[发明专利]一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明属于油气输送钢管制造行业，涉及一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管件及其制造方法。 

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。 

双金属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。虽然由于界面结合程度低，使其不适合再热加工，但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。 

国内关于复合管的研究，主要集中在小口径复合管方面，并且以通过扩径、爆炸复合等为主要手段。通过扩径、爆炸复合等手段的复合管在管道性能和寿命方面存在一定的缺陷，其尺寸也受到一定限制。同时其工艺局限性较大，对设备和场地均有特殊要求，不适合推广。 

本发明提供了一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管件及其制造方法，其工艺简单，对原材料无特殊要求。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。 

发明内容：

本发明提供了一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管件及其制造方法。采用本发明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。 

本发明选择经检验合格的无缝管或焊接管作用原料，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，采用机械扩径机对管内进行分段扩径。扩径量应使内管产生塑性变形，而外 管变形量接近最大弹性变形为宜。扩径完成后，对复合管件进行检验，对检验合格管件切除管端一定尺寸后进行封焊，并对管端进行加工处理。 

本发明所采用的技术方案如下： 

一种机械扩径内衬耐蚀合金复合管件，所述复合管件由耐蚀合金内管和低碳钢外管构成，复合管件采用分段扩径方式使耐蚀合金内管外表面与低碳钢外管内表面紧密结合。