技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于油氣輸送鋼管制造行業(yè)，具體涉及一種內(nèi)襯825鎳基合金的機(jī)械復(fù)合管及其制造方法。
背景技術(shù)：
：：統(tǒng)計(jì)資料表明，2000年以來，我國每年腐蝕損失超過5000億元，約占國民生產(chǎn)總值的5％，管道腐蝕在其中占到相當(dāng)比例。發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，其中四分之一以上的銹蝕損失可以通過防腐蝕手段進(jìn)行控制。只要采取有效的防腐蝕措施，就可以延長設(shè)備和裝備的使用壽命，積極推廣利用防腐蝕新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝、新材料，我國至少可以減少腐蝕損失的30％，挽回?fù)p失數(shù)千億元。長期以來人們通過研究各種技術(shù)來防止流體對管道的腐蝕，比如使用耐腐蝕金屬和非金屬材料，在管道內(nèi)涂、鍍、滲、襯耐腐蝕層，在流體中添加緩蝕劑等等。不銹鋼、鎳基合金、鈦合金等耐蝕合金管道因其具有優(yōu)良的防腐性能和加工工藝性能，被大量應(yīng)用于石油、化工、海洋等腐蝕性環(huán)境。但是采用單一的耐蝕合金管道成本較高。例如，西氣東輸一線井口集輸管道，由于氣源含腐蝕介質(zhì)嚴(yán)重，曾采用了11公里長的雙相不銹鋼材質(zhì)，口徑為508mm的集輸管道，全部從國外進(jìn)口，工程總造價(jià)約3.6億。層狀結(jié)構(gòu)雙金屬復(fù)合材料可以使強(qiáng)度、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)差異極為懸殊的不同金屬實(shí)現(xiàn)結(jié)合，集不同材料的優(yōu)點(diǎn)于一身，充分發(fā)揮不同材料特性，極大地節(jié)約稀貴金屬材料，降低設(shè)備的制造成本。如果采用不銹鋼與管線鋼復(fù)合制造鋼管，是解決管道內(nèi)部腐蝕問題的一種有效方法。由于其內(nèi)壁只有薄薄的覆層，成本也較低。同時(shí)，外層低碳鋼或管線鋼也可以提供管體所需的強(qiáng)度和韌性要求。今后幾年，市場對復(fù)合金屬管道產(chǎn)品的需求將快速增加，僅我國石油工業(yè)年消耗石油鋼管100余萬噸，耗資100多億元，其中50％以上的石油鋼管基本處于強(qiáng)腐蝕環(huán)境中使用，即石油行業(yè)防腐管道的市場容量每年超過50億元。我國含酸性氣的油氣田很多，如新疆塔里木、四川、中原都有不少油氣田處于深井、高溫、高壓、高腐蝕的惡劣環(huán)境，每年需從日本、德國進(jìn)口上萬噸這些高合金材料。若采用不銹鋼復(fù)合管，可停止進(jìn)口，并節(jié)約大量資金。雙金屬復(fù)合管一般設(shè)計(jì)原則是基材滿足管道設(shè)計(jì)允許應(yīng)力，合金抵抗腐蝕或磨損等。其主要制造方法按界面結(jié)合程度分為冶金結(jié)合和機(jī)械結(jié)合兩種方式。采用冶金結(jié)合的層狀復(fù)合板為原料，通過冷成型后焊接的工藝制造層狀雙金屬復(fù)合管，是一種靈活、低成本的方法。它先將兩種不同材質(zhì)的板坯用超大功率熱軋機(jī)進(jìn)行熱復(fù)合，然后用uo或jco工藝卷成管坯，再進(jìn)行縱縫焊接。相對于擴(kuò)徑復(fù)合管和爆炸復(fù)合管，采用焊接工藝制備的層狀雙金屬復(fù)合管，在二次成型加工、焊接及管體性能方面相對于其它工藝制造的復(fù)合管具有一定的優(yōu)越性。但由于復(fù)層在鋼管內(nèi)部，對制造過程中的坡口加工、組對精度、焊接方法和焊接順序等均有特殊的要求，同時(shí)對于不同的母材還要選擇不同的焊接材料，焊接過程中對熔合比、熱輸入、層間溫度等均有嚴(yán)格的要求，因而制造加工較難，成材率很低。