專利名稱：帶有易焊接接頭結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管道的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及帶有新型接頭結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管，所述的復(fù)合 管的內(nèi)部為連續(xù)的耐蝕金屬結(jié)構(gòu)，其接頭部分可釆用已知技術(shù)增強(qiáng)。
本發(fā)明的復(fù)合管解決了耐蝕復(fù)合管最薄弱的管接頭防腐蝕問題，保 證了管道內(nèi)部形成連續(xù)的耐蝕金屬結(jié)構(gòu)，極大地提高管道的耐蝕性。本發(fā) 明的復(fù)合管避免了因復(fù)合管管接頭腐蝕失效而導(dǎo)致輸送介質(zhì)泄漏事故的 發(fā)生。該復(fù)合管能夠替代價(jià)格昂貴的不銹鋼等耐蝕金屬管，具有較好的經(jīng) 濟(jì)性；又避免使用可能造成嚴(yán)重腐蝕的碳鋼或低合金管道，從而又具有不 銹鋼等耐蝕金屬的良好耐蝕性。
背景技術(shù)：
國際國內(nèi)大多數(shù)油氣田含有C02、 H2S等腐蝕性介質(zhì)，導(dǎo)致油氣集輸和 輸送管道發(fā)生腐蝕，往往造成停工停產(chǎn)、人員傷亡和環(huán)境污染等惡性事故。 國內(nèi)外解決管道內(nèi)腐蝕的方法包括采用緩蝕劑、內(nèi)涂層管、耐蝕金屬材料、 玻璃鋼或塑料管材、雙金屬復(fù)合管等方法。
其中雙金屬復(fù)合管一般采用普通碳鋼和低合金鋼做為外層的基體管， 不銹鋼等薄壁耐蝕金屬管做為內(nèi)襯管。外層的基體管為復(fù)合管提供強(qiáng)度支 持，而且成本較低；內(nèi)襯管用以提供優(yōu)良的防腐性能，由于其用量較少， 成本也不會(huì)太高。使用雙金屬復(fù)合管在防腐性能上可以代替價(jià)格昂貴耐蝕 金屬管道，而其成本卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于耐蝕金屬管道。
但雙金屬復(fù)合管具有現(xiàn)場(chǎng)焊接施工難度大的弱點(diǎn)?，F(xiàn)有的雙層管管接 頭焊接方法有可能造成接頭處的耐蝕金屬不連續(xù)，使其成為整個(gè)管道的最 薄弱環(huán)節(jié)，服役過程中往往會(huì)被優(yōu)先腐蝕，造成爆炸和泄漏事故u
為了克服現(xiàn)有雙金屬復(fù)合管道在接頭處焊接后造成的上述缺點(diǎn)，本發(fā) 明在現(xiàn)有雙金屬復(fù)合管道的基礎(chǔ)上，側(cè)重優(yōu)化焊接接頭連接結(jié)構(gòu)，發(fā)明了 兩種新型的內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管道，徹底克服了現(xiàn)有雙金屬復(fù)合管道焊接
接頭耐蝕性不足和現(xiàn)場(chǎng)焊接困難的弱點(diǎn)。
本申請(qǐng)人的在先專利申請(qǐng)200610066654. X，其發(fā)明名稱是"用于焊 縫補(bǔ)強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料和方法"，其中公開了用于焊縫補(bǔ)強(qiáng)的碳纖維復(fù) 合材料和應(yīng)用所述的材料進(jìn)行焊縫補(bǔ)強(qiáng)的方法。
本發(fā)明的復(fù)合管避免了因復(fù)合管管接頭腐蝕失效而導(dǎo)致輸送介質(zhì)泄 漏事故的發(fā)生。該復(fù)合管能夠替代價(jià)格昂貴的不銹鋼等耐蝕金屬管，具有 較好的經(jīng)濟(jì)性；又避免使用可能造成嚴(yán)重腐蝕的碳鋼或低合金管道，從而 又具有不銹鋼等耐蝕金屬的良好耐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供帶有新型接頭結(jié)構(gòu)的內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管道，所 述的復(fù)合管的內(nèi)部為連續(xù)的耐蝕金屬結(jié)構(gòu)，其接頭部分可采用己知技術(shù)增強(qiáng)。
本發(fā)明的內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管適用于各種含腐蝕介質(zhì)的流體輸送管 道，例如含C02、 H2S介質(zhì)的油、氣輸送管道。
本發(fā)明的內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管有兩種結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)一的內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管由中間管體和兩端管體組成，中 間管體由外層基體金屬管和內(nèi)層內(nèi)襯管所構(gòu)成，兩端管體為單層金屬管， 其中中間管體的內(nèi)層內(nèi)襯管和兩端管體的單層金屬管是耐蝕金屬管。
