而組裝在一起。本例中的多層金屬管包括兩層，即一外層金屬管1和一內(nèi)層金屬管2。本實(shí)用新型的多層金屬管可以是鋼管或合金管。本實(shí)用新型的外層金屬管與內(nèi)層金屬管可以采用相同的金屬材料制成，即具有相同金屬，相同鋼級(jí)或相同性能的材料，也可以采用不同的金屬材料制成，即不同金屬、或不同鋼種、不同鋼級(jí)、不同性能的材料。本實(shí)用新型的外層金屬管與內(nèi)層金屬管的管壁厚度可以相同，也可以不同。例如 對(duì)于石油、天然氣輸送管線用管則是采用符合GB、SY、ISO和API等標(biāo)準(zhǔn)的專用直縫焊接鋼管或無(wú)縫鋼管，其內(nèi)、外層金屬管的鋼級(jí)可以為X65級(jí)或X70級(jí)或X80級(jí)或XlOO級(jí)，或者其中一層采用X70級(jí)，另外一層的管子為X80級(jí)或XlOO級(jí)。本實(shí)用新型的外層金屬管和內(nèi)層金屬管可以為無(wú)縫管。本實(shí)用新型的外層金屬管和內(nèi)層金屬管還可以為直縫焊管。直縫焊管可以是采用 ERW、SAW、MIG、MAG，TIG或激光焊等焊接方法進(jìn)行焊接。外層金屬管焊縫3與其所在的外層金屬管1的內(nèi)表面應(yīng)該相平，內(nèi)層金屬管焊縫4與其所在的內(nèi)層金屬管2的外表面應(yīng)該相平。在組裝中，外層金屬管焊縫的位置與內(nèi)層金屬管焊縫的位置不要重疊布置，而是應(yīng)該錯(cuò)開一定角度后布置組裝，并且相鄰兩層金屬管相接觸的表面應(yīng)保持干燥，且表面無(wú)氧化物、 無(wú)其他雜質(zhì)，兩接觸面完全緊密接觸。相鄰兩層管的相接觸面的焊縫表面應(yīng)當(dāng)平整，不僅與其本身所在的金屬管的表面相平，而且還應(yīng)該與與其相接觸的另一金屬管的表面緊密接觸，即其外層金屬管的內(nèi)壁上的焊縫表面和內(nèi)層管的外壁上的焊縫，當(dāng)焊接后焊縫高出其金屬管的表面時(shí)，應(yīng)對(duì)焊縫進(jìn)行加工處理使其與金屬管的表面相平，不應(yīng)突出金屬管表面或低于管表面。對(duì)于直縫焊接鋼管，可以采用較薄鋼板作為制管原料，解決了大多數(shù)鋼板軋機(jī)軋制較厚鋼板，工藝性能達(dá)不到要求的問(wèn)題，只有鋼板機(jī)械性能、焊接性能等達(dá)到GB、SY、 ISO和API等鋼管專用標(biāo)準(zhǔn)要求及性能均勻穩(wěn)定，才能生產(chǎn)出符合高標(biāo)準(zhǔn)要求的優(yōu)質(zhì)鋼管。采用本實(shí)用新型的厚壁鋼管比直接用厚鋼板制造或軋制的具有相同規(guī)格尺寸的單層厚壁鋼管具有更大的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在a.生產(chǎn)容易，不需要龐大的成型設(shè)備，投資少，綜合成本降低b.鋼管承壓能力提高，相對(duì)提高輸送能力和安全性c.有效防止高壓輸送管線發(fā)生裂紋或開裂的可能d.能夠保證管線施工中鋼管對(duì)接環(huán)縫質(zhì)量e.可以根據(jù)輸送流體性質(zhì)或特性的不同、不同輸送壓力對(duì)鋼管性能的不同要求， 來(lái)優(yōu)化選擇和設(shè)計(jì)每層鋼管采用相同或不同的厚度、材質(zhì)，以及相同或不同的處理工藝，以便得到能夠適應(yīng)于各種不同需要的更合理、更經(jīng)濟(jì)、更優(yōu)化選擇的高質(zhì)量鋼管產(chǎn)品。采用本實(shí)用新型能很好的解決阻礙長(zhǎng)輸管線進(jìn)一步發(fā)展的問(wèn)題，從而能夠獲得性能穩(wěn)定的高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)厚壁鋼管，有效地防止管線發(fā)生開裂的可能，承壓能力和安全性及成材率得到進(jìn)一步提高，生產(chǎn)成本降低。當(dāng)然，本實(shí)用新型也適用于其他用途的厚壁管材，以便更廣泛、更經(jīng)濟(jì)、合理和有效地用在不同領(lǐng)域。如圖1-2所示，以管線管為例外層金屬管的內(nèi)徑和內(nèi)層金屬管的外徑，在套裝前其尺寸大小應(yīng)該非常接近，根據(jù)套裝方法等的不同來(lái)確定它們的關(guān)系尺寸，以便完成套裝加工處理后達(dá)到緊密配合，并使外層金屬管和內(nèi)層金屬管保持有預(yù)施加應(yīng)力，提高鋼管承壓能力。本例中，設(shè)成品鋼管尺寸為外徑D = 1219mm，壁厚t = 32mm，長(zhǎng)度L= 12500mm，鋼級(jí)為X80。選擇兩根尺寸公差及性能符合上述鋼管標(biāo)準(zhǔn)要求的鋼級(jí)為X80的直縫焊接鋼管， 其中一根作為外層金屬管，其外徑為D1，內(nèi)徑為dl，壁厚tl = 16mm，長(zhǎng)度Ll = 12500mm,； 一根作為內(nèi)層金屬管，外徑為D2，內(nèi)徑為d2，壁厚t2 = 16mm,長(zhǎng)度L2 = 12500mm,若采用擴(kuò)徑方法，Dl應(yīng)小于D，擴(kuò)徑后，Dl等于D，須符合上述成品管標(biāo)準(zhǔn)；為便于套裝，D2稍小于外層金屬管的內(nèi)徑dl。