一种大型微晶化搪玻璃管道及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种石油、天然气、化工、煤粒等介质输送管道及其制造方法，属于整体管道金属层与搪玻璃釉层结合牢固，抗腐蚀性强，抗磨耗性强，表面光滑，整体管道结构件不变形和抗震机械性能强，确保管道经久不腐蚀、流通舒畅，安全运行的大型微晶化搪玻璃油气输送的长线专用管道。
【背景技术】
[0002]石油天然气管道简称油气管道，是我国国家公共安全的重要组成部分，在国民经济中占有极为重要的战略地位，被称为国家重大生命线。据报导，我国现有油气长输管道约105km，集输管道约为3 X 105km，近几年国内将处于管道建设的高峰期，至“十二五”末期，我国油气长输管道总长度达到1.5X 105km。
[0003]腐蚀是影响石油天然气管道可靠性和使用寿命的关键因素之一。近年来，开采石油、天然气集输和长输管道建设发展迅速，PH值变量大、输送介质成分复杂、腐蚀性强，磨损耗大，致使管道腐蚀问题日益突出。
[0004]还有管道外壁受土壤环境应力腐蚀开裂突发性事故和管道整体结构的变形等重大安全保障之技术质量难题。
[0005]青岛输油管道泄漏，维修突然爆炸。国家主席习近平发出重大指令:“强化安全生产措施，坚决杜绝此类事故”。
[0006]现行缓蚀剂技术、内涂层技术、复合管技术制成的管道，实为自身材质依附加于钢管内壁表面。油气管道在长期输送中，因管壁表面油气介质结污垢，需定期冲刷清洗，油气浪费大，输送效率低，且抗腐蚀、抗磨损性能差，抗机械强度低，以及环境应力腐蚀开裂和管道整体结构变形等安全保障，远不能满足油气介质长线管道的输送。
[0007]1990年由全国最具权威的研究部门立项研究煤粒由煤矿直送到发电厂长线输送的搪瓷管道，精心设计并制造了立式电加热炉和卧式电加热炉，还对应配套了自动温度控制装置。
[0008]立式加热电炉可不受管道大直径和特长度所限制，管道烧成后准直度保证，但管道内壁的搪玻璃釉层在高温(850-900°C )烧成中呈流动状态，上端薄下端厚，釉层均匀度差。
[0009]卧式加热电炉，管道进炉难、出炉难，因管道支撑烧架在加热炉内系为挡火物，整体搪玻璃釉层受热不均匀，致使烧成后的搪玻璃釉层的质量差；管道几次在长时间高温加热中引起管道以及两端法兰面变形量大，直接关联安装总工程的安全性和经济效益，且不符合现行国标GB25025-2010(设备直径彡1000mm，最大最小直径差彡6mm，平面度公差^ 2mm);还有卧式加热电炉直径须放大，电能耗增大；电炉易损坏等等。
[0010]由此可见应用立式和卧式电加热炉，因整体较长管道受热温度不均匀，极难突破长管道的制造，其整体搪玻璃釉层所存在严重的质量问题和管道整体结构以及两端法兰面变形。
[0011]经一年多时间的试制不适合煤粒长线管道输送，终止了项目的研究，20余年来仍未见大型搪玻璃管道的开发制造。
[0012]按一项工程2000公里推算，以管道长为5米，则安装联接点为40万个，如果管道长为25m，则安装联接点可减少至8万个。
[0013]按一项工程2000公里推算，管道搪玻璃有效面积达600万m2，按GB25025-2010国家制定的搪玻璃设备技术条件所规定的搪玻璃釉层有效面积多89m2，针孔修补数为7个，则全工程管道的针孔数高达46万个。可以肯定:每一处针孔缺陷的存在，直接关联总投资高达几百亿人民币特大工程项目的安全运行和经济效益。
[0014]这是为什么适用石油输送管道必须是大型的长管道，整体搪玻璃釉层的质量必须优良的主要原因。
[0015]因此加热电炉的创新，制造技术和工艺的改革，必须全方位满足按管道工程线的需求和钢管制品的最长度(直径大于lm，可由2根钢管焊接组合为25m)，制造不同规格且整体质量优良的大型微晶化搪玻璃管道，以减少全程干线管道之间的安装联接点，便于现场施工、安装，从而极大地提高了管道工程整体的质量、流通效果和安全运行。