該復(fù)合管中間管體的外層基體管可以是碳鋼、低合金鋼或者其它高強(qiáng) 度低成本合金，其內(nèi)層內(nèi)襯管可選擇不銹鋼、鎳基合金、鎳鐵基合金、鈦 合金或者其它耐蝕金屬。在制作中間管體時(shí)，外層基體金屬管和內(nèi)層內(nèi)襯 管的連接可以利用爆炸焊接或水壓機(jī)械成型或其它任何可以將內(nèi)外管一 體化的方法把基體管與內(nèi)襯管結(jié)合在一起。
該復(fù)合管的兩端管體的單層金屬管，可以根據(jù)內(nèi)部介質(zhì)腐蝕性的不同 而選擇不銹鋼、鎳基合金、鎳鐵基合金、鈦合金或者其它耐蝕金屬。所述 中間管體的內(nèi)層內(nèi)襯管和兩端管體的單層金屬管的材質(zhì)可以相同或不同， 優(yōu)選相同。中間管體與兩端單層管通過異金屬焊接的方式進(jìn)行焊接連接。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)一的內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管的示意圖如附圖1。
當(dāng)本發(fā)明復(fù)合管道的接頭部分強(qiáng)度因設(shè)計(jì)或其他要求需要增強(qiáng)時(shí)，所 述的金屬復(fù)合管可釆用下述方法中的至少一種對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)
(1) 增加兩端管體壁厚的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)；
(2) 采用增加外層基體管的兩端管體壁厚的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)
(3) 利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或者夾具注填料的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)。
在上述增強(qiáng)方法中，所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的增強(qiáng)纖維可以是 諸如碳纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維等具有增強(qiáng)效果的纖維。在使用上述 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料對(duì)金屬復(fù)合管進(jìn)行增強(qiáng)時(shí)，可采用本領(lǐng)域已知的濕法纏 繞纖維增強(qiáng)，或使用預(yù)成型纖維復(fù)合材料纏繞增強(qiáng)。應(yīng)用上述纖維復(fù)合材 料進(jìn)行增強(qiáng)的方法例如本申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)200610066654. X。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)二的內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管由外層基體管和內(nèi)層內(nèi)襯管組 成，其中外層基體管由中間管體和兩端管體組成，內(nèi)層內(nèi)襯管由一個(gè)連續(xù) 的管體構(gòu)成，其中內(nèi)層內(nèi)襯管和兩端管體是耐蝕金屬。
所述復(fù)合管的外層基體管的兩端管體可以根據(jù)內(nèi)部介質(zhì)腐蝕性的不 同而選擇不銹鋼、鎳基合金、鎳鐵基合金、鈦合金或者其它耐蝕金屬，中 間管體部分可以是碳鋼、低合金鋼或者其它高強(qiáng)度低成本合金。所述復(fù)合 管內(nèi)層內(nèi)襯管可以根據(jù)內(nèi)部介質(zhì)腐蝕性的不同而選擇不銹鋼、鎳基合金、 鎳鐵基合金、鈦合金或者其它耐蝕金屬。所述復(fù)合管的外層基體管的兩端 管體和內(nèi)層內(nèi)襯管的材質(zhì)可以相同或不同，優(yōu)選相同。
在制作外層基體管時(shí)，采用異金屬焊接的方法連接外層基體管的中間 管體和兩端管體；所述金屬復(fù)合管的外層基體管和內(nèi)層內(nèi)襯管可以通過爆
炸焊接、水壓機(jī)械成型或其它可以將內(nèi)外管一體化的任何方法進(jìn)行加:i:。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)二的內(nèi)襯金屬耐蝕復(fù)合管的示意圖如附圖2所示。