內(nèi)、外層管在套裝前和套裝時(shí)，使其相接觸面干燥，無(wú)氧化物、油污或其他雜質(zhì)，施加有益的預(yù)施應(yīng)力，經(jīng)擴(kuò)徑，使套裝后的鋼管達(dá)到緊密配合和使兩金屬管的接觸面完全地緊密接觸，并具有和保持預(yù)施應(yīng)力，形成一體的成品尺寸鋼管，即可得到外徑D = 1219mm，壁厚t = 32mm，長(zhǎng)度L = 12500mm的雙層鋼管，此時(shí)可設(shè)套裝加工過(guò)程中壁厚和長(zhǎng)度變化忽略不計(jì)。為了使套裝的雙層管達(dá)到內(nèi)外層緊密配合，而采用擴(kuò)徑方法時(shí)，其擴(kuò)徑量及擴(kuò)徑后的鋼管尺寸須符合對(duì)成品管的標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，對(duì)于套裝前原管尺寸及其他要求應(yīng)根據(jù)最終成品管的尺寸和其他要求以及不同的套裝工藝等因素來(lái)確定。其中外層管內(nèi)徑dl與內(nèi)層管外徑D2之差主要取決于套裝方法和鋼管尺寸規(guī)格的不同，根據(jù)套裝工藝和鋼管規(guī)格、鋼種、鋼級(jí)及材料特性確定dl和D2之差。本實(shí)用新型之多層金屬管，各層可以同時(shí)都是直縫焊管或都是無(wú)縫管，也可以是兩者兼而有之。本實(shí)用新型的多層金屬管還可以包括三層或者四層金屬管等，對(duì)于這樣的具有多層結(jié)構(gòu)的金屬管，其外層金屬管與相鄰之內(nèi)層金屬管緊密套裝在一起，在套裝前或套裝時(shí)， 使其內(nèi)層管外表面與外層管內(nèi)表面即兩層管所要接觸的表面必須是干燥的、無(wú)氧化物、油污或其他雜質(zhì)，也就是說(shuō)使兩個(gè)絕對(duì)純凈的金屬面完全地、緊密地或過(guò)盈配合接觸在一起。 對(duì)內(nèi)、外層金屬管預(yù)施加有益應(yīng)力，并使其保持該應(yīng)力狀態(tài)，從而使管材的強(qiáng)度得到強(qiáng)化。 因此本使用新型的多層金屬管具有高的質(zhì)量和承壓能力，使用壽命長(zhǎng)。對(duì)于不同用途要求的更大壁厚鋼管，例如壁厚t = 60mm,長(zhǎng)度L = 12500mm的鋼管，采用本實(shí)用新型時(shí)，也可采用3層金屬管套裝加工，這樣每層管壁厚為約20mm，或者采用4層金屬管套裝加工，每層管壁厚為約為15mm。 上述僅對(duì)本實(shí)用新型中的幾種具體實(shí)施例加以說(shuō)明，但并不能作為本實(shí)用新型僅有的保護(hù)范圍，凡是依據(jù)本實(shí)用新型中的設(shè)計(jì)精神所作出的等效變化或修飾，均應(yīng)認(rèn)為落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.多層金屬管，其特征在于所述多層金屬管包括至少兩層金屬管，外層金屬管和與其相鄰的內(nèi)層金屬管緊密套裝或過(guò)盈配合從而組裝在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層金屬管，其特征在于所述多層金屬管為鋼管或合金管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層金屬管，其特征在于所述外層金屬管與所述內(nèi)層金屬管采用相同的金屬材料制成，或采用不同的金屬材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層金屬管，其特征在于所述外層金屬管與所述內(nèi)層金屬管的管壁厚度相同或不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的多層金屬管，其特征在于所述外層金屬管和內(nèi)層金屬管為直縫焊管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層金屬管，其特征在于所述外層金屬管的焊縫的位置與所述內(nèi)層金屬管的焊縫的位置錯(cuò)開后組裝形成所述多層金屬管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多層金屬管，其特征在于所述外層金屬管的焊縫的內(nèi)側(cè)與其所在外層金屬管的內(nèi)表面相平；所述內(nèi)層金屬管的焊縫的外側(cè)與其所在內(nèi)層金屬管的外表面相平。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的多層金屬管，其特征在于所述外層金屬管和內(nèi)層金屬管為無(wú)縫管。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種多層金屬管，其特征在于所述多層金屬管包括至少兩層金屬管，外層金屬管和與其相鄰的內(nèi)層金屬管緊密套裝或過(guò)盈配合從而組裝在一起。本實(shí)用新型的多層金屬管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易、強(qiáng)度高、安全性能好，主要用于石油、天然氣輸送管線，特別適合高壓輸送管線用管，也適用于其他用途如壓力罐及各種流體用管等。
文檔編號(hào)F16L9/02GK202302346SQ201120377429
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月28日
發(fā)明者李紹繪 申請(qǐng)人:李紹繪