【发明内容】
[0016]本发明的目的是:开发一种大型微晶化搪玻璃管道及其制造方法。
[0017]大型微晶化搪玻璃管道在金属与搪玻璃底釉的界面之间形成了丝网状坚强的密着层和微晶化搪玻璃釉优良的理化性能，可根据不同油气介质特定的需求，或耐酸、或耐碱、或耐温差急变、或增强耐磨耗性、或防范土壤环境应力腐蚀突发性事故和管道整体结构变形，应用调整微晶态和非晶态搪玻璃釉配方配比，结合先进的受控搪烧“核心技术”烧成工艺和搪玻璃的微晶化处理，并可为每一项油气管道工程线，尤其是同一根管道不相同结构部位应用调整制订提供相对应的各项理化性能需求的最高技术质量指标，以全方位提升增强保障全线管道的经久不腐蚀、流通舒畅和安全运行。
[0018]大型微晶化搪玻璃管道，可按现行油气管道铺设工程的需求和钢管制造的最长度，或由二根钢管(直径1.0?1.6m)焊接组合长度为25m的油气管道，以减少全程长线管道之间的安装联接点。
[0019]本发明第一方面提供一种大型微晶化搪玻璃管道，包括直筒管身、大法兰和增强圆环体，所述直筒管身的两端翻边形成所述大法兰，所述增强圆环体与所述直筒管身外侧圆周相紧密配作且焊接于所述大法兰内侧，所述直筒管身的内壁和外壁、所述大法兰以及以及所述增强圆环体外侧喷涂烧成微晶化搪玻璃釉层。
[0020]进一步的，所述增强圆环体与所述直筒管身外侧圆周之间呈圆周焊接环向焊接接头，所述增强圆环体与所述大法兰之间呈圆周焊接环向焊接接头。
[0021]进一步的，所述大型微晶化搪玻璃管道还包括加强钢筋板，所述加强钢筋板沿所述直筒管身的外侧圆周对称分布，所述加强钢筋板焊接于直筒管身外侧圆周，并与所述增强圆环体焊接，所述加强钢筋板外侧喷涂烧成微晶化搪玻璃釉层。所述加强钢筋板可为9?21组。
[0022]进一步的，所述大型微晶化搪玻璃管道还包括增强钢圆管件，所述增强钢圆管件沿所述直筒管身的外侧圆周对称分布并设置于二组加强钢筋板之间，所述增强钢圆管件两端分别与所述直筒管身的外壁和增强圆环体相焊接，所述增强钢圆管件外侧喷涂烧成微晶化搪玻璃釉层。所述增强钢圆管件可为3?6件。
[0023]进一步的，所述大型微晶化搪玻璃管道的微晶化搪玻璃釉层应用可开合特长卧式加热电炉与智能温度程序控制/调节/记录仪装置相组合的制造方法制备，智能温度程序控制/调节/记录仪装置的控温精度为± I °C，与所述可开合特长卧式加热电炉相组合，并结合实施边旋转边加热烧成工艺。
[0024]进一步的，所述可开合特长卧式加热电炉包括一组呈半圆环体的固定卧式底部加热电炉、二组呈1/4圆环体的可开合卧式加热电炉和二组圆平面加热电炉；所述二组呈1/4圆环体的可开合卧式加热电炉设置于呈半圆环体的固定卧式底部加热电炉的上部，在闭合状态下所述二组呈1/4圆环体的可开合卧式加热电炉与所述呈半圆环体的固定卧式底部加热电炉组成圆环体；所述二组圆平面加热电炉设置于所述呈半圆环体的固定卧式底部加热电炉和所述二组呈1/4圆环体的可开合卧式加热电炉内部的两端。
[0025]进一步的，所述呈半圆环体的固定卧式底部加热电炉和所述二组呈1/4圆环体的可开合卧式加热电炉组合成的整体圆环体卧式加热电炉对应于所述大型微晶化搪玻璃管道的直筒管身的内壁和外壁以及整体外结构组合件搪玻璃釉层的烧成，所述二组圆平面加热电炉对应于管道二端大法兰面上搪玻璃釉层的烧成。所述可开合特长卧式加热电炉的整体结构与管道造型基本相一致。整体外结构组合件是指设置于直筒管身外部的管道构件，例如增强圆环体、加强钢筋板和增强钢圆管件。