當(dāng)本發(fā)明復(fù)合管道的接頭部分強(qiáng)度因設(shè)計(jì)或其他要求需要增強(qiáng)時(shí)，所 述的金屬復(fù)合管可采用下述方法中的至少一種對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)-(i)增加兩端管體壁厚的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)；
(2) 采用增加外層基體管的兩端管體壁厚的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)；
(3) 利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或者夾具注填料的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)。
在上述增強(qiáng)方法中，所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的增強(qiáng)纖維可以是 諸如碳纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維等具有增強(qiáng)效果的纖維。在使用上述 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料對(duì)金屬復(fù)合管進(jìn)行增強(qiáng)時(shí)，可采用本領(lǐng)域已知的濕法纏 繞纖維增強(qiáng)，或使用預(yù)成型纖維復(fù)合材料纏繞增強(qiáng)。應(yīng)用上述纖維復(fù)合材 料進(jìn)行增強(qiáng)的方法例如本申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)200610066654. X。
本發(fā)明的另一 目的是提供了 一種連續(xù)耐蝕管道，該管道由多個(gè)結(jié)構(gòu)一 或結(jié)構(gòu)二所述的金屬復(fù)合管通過焊接方法連接成內(nèi)部為連續(xù)耐蝕的管道。 當(dāng)兩個(gè)上述的復(fù)合管進(jìn)行連接時(shí)，可以直接進(jìn)行焊接，以完成相鄰管道的 連接。由結(jié)構(gòu)一構(gòu)成的連續(xù)耐蝕管道參見附圖4或6;由結(jié)構(gòu)二構(gòu)成的連 續(xù)耐蝕管道參見附圖5或7。
本發(fā)明的內(nèi)襯金屬耐蝕復(fù)合管解決了復(fù)合管接頭的耐蝕性問題，能 保證管道在連接之后復(fù)合管的內(nèi)部由連續(xù)的耐蝕金屬構(gòu)成，具有完整的防 腐性能，極大地提高了管道的耐蝕性。


圖1為本發(fā)明內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管結(jié)構(gòu)一的示意圖，其中1是金屬 復(fù)合管的中間管體部分的外層基體金屬管；2是金屬復(fù)合管的中間管體部 分的內(nèi)襯管；3是金屬復(fù)合管兩端的單層金屬管。
圖2為本發(fā)明內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管結(jié)構(gòu)二的示意圖，其中4是外層 基體管的中間管體部分；5是內(nèi)層內(nèi)襯管；6是基體管的兩端管體。
圖3為本發(fā)明內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管(結(jié)構(gòu)一)的中間管體部分的橫 截面示意圖，其中7是內(nèi)襯管的焊接縫。
圖4是兩個(gè)本發(fā)明的復(fù)合管(結(jié)構(gòu)一)的對(duì)接示意圖，其中8是兩個(gè) 復(fù)合管之間的對(duì)接環(huán)焊縫；9是復(fù)合管中間管體與兩端單層金屬管部分的 連接環(huán)焊縫。
圖5是兩個(gè)本發(fā)明的復(fù)合管(結(jié)構(gòu)二)的對(duì)接示意圖，其中10是兩 個(gè)復(fù)合管之間的對(duì)接環(huán)焊縫；11是外層的基體管中間管體與兩端管體的 連接環(huán)焊縫。
圖6是兩個(gè)本發(fā)明的復(fù)合管(結(jié)構(gòu)一)的對(duì)接示意圖，其中復(fù)合管兩 端單層金屬管的壁厚比中間管體壁厚大，以增強(qiáng)管接頭的承壓能力。
圖7是兩個(gè)本發(fā)明的復(fù)合管(結(jié)構(gòu)二)的對(duì)接示意圖，其中外層的基 體管的兩端管體壁厚比基體管中間管體壁厚大，以增強(qiáng)管接頭的承壓能 力。
具體實(shí)施例方式
