專利名稱：復(fù)合管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合管，具體是指一種涉及輸送酸性油氣用雙金屬機(jī)械復(fù)合管，本發(fā)明還涉及一種復(fù)合管的制造方法。
背景技術(shù)：
雙金屬?gòu)?fù)合管是由外碳鋼基管和內(nèi)耐蝕合金襯管按機(jī)械或冶金的方式復(fù)合而成，它將耐蝕合金鋼的防腐性能與碳鋼管優(yōu)異的力學(xué)性能進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合。適用于高溫、高壓環(huán)境輸送酸性介質(zhì)。雙金屬?gòu)?fù)合管按其結(jié)合方式可分為雙金屬機(jī)械復(fù)合管和雙金屬冶金復(fù)合管，而機(jī)械復(fù)合管由于其制造和價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)而得到廣泛使用。市場(chǎng)上的雙金屬機(jī)械復(fù)合管大多是以爆燃技術(shù)制造，該制造技術(shù)是利用爆燃時(shí)產(chǎn)生的沖擊波將耐蝕合金層在瞬間漲形并緊密與基管管材貼合。目前制約該產(chǎn)品應(yīng)用與發(fā)展的主要原因是雙金屬機(jī)械復(fù)合管的連接效率，以集輸管線焊接為例，由于其內(nèi)襯及基體管材屬于異種金屬，在對(duì)接焊過程中既要保證內(nèi)襯焊縫的耐蝕性能又要保證基體管材焊縫的力學(xué)強(qiáng)度，與原單一材質(zhì)管線管相比其焊接難度很大，同時(shí)在對(duì)接焊中基層碳鋼很容易污染耐蝕合金層使得耐蝕合金層焊縫的耐腐蝕性能下降，另外雙金屬機(jī)械復(fù)合管基層與襯層間為機(jī)械結(jié)合存有間隙，由于基層和襯層間的空氣及雜質(zhì)影響，導(dǎo)致在焊接熔池中形成氣孔，造成大量氣孔和未融合等焊接缺陷，同時(shí)基層與襯 層間存有的間隙，還會(huì)在X射線檢驗(yàn)中造成未融合假象，上述問題通常采用在其管端內(nèi)壁堆焊一層耐蝕合金就可解決。但更為重要的是由于無縫碳鋼基管不可避免存在的偏心、壁厚不均使得雙金屬機(jī)械復(fù)合管對(duì)接焊時(shí)對(duì)中精度很難保證，傳統(tǒng)V型坡口焊材填充量大，對(duì)接焊效率極低。以上種種原因使得雙金屬機(jī)械復(fù)合管對(duì)接焊焊接效率極低。而海洋石油工程海管鋪設(shè)具有投資大、施工環(huán)境復(fù)雜、施工質(zhì)量高等特點(diǎn)，現(xiàn)有雙金屬機(jī)械復(fù)合管對(duì)接焊的高難度、極低的焊接效率無法滿足海洋石油工程海管鋪設(shè)需要，嚴(yán)重影響了雙金屬機(jī)械復(fù)合管在海洋石油工程中的應(yīng)用。上述論述內(nèi)容目的在于向讀者介紹可能與下面將被描述和/或主張的本發(fā)明的各個(gè)方面相關(guān)的技術(shù)的各個(gè)方面，相信該論述內(nèi)容有助于為讀者提供背景信息，以有利于更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面，因此，應(yīng)了解是以這個(gè)角度來閱讀這些論述，而不是承認(rèn)現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中雙金屬機(jī)械復(fù)合管焊接難度大、焊接合格率低、速度慢的不足而提供一種復(fù)合管及其制造方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
提供一種復(fù)合管，包括基管和機(jī)械結(jié)合在基管內(nèi)的耐蝕合金襯管，所述基管的端部?jī)?nèi)周設(shè)置有耐蝕合金堆焊層，所述耐蝕合金堆焊層的內(nèi)端面與耐蝕合金襯管的端面相接，所述耐蝕合金堆焊層軸向上的長(zhǎng)度不小于耐蝕合金襯管的端面與基管的端面之間的距離。其中，所述基管的端部外周開有坡口，所述坡口的底部延伸至耐蝕合金堆焊層。
其中，所述坡口的傾斜角a在6° 8°之間。其中，所述耐蝕合金襯管為不銹鋼管，和/或，所述基管為碳鋼管。一種復(fù)合管的制造方法，包括如下步驟:
51、將耐蝕合金襯管機(jī)械結(jié)合在基管內(nèi)；
52、去除復(fù)合管端部一定長(zhǎng)度的耐蝕合金襯管，使耐蝕合金襯管的端面處于基管內(nèi)并與基管的端面保持一段距離；
