专利名称：复合管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种复合管，具体是指一种涉及输送酸性油气用双金属机械复合管，本发明还涉及一种复合管的制造方法。
背景技术：
双金属复合管是由外碳钢基管和内耐蚀合金衬管按机械或冶金的方式复合而成，它将耐蚀合金钢的防腐性能与碳钢管优异的力学性能进行了有机结合。适用于高温、高压环境输送酸性介质。双金属复合管按其结合方式可分为双金属机械复合管和双金属冶金复合管，而机械复合管由于其制造和价格上的优势而得到广泛使用。市场上的双金属机械复合管大多是以爆燃技术制造，该制造技术是利用爆燃时产生的冲击波将耐蚀合金层在瞬间涨形并紧密与基管管材贴合。目前制约该产品应用与发展的主要原因是双金属机械复合管的连接效率，以集输管线焊接为例，由于其内衬及基体管材属于异种金属，在对接焊过程中既要保证内衬焊缝的耐蚀性能又要保证基体管材焊缝的力学强度，与原单一材质管线管相比其焊接难度很大，同时在对接焊中基层碳钢很容易污染耐蚀合金层使得耐蚀合金层焊缝的耐腐蚀性能下降，另外双金属机械复合管基层与衬层间为机械结合存有间隙，由于基层和衬层间的空气及杂质影响，导致在焊接熔池中形成气孔，造成大量气孔和未融合等焊接缺陷，同时基层与衬 层间存有的间隙，还会在X射线检验中造成未融合假象，上述问题通常采用在其管端内壁堆焊一层耐蚀合金就可解决。但更为重要的是由于无缝碳钢基管不可避免存在的偏心、壁厚不均使得双金属机械复合管对接焊时对中精度很难保证，传统V型坡口焊材填充量大，对接焊效率极低。以上种种原因使得双金属机械复合管对接焊焊接效率极低。而海洋石油工程海管铺设具有投资大、施工环境复杂、施工质量高等特点，现有双金属机械复合管对接焊的高难度、极低的焊接效率无法满足海洋石油工程海管铺设需要，严重影响了双金属机械复合管在海洋石油工程中的应用。上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本发明的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中双金属机械复合管焊接难度大、焊接合格率低、速度慢的不足而提供一种复合管及其制造方法。本发明的目的通过以下技术方案实现:
提供一种复合管，包括基管和机械结合在基管内的耐蚀合金衬管，所述基管的端部内周设置有耐蚀合金堆焊层，所述耐蚀合金堆焊层的内端面与耐蚀合金衬管的端面相接，所述耐蚀合金堆焊层轴向上的长度不小于耐蚀合金衬管的端面与基管的端面之间的距离。其中，所述基管的端部外周开有坡口，所述坡口的底部延伸至耐蚀合金堆焊层。
其中，所述坡口的倾斜角a在6° 8°之间。其中，所述耐蚀合金衬管为不锈钢管，和/或，所述基管为碳钢管。一种复合管的制造方法，包括如下步骤:
51、将耐蚀合金衬管机械结合在基管内；
52、去除复合管端部一定长度的耐蚀合金衬管，使耐蚀合金衬管的端面处于基管内并与基管的端面保持一段距离；
53、从耐蚀合金衬管的端部起，由内至外在所述基管的端部内周上堆焊形成耐蚀合金堆焊层。其中，还包括步骤S4，对复合管管端堆焊层内壁进行机加工整圆，并将复合管管端面加工为平端口。其中，还包括步骤S5，在基管的端部外周加工出延伸至耐蚀合金堆焊层的坡口。其中，所述坡口的倾斜角a在6° 8°之间。其中，在基管的内周由外至内去除一定厚度的材料。本发明具有以下的有益效果:
1、双金属机械复合管管端为冶金结合，不仅消除了原先基管和衬管间空气和杂质对对接焊质量的影响，同时也消除了基管和衬管之间在安装受力和受热条件下的相对运动；
2、采用内对中对接焊，由于堆焊后精加工整圆，以堆焊层为内对中基准面，消除了基管偏心、壁厚不均对内对中精确度的影响；
3、双金属机械复合管采用对接焊组对内对中器实现了管段间的完全可互换对接组对，减少了组对时间，提高了组对质量，进而保证了焊接质量；
4、双金属机械复合管端部为一定长度堆焊层，便于对接焊返修时重新加工新坡口；
5、打底焊在“裸露”出来的耐蚀合金堆焊层上进行，从而有效避免了碳钢对耐蚀合金层的污染；
6、窄间隙U型焊接坡口，相对于传统的30°坡口，焊材填充量减少了73%，极大提高了焊接效率。