為了進(jìn)一步闡述本技術(shù)所涉材料及施工工藝，給出了下述實(shí)施例。 但是，這些實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1 (結(jié)構(gòu)一)
(1) 準(zhǔn)備長度為2米的規(guī)格為0325x'7mm的無縫碳鋼管。利用機(jī)械 噴砂設(shè)備對(duì)基體管內(nèi)部進(jìn)行噴砂處理，噴砂處理后再用酒精擦洗P凈
(2) 利用厚度為lmm的不銹鋼鋼板在制管機(jī)上制成長2米外徑為 0315mm的不銹鋼焊管，采用鎢極氬弧焊焊接，并把焊縫外余高打磨平整。
(3) 把內(nèi)襯管放入碳鋼管內(nèi)，使用靜水壓擠壓的方法，把內(nèi)襯不銹 鋼管與外層碳鋼管連接為一體。連接完成后利用切割工具把復(fù)合管兩端切 割平整并打磨坡口 ，即完成復(fù)合管中間管體的制備工作。
U)制備兩個(gè)長為0.2米，規(guī)格為0325x7mm的無縫不銹鋼管，對(duì) 其端部進(jìn)行打坡口處理。利用異種金屬焊接方法，把兩段不銹鋼管分別焊 接到(3)種所述的復(fù)合管中間管體兩端，完成復(fù)合管的制備。
實(shí)施例2 (結(jié)構(gòu)二)
(1) 準(zhǔn)備長度為2米的規(guī)格為0325x7mm的無縫碳鋼管，在該管的 兩端制備坡口。
(2) 制備兩個(gè)長為0.2米，規(guī)格為①325x7國的無縫不銹鋼管，對(duì) 其端部進(jìn)行打坡口處理。利用異種金屬焊接方法，把兩段不銹鋼管分別焊 接到(1)種所述的碳鋼管上兩端，得到基體管。
(3) 噴砂設(shè)備對(duì)基體管內(nèi)部進(jìn)行噴砂處理，處理完畢后再用酒精將 管內(nèi)擦洗千凈。
(4) 利用厚度為lmm的不銹鋼鋼板在制管機(jī)上制成長2. 4米外徑為 0315隱的不銹鋼焊管，采用鎢極氬弧焊焊接，并把焊縫外余高打磨平整。
(5) 對(duì)內(nèi)襯管和基體管進(jìn)行爆炸焊接得到復(fù)合管。焊接完成后利用 切割工具把復(fù)合管兩端切割平整并打磨坡口 ，即完成復(fù)合管的制備工作。
本發(fā)明提供的雙金屬復(fù)合管是一項(xiàng)實(shí)用的生產(chǎn)技術(shù)，可用于各種焊 接管道，例如輸氣輸油管道的建設(shè)。
以上已詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施方案，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很 顯然可以做很多改進(jìn)和變化而不會(huì)背離本發(fā)明的基本精神。所有這些 變化和改進(jìn)都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種金屬復(fù)合管，該復(fù)合管由中間管體和兩端管體組成，中間管體由外層基體金屬管和內(nèi)層內(nèi)襯管所構(gòu)成，兩端管體為單層金屬管，其中中間管體的內(nèi)層內(nèi)襯管和兩端管體的單層金屬管是耐蝕金屬管。
2、 按照權(quán)利要求1所述的金屬復(fù)合管，其中所述中間管體的外層基 體金屬管可以是碳鋼、低合金鋼或者其它高強(qiáng)度低成本合金管；所述中間 管體的內(nèi)層內(nèi)襯管可選擇不銹鋼、鎳基合金、鎳鐵基合金、鈦合金或者其 它耐蝕金屬管；所述兩端管體的單層金屬管可以選擇不銹鋼、鎳基合金、 鎳鐵基合金、鈦合金或者其它耐蝕金屬管；其中所述中間管體的內(nèi)層內(nèi)襯 管和兩端管體的單層金屬管材質(zhì)相同。
3、 按照權(quán)利要求1或2所述的金屬復(fù)合管，其中所述外層基體金屬 管和內(nèi)層內(nèi)襯管的連接可以使用爆炸焊接方法進(jìn)行加工，也可以使用水壓 機(jī)械成型的辦法進(jìn)行加工，或使用其它可以將內(nèi)外管一體化的任何方法進(jìn) 行加工；其中所述中間管體與兩端管體通過異金屬焊接的方式焊接連接。
4、 按照權(quán)利要求1所述的金屬復(fù)合管，其中所述的金屬復(fù)合管可采 用下述方法中的至少一種對(duì)復(fù)合管的接頭部分進(jìn)行增強(qiáng)(1 )增加兩端管體壁厚的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)；(2) 采用增加外層基體管的兩端管體壁厚的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng);(3) 利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或者夾具注填料的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)；其中所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的增強(qiáng)纖維可以是具有增強(qiáng)效果的 碳纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維；在利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料對(duì)金屬復(fù)合管 進(jìn)行增強(qiáng)時(shí)，可采用濕法纏繞纖維增強(qiáng)，也可使用預(yù)成型纖維復(fù)合材料纏 繞增強(qiáng)。