53、從耐蝕合金襯管的端部起，由內(nèi)至外在所述基管的端部?jī)?nèi)周上堆焊形成耐蝕合金堆焊層。其中，還包括步驟S4，對(duì)復(fù)合管管端堆焊層內(nèi)壁進(jìn)行機(jī)加工整圓，并將復(fù)合管管端面加工為平端口。其中，還包括步驟S5，在基管的端部外周加工出延伸至耐蝕合金堆焊層的坡口。其中，所述坡口的傾斜角a在6° 8°之間。其中，在基管的內(nèi)周由外至內(nèi)去除一定厚度的材料。本發(fā)明具有以下的有益效果:
1、雙金屬機(jī)械復(fù)合管管端為冶金結(jié)合，不僅消除了原先基管和襯管間空氣和雜質(zhì)對(duì)對(duì)接焊質(zhì)量的影響，同時(shí)也消除了基管和襯管之間在安裝受力和受熱條件下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；
2、采用內(nèi)對(duì)中對(duì)接焊，由于堆焊后精加工整圓，以堆焊層為內(nèi)對(duì)中基準(zhǔn)面，消除了基管偏心、壁厚不均對(duì)內(nèi)對(duì)中精確度的影響；
3、雙金屬機(jī)械復(fù)合管采用對(duì)接焊組對(duì)內(nèi)對(duì)中器實(shí)現(xiàn)了管段間的完全可互換對(duì)接組對(duì)，減少了組對(duì)時(shí)間，提高了組對(duì)質(zhì)量，進(jìn)而保證了焊接質(zhì)量；
4、雙金屬機(jī)械復(fù)合管端部為一定長(zhǎng)度堆焊層，便于對(duì)接焊返修時(shí)重新加工新坡口；
5、打底焊在“裸露”出來的耐蝕合金堆焊層上進(jìn)行，從而有效避免了碳鋼對(duì)耐蝕合金層的污染；
6、窄間隙U型焊接坡口，相對(duì)于傳統(tǒng)的30°坡口，焊材填充量減少了73%，極大提高了焊接效率。


利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是復(fù)合管堆焊前機(jī)加工后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是復(fù)合管根焊后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是復(fù)合管堆焊后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是復(fù)合管堆焊后精加工整圓后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是復(fù)合管坡口加工后的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是兩根復(fù)合管對(duì)接焊示意圖。 在圖中包括有:1——基管、2——耐蝕合金襯管、3——耐蝕合金堆焊層、4——坡□。
具體實(shí)施例方式為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。如圖5所示，本發(fā)明所述的復(fù)合管，包括基管I和設(shè)置在基管I內(nèi)的耐蝕合金襯管2，所述基管I為碳鋼管，所述耐蝕合金襯管2為不銹鋼管。耐蝕合金襯管2機(jī)械結(jié)合在基管I中。所述基管I的端部?jī)?nèi)周設(shè)置有耐蝕合金堆焊層3，所述耐蝕合金堆焊層3的內(nèi)端面與耐蝕合金襯管2的端面相接，所述耐蝕合金堆焊層3軸向上的長(zhǎng)度不小于耐蝕合金襯管2的端面與基管I的端面之間的距離。所述基管I的端部外周開有坡口 4，所述坡口 4的底部延伸至耐蝕合金堆焊層3，所述坡口 4的傾斜角a在6° 8°之間。本發(fā)明在復(fù)合管端部端部堆焊耐蝕合金材料形成一定長(zhǎng)度的耐蝕合金堆焊層，使其基管端部和堆焊層間為冶金結(jié)合，消除了基管和襯管之間在安裝受力和受熱條件下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在對(duì)接焊時(shí)，消除了原先基管和襯管間空氣和雜質(zhì)對(duì)對(duì)接焊質(zhì)量的影響，且對(duì)接打底焊可在“裸露”出來的耐蝕合金堆焊層上進(jìn)行，從而有效避免了碳鋼對(duì)耐蝕合金層的污染。本發(fā)明所述的復(fù)合管的制造方法，包括如下步驟:
51、將耐蝕合金襯管2機(jī)械結(jié)合在基管I內(nèi)；