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是复合管堆焊前机加工后的结构示意图。图2是复合管根焊后的结构示意图。图3是复合管堆焊后的结构示意图。图4是复合管堆焊后精加工整圆后的结构示意图。图5是复合管坡口加工后的结构示意图。 图6是两根复合管对接焊示意图。 在图中包括有:1——基管、2——耐蚀合金衬管、3——耐蚀合金堆焊层、4——坡□。
具体实施例方式为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图5所示，本发明所述的复合管，包括基管I和设置在基管I内的耐蚀合金衬管2，所述基管I为碳钢管，所述耐蚀合金衬管2为不锈钢管。耐蚀合金衬管2机械结合在基管I中。所述基管I的端部内周设置有耐蚀合金堆焊层3，所述耐蚀合金堆焊层3的内端面与耐蚀合金衬管2的端面相接，所述耐蚀合金堆焊层3轴向上的长度不小于耐蚀合金衬管2的端面与基管I的端面之间的距离。所述基管I的端部外周开有坡口 4，所述坡口 4的底部延伸至耐蚀合金堆焊层3，所述坡口 4的倾斜角a在6° 8°之间。本发明在复合管端部端部堆焊耐蚀合金材料形成一定长度的耐蚀合金堆焊层，使其基管端部和堆焊层间为冶金结合，消除了基管和衬管之间在安装受力和受热条件下的相对运动。在对接焊时，消除了原先基管和衬管间空气和杂质对对接焊质量的影响，且对接打底焊可在“裸露”出来的耐蚀合金堆焊层上进行，从而有效避免了碳钢对耐蚀合金层的污染。本发明所述的复合管的制造方法，包括如下步骤:
51、将耐蚀合金衬管2机械结合在基管I内；
52、去除复合管端部一定长度的耐蚀合金衬管2，使耐蚀合金衬管2的端面处于基管I内并与基管I的端面保持一段距离；具体的，可采用机械加工方法，在坡口机上将待堆焊的双金属机械复合管端部去除一定长度的不锈钢内衬管；同时在基管内侧由外至内去除一定厚度的碳钢层，此时复合管如图1所示。S3、从耐蚀合金衬管2的端部起，由内至外在所述基管I的端部内周上堆焊形成耐蚀合金堆焊层3。堆焊前可先进行根焊，选用合适的焊接参数，采用钨极氩弧焊机在坡口根部进行手工氩弧焊根焊，此时复合管如图2所示。根焊后对双金属机械复合管进行水平固定，选用合适的堆焊参数，采用自动堆焊机从根焊处开始由内至外进行堆焊并形成多层堆焊层，堆焊时焊接方向为螺旋线方向，堆焊结束后堆焊层内壁高度不低于不锈钢内衬管的内表面高度且其外端口高度不低于不锈钢内衬管的外端口高度，焊后用不锈钢刷进行打磨抛光。此时复合管如图3所示。根焊、堆焊焊材和对接焊焊材选用同种不锈钢焊材。S4，对复合管管端堆焊层内壁进行机加工整圆，并将复合管管端面加工为平端口。具体的，采用机械加工方法，在保证堆焊层最小厚度的前提下按一定内径尺寸要求在坡口机上对复合管管端堆焊层内壁进行机加工整圆，并将管端端面加工为平端口。此时复合管如图4所示。S5，在基管I的端部外周加工出延伸至耐蚀合金堆焊层3的坡口 4。具体的，在堆焊后的双金属机械复合管端部加工出窄间隙坡口，该窄间隙坡口倾斜角a在6° 8。之间，坡口钝边厚度小于堆焊层厚度。此时复合管如图5所示。本发明制造的复合管在进行对接时，如图6所示，对接打底焊可在“裸露”出来的堆焊层上进行，从而有效避免了碳钢对耐蚀合金层的污染。下面以规格为0219.1 mmX (14.3+3) mm,材质为X65/316L的双金属机械复合管为例，对本发明的制造方法进行详细说明。
1、堆焊前预处理
按图1要求对双金属机械复合管端部进行加工。2、根焊
如图2，选用Inconel625焊丝，采用钨极氩弧焊机在坡口根部进行手工氩弧焊根焊，根焊前基体表面采用丙酮进行焊前清理，根焊时电流为150 170 A，焊接速度为55 70 mm/min,保护气体(Ar)流量为10 20 L/min。根焊后进行着色探伤。3、堆焊