[0026]进一步的，所述直筒管身的内壁微晶化搪玻璃釉层、所述直筒管身的外壁和整体外结构组合件微晶化搪玻璃釉层以及所述管道二端大法兰面的微晶化搪玻璃釉层的组成各不相同。
[0027]本发明的大型微晶化搪玻璃管道，以搪玻璃釉不可替代的优异的理化性能，结合微晶搪玻璃釉具有莫氏硬度高达8级以上的优势，可为每一项油气管道输送管道工程和按同一根管道不相同结构部位不相同理化性能特定的需求，应用调整微晶态与非晶态搪玻璃釉不相同配方配比的微晶化搪玻璃釉层，不相同的烧成温度。在管道直筒管身的外壁和整体外结构组合件以增强抗震机械强度的微晶态为主体的微晶化搪玻璃釉层；在管道直筒管身的内壁的深层以增强机械强度的微晶态为主体的微晶化搪玻璃釉层，在管道直筒管身的内壁的表层以耐腐蚀、表面光滑的非晶态为主体的微晶化搪玻璃釉层；在管道二端大法兰面以极大增强机械强度的微晶态为主体的微晶化搪玻璃釉层，为规避螺栓大力紧固导致大法兰面上搪玻璃釉层破裂，以全方位的提升增强保障全线大型微晶化搪玻璃油气管道经久不腐蚀、不磨耗、流通舒畅、安全运行，开创制造出以微晶态为主体的大型微晶化搪玻璃管道。
[0028]本发明第二方面提供一种微晶化搪玻璃管道的制造方法，其是开发创新与智能温度程序控制/调节/记录仪装置相结合的可开合特长卧式加热电炉，电炉整体造型结构与大型微晶化搪玻璃管道结构相近似，整体圆环体卧式加热电炉对应于管道直筒管身的内壁和外壁以及整体外结构组合件搪玻璃釉层的烧成，二组圆平面加热电炉对应于管道二端大法兰面上的搪玻璃釉层的烧成，其炉壁热电偶测量的炉体温度与管道内壁和管道二端大法兰面上搪玻璃面的受热温度由智能受控温控装置探索定位相对应固定的温度差值，结合实施管道的搪玻璃釉层在烧成过程中边旋转边加热的搪烧新工艺，精确的控制管道直筒管身和管道二端大法兰面上管道整体微晶化搪玻璃釉层的不相同组成微晶化搪玻璃釉的不相同烧成温度由智能受控温控装置各自独立调控加热功率，有效的实施同步一体烧成，制造出整体质量显著优于现行国标GB25025-2010的大型微晶化搪玻璃管道。
[0029]本发明的大型微晶化搪玻璃管道的制造方法，具体包括如下步骤:
[0030]I)制作管道构件:分别制作直筒管身和直筒管身的两端翻边形成的大法兰；
[0031]管道与管道之间通过环向焊接接头连接，所述环向焊接接头按JB/T4730进行X射线探伤，获得符合压力容器安全技术监察规程的管道构件，管道构件的钢板厚度按管道压力容器设计制造标准；
[0032]2)制作管道整体结构:在所述大法兰的内侧焊接增强圆环体，所述增强圆环体与所述直筒管身外侧圆周相紧密配作，在所述增强圆环体与所述直筒管身外侧圆周之间呈圆周焊接一组环向焊接接头，在所述增强圆环体与所述大法兰之间呈圆周焊接一组环向焊接接头，组合成增强大法兰部位的管道构件；
[0033]所述增强圆环体为确保大法兰面在多次高温烧成中不变形，其钢板厚度可按管道的公称直径的大小设定调整增厚；
[0034]3)制作加强钢筋板:在所述直筒管身外侧圆周焊接多组呈对称分布的加强钢筋板，所述加强钢筋板并与所述增强圆环体焊接；
[0035]所述加强钢筋板为9?21组，由管道直径大小所选定；所述增强圆环体结合9?21组对称加强钢筋板可完美提升管道大法兰公称压力和管口密封性能；
[0036]4)制作增强钢圆管件:在所述直筒管身外侧圆周焊接多组成对称分布且设置于二组加强钢筋板中间的增强钢圆管件，所述增强钢圆管件两端分别与所述直筒管身的外壁和增强圆环体相焊接；
[0037]所述增强钢圆管件为3?6件；增强钢圆管件，以极大的提升整体管道抗变形的强度；
[0038]5)对直筒管身的内壁、外壁、大法兰面、增强圆环体、加强钢筋板和增强钢圆管件(增强圆环体、加强钢筋板和增强钢圆管件组合为整体外结构组合件)进行搪玻璃底釉的嗔涂；
[0039]6)对直筒管身的内壁和外壁、大法兰面、增强圆环体、加强钢