另外由于鋼管成型后采用焊接方式加工，因而對于內(nèi)外管材料的選擇有所局限，比如鈦與鋼這兩種不相熔的材料就無法采用焊接方式加工制管。也是由于焊接的影響，冶金復(fù)合管產(chǎn)品的尺寸一般較大，根據(jù)制造設(shè)備不同，一般最小管徑不低于508mm，限制了冶金復(fù)合管在油氣集輸管線領(lǐng)域的應(yīng)用。國內(nèi)關(guān)于復(fù)合管的研究，主要集中在小口徑復(fù)合管方面，并且以通過擴(kuò)徑、爆炸復(fù)合等為主要手段。通過擴(kuò)徑、爆炸復(fù)合等手段的復(fù)合管在管道性能和壽命方面存在一定的缺陷，其尺寸也受到一定限制。同時(shí)其工藝局限性較大，對于內(nèi)外管的強(qiáng)度匹配有較高的要求。一般采用內(nèi)擴(kuò)徑工藝制造的復(fù)合管，要求外管強(qiáng)度大于內(nèi)管，而采用外減徑工藝制造的復(fù)合管，要求外管強(qiáng)度小于內(nèi)管。而爆炸復(fù)合等工藝方法對設(shè)備和場地均有特殊要求，不適合推廣，而其產(chǎn)品質(zhì)量也不能滿足油氣集輸管的要求。采用焊接管或無縫鋼管，按要求尺寸將其同軸裝配后，對內(nèi)部加壓使其貼合，然后再對外管進(jìn)行定減徑的方式制造的復(fù)合管是一種機(jī)械結(jié)合的復(fù)合管。這種管材制造方法簡單，成材率高。雖然由于界面結(jié)合程度低，使其不適合再熱加工，但在對管件無變形要求，無高溫環(huán)境的情況下，機(jī)械復(fù)合管完全能夠滿足使用需要。2014年4月23日公告的公告號為cn203560610u，名稱為一種管端采用堆焊耐蝕合金層的機(jī)械復(fù)合管，該機(jī)械復(fù)合管包括耐蝕合金內(nèi)管和低碳鋼外管，所述復(fù)合管是通過機(jī)械擴(kuò)徑的方式使內(nèi)管外管和外管結(jié)合在一起。該機(jī)械復(fù)合管存在的缺點(diǎn)是：內(nèi)擴(kuò)徑等單一成型工藝制造機(jī)械復(fù)合管時(shí)，對原材料強(qiáng)度有特殊要求，內(nèi)擴(kuò)工藝一般要求碳鋼外管強(qiáng)度高于鎳基合金內(nèi)管。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：：本發(fā)明的目的是提供了一種內(nèi)襯825鎳基合金的機(jī)械復(fù)合管及其制造方法，該制造方法不受原材料強(qiáng)度的限制，只需改變外減徑量，即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外管的有效結(jié)合，且本發(fā)明的制造方法工藝簡單，制備的復(fù)合管產(chǎn)品性能可靠，符合腐蝕嚴(yán)重地區(qū)油氣集輸管線的建設(shè)需要。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種內(nèi)襯825鎳基合金的機(jī)械復(fù)合管，所述機(jī)械復(fù)合管由825鎳基合金內(nèi)管和低碳鋼外管構(gòu)成，所述825鎳基合金內(nèi)管的外表面與低碳鋼外管的內(nèi)表面通過內(nèi)擴(kuò)徑和外定減徑的方式緊密結(jié)合。所述825鎳基合金內(nèi)管的壁厚為2mm～5mm，外徑為20mm～590mm；所述低碳鋼外管的壁厚為6mm～30mm，外徑為25mm～610mm。所述825鎳基合金內(nèi)管為無縫管或者焊接管。所述低碳鋼外管為無縫管或焊接管。