5、 一種連續(xù)耐蝕管道，該管道由多個(gè)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的 金屬復(fù)合管通過焊接方法連接成內(nèi)部為連續(xù)耐蝕的管道。
6、 一種金屬復(fù)合管，該復(fù)合管由外層基體管和內(nèi)層內(nèi)襯管組成，其中外層基體管由中間管體和兩端管體組成，內(nèi)層內(nèi)襯管由一個(gè)連續(xù)的管體構(gòu)成，其中內(nèi)層內(nèi)襯管和兩端管體是耐蝕金屬。
7、 按照權(quán)利要求6所述的金屬復(fù)合管，其中所述的外層基體管的中間管體部分，可以是碳鋼、低合金鋼或者其它高強(qiáng)度低成本合金管；所述外層基體管的兩端管體可以選擇不銹鋼、鎳基合金、鎳鐵基合金、鈦合金或者其它耐蝕金屬管；其中所述的內(nèi)層內(nèi)襯管可以選擇不銹鋼、鎳基合金、鎳鐵基合金、鈦合金或者其它耐蝕金屬管；其中所述外層基體管的兩端管體和內(nèi)層內(nèi)襯管的材質(zhì)相同。
8、 按照權(quán)利要求6或7所述的金屬復(fù)合管，其中所述外層基體管的中間管體與兩端管體通過異金屬焊接的方式焊接連接；其中所述的外層基體管和內(nèi)層內(nèi)襯管的連接可以使用爆炸焊接方法進(jìn)行加工，也可以使用水壓機(jī)械成型的辦法進(jìn)行加工，或使用其它可以將內(nèi)外管一體化的任何方法進(jìn)行加工。
9、 按照權(quán)利要求6所述的金屬復(fù)合管，其中所述的金屬復(fù)合管可采用下述方法中的至少一種對(duì)復(fù)合管的接頭部分進(jìn)行增強(qiáng)(1) 增加兩端管體壁厚的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)；(2) 采用增加外層基體管的兩端管體壁厚的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng);(3) 利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或者夾具注填料的方法對(duì)管接頭進(jìn)行增強(qiáng)；其中所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的增強(qiáng)纖維可以是具有增強(qiáng)效果的碳纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維；在利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料對(duì)金屬復(fù)合管進(jìn)行增強(qiáng)時(shí)，可采用濕法纏繞纖維增強(qiáng)，也可使用預(yù)成型纖維復(fù)合材料纏繞增強(qiáng)。
10、 一種連續(xù)耐蝕管道，該管道由多個(gè)權(quán)利要求6-9任意一項(xiàng)所述的金屬復(fù)合管通過焊接方法連接成內(nèi)部為連續(xù)耐蝕的管道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)襯耐蝕金屬復(fù)合管道，其端部和內(nèi)襯管為耐蝕金屬，外層基體管為碳鋼或低合金鋼。端部和內(nèi)層管的耐蝕金屬用以抵抗介質(zhì)腐蝕，基體管的碳鋼或低合金鋼用以保證力學(xué)強(qiáng)度。當(dāng)兩根這樣的管道焊接后，將會(huì)在管道內(nèi)部形成連續(xù)的耐蝕金屬管道，從而保證整體管道具有耐蝕金屬的耐蝕性。在兩根上述復(fù)合管道焊接接頭部分的力學(xué)強(qiáng)度較低時(shí)，可采用(1)增加管接頭壁厚；(2)利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增強(qiáng)；或(3)利用夾具注填料技術(shù)進(jìn)行增強(qiáng)。該發(fā)明的內(nèi)襯管可以是不銹鋼、鎳基合金、高含鎳鉻合金、鈦合金等耐蝕金屬。本發(fā)明的復(fù)合管耐蝕性好，易加工，且成本低。
文檔編號(hào)F16L9/00GK101205994SQ20061016955
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者侯世穎, 國 劉, 王修云, 路民旭, 巖 鄭, 阮景紅 申請(qǐng)人:北京安科管道工程科技有限公司