如图3，根焊后双金属机械复合管进行水平固定，采用自动堆焊机从根焊处开始由内至外进行堆焊并形成多层堆焊层，堆焊时焊接方向为螺旋线方向，焊道摆宽为10 15 mm，焊接电流为170 200 A，焊接电压为20 25A，平均热输入量为3 5 KJ，保护气体(Ar)流量为10 20 L/min，层间温度控制在50 70 °C，旋转速度(工装频率)为35 45 Hz，共堆焊5 10道、2 3层，道与道之间的搭接量为30 % 50 % ;堆焊结束后堆焊层内壁高度不低于不锈钢内衬管的内表面高度且其外端口高度不低于不锈钢内衬管的外端口高度，堆焊前基体表面采用丙酮进行焊前清理，焊后用不锈钢刷进行打磨抛光。4、焊后精加工、端部整圆
如图4，采用机械加工方法，在保证堆焊层最小厚度的前提下按其内径尺寸要求在坡口机上对复合管端部堆焊层内壁进行机加工整圆，并将管端端面加工为平端口。5、窄间隙坡口加工
如图5，在堆焊后的双金属机械复合管管端加工出窄间隙坡口，该窄间隙坡口倾斜角a为8。，坡口钝边厚 度2mm，堆焊层厚度3mm。上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种复合管，包括基管(I)和机械结合在基管(I)内的耐蚀合金衬管(2)，其特征在于:所述基管(I)的端部内周设置有耐蚀合金堆焊层(3)，所述耐蚀合金堆焊层(3)的内端面与耐蚀合金衬管(2)的端面相接，所述耐蚀合金堆焊层(3)轴向上的长度不小于耐蚀合金衬管(2)的端面与基管(I)的端面之间的距离。
2.根据权利要求1所述的复合管，其特征在于:所述基管(I)的端部外周开有坡口(4)，所述坡口(4)的底部延伸至耐蚀合金堆焊层(3)。
3.根据权利要求2所述的复合管，其特征在于:所述坡口(4)的倾斜角a在6° 8°之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合管，其特征在于:所述耐蚀合金衬管(2)为不锈钢管，和/或，所述基管(I)为碳钢管。
5.一种复合管的制造方法，包括如下步骤: 51、将耐蚀合金衬管(2)机械结合在基管(I)内； 52、去除复合管端部一定长度的耐蚀合金衬管(2)，使耐蚀合金衬管(2)的端面处于基管(I)内并与基管(I)的端面保持一段距离； 53、从耐蚀合金衬管(2)的端部起，由内至外在所述基管(I)的端部内周上堆焊形成耐蚀合金堆焊层(3)。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于:还包括步骤S4，对复合管管端堆焊层内壁进行机加工整 圆，并将复合管管端面加工为平端口。
7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于:还包括步骤S5，在基管(I)的端部外周加工出延伸至耐蚀合金堆焊层(3)的坡口(4)。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于:所述坡口(4)的倾斜角a在6° 8。之间。
9.根据权利要求5至8任一项所述的制造方法，其特征在于:在步骤S2中，在基管(I)的内周由外至内去除一定厚度的材料。
全文摘要
本发明公开了一种复合管及其制造方法。复合管包括基管(1)和机械结合在基管内的耐蚀合金衬管(2)，所述基管的端部内周设置有耐蚀合金堆焊层(3)，所述耐蚀合金堆焊层(3)的内端面与耐蚀合金衬管(2)的端面相接，所述耐蚀合金堆焊层(3)轴向上的长度不小于耐蚀合金衬管(2)的端面与基管(1)的端面之间的距离。制造方法，包括如下步骤S1、将耐蚀合金衬管(2)机械结合在基管(1)内；S2、去除复合管端部一定长度的耐蚀合金衬管(2)；S3、从耐蚀合金衬管(2)的端部起，由内至外在所述基管(1)的端部内周上堆焊形成耐蚀合金堆焊层(3)。本发明解决了双金属机械复合管焊接难度大、焊接合格率低、速度慢的问题。
文档编号F16L9/02GK103216682SQ20131016688
公开日2013年7月24日 申请日期2013年5月9日 优先权日2013年5月9日
发明者谢玉洪, 柯吕雄, 周声结, 李大全, 姜义, 张燕飞, 汪建明, 井元彬, 王文龙, 祁嘉朋, 陈大江, 王海, 高光军 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油(中国)有限公司湛江分公司