所述一種內(nèi)襯825鎳基合金的機(jī)械復(fù)合管的制造方法：包括：將825鎳基合金內(nèi)管和低碳鋼外管等軸裝配后，采用機(jī)械擴(kuò)徑機(jī)對管內(nèi)進(jìn)行分段擴(kuò)徑或連續(xù)擴(kuò)徑，擴(kuò)徑量使825鎳基合金內(nèi)管產(chǎn)生塑性變形，而低碳鋼外管變形量接近最大彈性變形；擴(kuò)徑完成后，采用定減徑機(jī)對管外進(jìn)行定減徑處理，當(dāng)825鎳基合金內(nèi)管強(qiáng)度小于低碳鋼外管時(shí)，則內(nèi)擴(kuò)徑量大，外定減徑量小，當(dāng)825鎳基合金內(nèi)管強(qiáng)度大于低碳鋼外管時(shí)，則內(nèi)擴(kuò)徑量小，外定減徑量大，從而保證內(nèi)外管不同的強(qiáng)度匹配情況下都能得到較好的結(jié)合強(qiáng)度；對經(jīng)內(nèi)擴(kuò)徑與外定減徑后形成的機(jī)械復(fù)合管進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后管端切除一定尺寸進(jìn)行堆焊，并對管端進(jìn)行坡口加工處理。所述825鎳基合金內(nèi)管和低碳鋼外管等軸裝配的裝配間隙為5～30mm。所述低碳鋼外管的最小屈服強(qiáng)度為360mpa～485mpa。所述低碳鋼外管的最小屈服強(qiáng)度為360mpa時(shí)，所述外定減徑量為外管外徑的1.2％。所述低碳鋼外管的最小屈服強(qiáng)度為450mpa時(shí)，所述外定減徑量為外管外徑的0.3％。本發(fā)明的有益效果：1、現(xiàn)有采用內(nèi)擴(kuò)或外擠工藝制造復(fù)合管，內(nèi)擴(kuò)工藝一般要求碳鋼外管強(qiáng)度高于鎳基合金內(nèi)管，而外擠工藝則要求碳鋼外管強(qiáng)度低于鎳基合金內(nèi)管，本發(fā)明的制造方法不受內(nèi)外管材料強(qiáng)度制約，只需改變外減徑量，即可實(shí)現(xiàn)內(nèi)外管的有效結(jié)合，打破了該類型工藝制備復(fù)合管時(shí)材料強(qiáng)度的局限，當(dāng)外管強(qiáng)度高于內(nèi)管時(shí)，減小外減徑量；當(dāng)外管強(qiáng)度低于內(nèi)管時(shí)，提高外減徑時(shí)，均可實(shí)現(xiàn)825鎳基合金內(nèi)管與碳鋼外管的有效結(jié)合。2、采用外定減徑的復(fù)合管尺寸精度更高，更利于現(xiàn)場的焊接安裝，大大減少了傳統(tǒng)復(fù)合管焊接時(shí)存在的錯(cuò)邊等對口問題，該方法對場地與技術(shù)無特殊要求，容易推廣。附圖說明：下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1本發(fā)明內(nèi)襯耐蝕合金復(fù)合管結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明：1-825鎳基合金內(nèi)管，2-低碳鋼外管。具體實(shí)施方式：參見圖1，機(jī)械復(fù)合管由825鎳基合金內(nèi)管和低碳鋼外管等軸裝配后，采用先內(nèi)擴(kuò)徑后外定減徑方式使其內(nèi)外管之間產(chǎn)生一定結(jié)合力形成復(fù)合管件。本發(fā)明的825鎳基合金內(nèi)管和低碳鋼外管均可為無縫管或焊接管。外管最小屈服強(qiáng)度為360mpa或450mpa。將825鎳基合金內(nèi)管等軸裝配在低碳鋼外管內(nèi)，裝配間隙為5～30mm；裝配后采用分段擴(kuò)徑或連續(xù)擴(kuò)徑方式使825鎳基合金內(nèi)管的外表面與低碳鋼外管的內(nèi)表面緊密結(jié)合，擴(kuò)徑量使低碳鋼外管產(chǎn)生最大彈性變形；機(jī)械擴(kuò)徑工序完成后，再對擴(kuò)徑后的復(fù)合管進(jìn)行減徑處理；當(dāng)外管b最小屈服強(qiáng)度可為360mpa或450mpa時(shí)，外定減徑量為外徑的1.2％或0.3％；完成減徑處理的機(jī)械復(fù)合管進(jìn)行管端加工和檢測工序。本發(fā)明中涉及的機(jī)械復(fù)合管制備其他工藝包括。