52、去除復(fù)合管端部一定長(zhǎng)度的耐蝕合金襯管2，使耐蝕合金襯管2的端面處于基管I內(nèi)并與基管I的端面保持一段距離；具體的，可采用機(jī)械加工方法，在坡口機(jī)上將待堆焊的雙金屬機(jī)械復(fù)合管端部去除一定長(zhǎng)度的不銹鋼內(nèi)襯管；同時(shí)在基管內(nèi)側(cè)由外至內(nèi)去除一定厚度的碳鋼層，此時(shí)復(fù)合管如圖1所示。S3、從耐蝕合金襯管2的端部起，由內(nèi)至外在所述基管I的端部?jī)?nèi)周上堆焊形成耐蝕合金堆焊層3。堆焊前可先進(jìn)行根焊，選用合適的焊接參數(shù)，采用鎢極氬弧焊機(jī)在坡口根部進(jìn)行手工氬弧焊根焊，此時(shí)復(fù)合管如圖2所示。根焊后對(duì)雙金屬機(jī)械復(fù)合管進(jìn)行水平固定，選用合適的堆焊參數(shù)，采用自動(dòng)堆焊機(jī)從根焊處開始由內(nèi)至外進(jìn)行堆焊并形成多層堆焊層，堆焊時(shí)焊接方向?yàn)槁菪€方向，堆焊結(jié)束后堆焊層內(nèi)壁高度不低于不銹鋼內(nèi)襯管的內(nèi)表面高度且其外端口高度不低于不銹鋼內(nèi)襯管的外端口高度，焊后用不銹鋼刷進(jìn)行打磨拋光。此時(shí)復(fù)合管如圖3所示。根焊、堆焊焊材和對(duì)接焊焊材選用同種不銹鋼焊材。S4，對(duì)復(fù)合管管端堆焊層內(nèi)壁進(jìn)行機(jī)加工整圓，并將復(fù)合管管端面加工為平端口。具體的，采用機(jī)械加工方法，在保證堆焊層最小厚度的前提下按一定內(nèi)徑尺寸要求在坡口機(jī)上對(duì)復(fù)合管管端堆焊層內(nèi)壁進(jìn)行機(jī)加工整圓，并將管端端面加工為平端口。此時(shí)復(fù)合管如圖4所示。S5，在基管I的端部外周加工出延伸至耐蝕合金堆焊層3的坡口 4。具體的，在堆焊后的雙金屬機(jī)械復(fù)合管端部加工出窄間隙坡口，該窄間隙坡口傾斜角a在6° 8。之間，坡口鈍邊厚度小于堆焊層厚度。此時(shí)復(fù)合管如圖5所示。本發(fā)明制造的復(fù)合管在進(jìn)行對(duì)接時(shí)，如圖6所示，對(duì)接打底焊可在“裸露”出來的堆焊層上進(jìn)行，從而有效避免了碳鋼對(duì)耐蝕合金層的污染。下面以規(guī)格為0219.1 mmX (14.3+3) mm,材質(zhì)為X65/316L的雙金屬機(jī)械復(fù)合管為例，對(duì)本發(fā)明的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
1、堆焊前預(yù)處理
按圖1要求對(duì)雙金屬機(jī)械復(fù)合管端部進(jìn)行加工。2、根焊
如圖2，選用Inconel625焊絲，采用鎢極氬弧焊機(jī)在坡口根部進(jìn)行手工氬弧焊根焊，根焊前基體表面采用丙酮進(jìn)行焊前清理，根焊時(shí)電流為150 170 A，焊接速度為55 70 mm/min,保護(hù)氣體(Ar)流量為10 20 L/min。根焊后進(jìn)行著色探傷。3、堆焊
如圖3，根焊后雙金屬機(jī)械復(fù)合管進(jìn)行水平固定，采用自動(dòng)堆焊機(jī)從根焊處開始由內(nèi)至外進(jìn)行堆焊并形成多層堆焊層，堆焊時(shí)焊接方向?yàn)槁菪€方向，焊道擺寬為10 15 mm，焊接電流為170 200 A，焊接電壓為20 25A，平均熱輸入量為3 5 KJ，保護(hù)氣體(Ar)流量為10 20 L/min，層間溫度控制在50 70 °C，旋轉(zhuǎn)速度(工裝頻率)為35 45 Hz，共堆焊5 10道、2 3層，道與道之間的搭接量為30 % 50 % ;堆焊結(jié)束后堆焊層內(nèi)壁高度不低于不銹鋼內(nèi)襯管的內(nèi)表面高度且其外端口高度不低于不銹鋼內(nèi)襯管的外端口高度，堆焊前基體表面采用丙酮進(jìn)行焊前清理，焊后用不銹鋼刷進(jìn)行打磨拋光。4、焊后精加工、端部整圓
如圖4，采用機(jī)械加工方法，在保證堆焊層最小厚度的前提下按其內(nèi)徑尺寸要求在坡口機(jī)上對(duì)復(fù)合管端部堆焊層內(nèi)壁進(jìn)行機(jī)加工整圓，并將管端端面加工為平端口。5、窄間隙坡口加工