(1)低碳鋼外管準(zhǔn)備：定尺切割：根據(jù)產(chǎn)品尺寸規(guī)格要求，將基管按一定長度進(jìn)行切割；內(nèi)表面檢查：嚴(yán)格檢查基管內(nèi)表面質(zhì)量，以免存在影響內(nèi)外管結(jié)合質(zhì)量的缺陷；內(nèi)表面處理：對內(nèi)表面進(jìn)行拋丸處理；吹洗烘干：對內(nèi)表面地吹掃烘干后待用。(2)825鎳基合金內(nèi)管準(zhǔn)備制管：將825鎳基合金鋼帶卷制成管坯，采用tig或等離子焊接方法進(jìn)行焊接，嚴(yán)格控制焊縫質(zhì)量與形貌，必要時(shí)進(jìn)行修磨處理；定尺切割：經(jīng)檢測合格的鋼管按定尺要求進(jìn)行切割；表面處理：對825鎳基合金鋼管進(jìn)行酸洗處理，保證外表面質(zhì)量；清洗烘干：清洗鋼管表面酸液，烘干待用；(3)裝配加工內(nèi)外管裝配：將內(nèi)管放入外管，根據(jù)工藝要求對管端進(jìn)行封焊；機(jī)械擴(kuò)徑：對裝配好的管件采用分段或連續(xù)擴(kuò)徑方式，按一定擴(kuò)徑量進(jìn)行擴(kuò)徑加工，擴(kuò)到至預(yù)定變形量后保持一定時(shí)間，擴(kuò)徑量宜使低碳鋼外管產(chǎn)生最大彈性變形；定減徑：對擴(kuò)徑后的管件采用連續(xù)定徑或減徑處理，定減徑量根據(jù)內(nèi)外管強(qiáng)度匹配計(jì)算可得。若內(nèi)管強(qiáng)度大于外管，減徑量為內(nèi)管最大彈性變形極限，若外管強(qiáng)度大于內(nèi)管，則只做輕微減徑處理；靜水壓試驗(yàn)：按標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)鋼管耐壓性能；管端處理：管端封焊和管端倒棱，封焊前將內(nèi)管切除一定長度，然后從內(nèi)部采用特殊焊接材料進(jìn)行堆焊，使管端一定長度范圍內(nèi)外層達(dá)到冶金結(jié)合，為管端加工和后續(xù)安裝施工做準(zhǔn)備；尺寸檢查及標(biāo)識：檢查鋼管的外觀尺寸，符合標(biāo)準(zhǔn)要求后進(jìn)行標(biāo)識。實(shí)施例1：將825鎳基合金內(nèi)管和x65外管根據(jù)上述方法進(jìn)行機(jī)械復(fù)合，表1為825鎳基合金和x65的化學(xué)成分，表2為機(jī)械復(fù)合管的力學(xué)性能。實(shí)施例2：將825鎳基合金內(nèi)管和q235外管根據(jù)上述方法進(jìn)行機(jī)械復(fù)合，表3為825鎳基合金和q235的化學(xué)成分，表4為825鎳基合金和q235機(jī)械復(fù)合管的力學(xué)性能。通過表2和表4可以看出，通過本發(fā)明的方法制造的機(jī)械復(fù)合管，其屈服強(qiáng)度＞360mpa，抗拉強(qiáng)度＞490mpa，延伸率≥29％，符合腐蝕嚴(yán)重地區(qū)油氣集輸管線的建設(shè)需要。表1825鎳基合金和x65的化學(xué)成分鋼號csimnpscrnicumonbvtinx650.060.241.190.0210.0020.0320.0110.0310.0050.0330.020.012/8250.010.250.32-0.00122.7940.230.763.02--0.71-表2825鎳基合金和x65機(jī)械復(fù)合管的力學(xué)性能ys(rt0.5)，mpats，mpa延伸率，％470560394655654046056543表3825鎳基合金和q235的化學(xué)成分鋼號csimnpscrnicumonbvtinq3450.160.451.220.0170.003///////8250.010.250.32-0.00122.7940.230.763.02--0.71-表4825鎳基合金和q235機(jī)械復(fù)合管的力學(xué)性能ys(rt0.5)，mpats，mpa伸長率，％365505313704952936550033當(dāng)前第1頁12