如圖5，在堆焊后的雙金屬機(jī)械復(fù)合管管端加工出窄間隙坡口，該窄間隙坡口傾斜角a為8。，坡口鈍邊厚 度2mm，堆焊層厚度3mm。上面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。總之，本發(fā)明雖然例舉了上述優(yōu)選實(shí)施方式，但是應(yīng)該說明，雖然本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種變化和改型，除非這樣的變化和改型偏離了本發(fā)明的范圍，否則都應(yīng)該包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合管，包括基管(I)和機(jī)械結(jié)合在基管(I)內(nèi)的耐蝕合金襯管(2)，其特征在于:所述基管(I)的端部?jī)?nèi)周設(shè)置有耐蝕合金堆焊層(3)，所述耐蝕合金堆焊層(3)的內(nèi)端面與耐蝕合金襯管(2)的端面相接，所述耐蝕合金堆焊層(3)軸向上的長(zhǎng)度不小于耐蝕合金襯管(2)的端面與基管(I)的端面之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合管，其特征在于:所述基管(I)的端部外周開有坡口(4)，所述坡口(4)的底部延伸至耐蝕合金堆焊層(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合管，其特征在于:所述坡口(4)的傾斜角a在6° 8°之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的復(fù)合管，其特征在于:所述耐蝕合金襯管(2)為不銹鋼管，和/或，所述基管(I)為碳鋼管。
5.一種復(fù)合管的制造方法，包括如下步驟: 51、將耐蝕合金襯管(2)機(jī)械結(jié)合在基管(I)內(nèi)； 52、去除復(fù)合管端部一定長(zhǎng)度的耐蝕合金襯管(2)，使耐蝕合金襯管(2)的端面處于基管(I)內(nèi)并與基管(I)的端面保持一段距離； 53、從耐蝕合金襯管(2)的端部起，由內(nèi)至外在所述基管(I)的端部?jī)?nèi)周上堆焊形成耐蝕合金堆焊層(3)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于:還包括步驟S4，對(duì)復(fù)合管管端堆焊層內(nèi)壁進(jìn)行機(jī)加工整 圓，并將復(fù)合管管端面加工為平端口。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造方法，其特征在于:還包括步驟S5，在基管(I)的端部外周加工出延伸至耐蝕合金堆焊層(3)的坡口(4)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造方法，其特征在于:所述坡口(4)的傾斜角a在6° 8。之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至8任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于:在步驟S2中，在基管(I)的內(nèi)周由外至內(nèi)去除一定厚度的材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合管及其制造方法。復(fù)合管包括基管(1)和機(jī)械結(jié)合在基管內(nèi)的耐蝕合金襯管(2)，所述基管的端部?jī)?nèi)周設(shè)置有耐蝕合金堆焊層(3)，所述耐蝕合金堆焊層(3)的內(nèi)端面與耐蝕合金襯管(2)的端面相接，所述耐蝕合金堆焊層(3)軸向上的長(zhǎng)度不小于耐蝕合金襯管(2)的端面與基管(1)的端面之間的距離。制造方法，包括如下步驟S1、將耐蝕合金襯管(2)機(jī)械結(jié)合在基管(1)內(nèi)；S2、去除復(fù)合管端部一定長(zhǎng)度的耐蝕合金襯管(2)；S3、從耐蝕合金襯管(2)的端部起，由內(nèi)至外在所述基管(1)的端部?jī)?nèi)周上堆焊形成耐蝕合金堆焊層(3)。本發(fā)明解決了雙金屬機(jī)械復(fù)合管焊接難度大、焊接合格率低、速度慢的問題。
文檔編號(hào)F16L9/02GK103216682SQ20131016688
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者謝玉洪, 柯呂雄, 周聲結(jié), 李大全, 姜義, 張燕飛, 汪建明, 井元彬, 王文龍, 祁嘉朋, 陳大江, 王海, 高光軍 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海石油(中國(guó))有限公司湛江分公司