本发明涉及油气田钻采及运输装备技术领域，具体涉及一种小口径钢管内壁双合金涂层喷涂重熔生产方法。
背景技术：
目前，按照复合管接口的结合方式，双金属复合管可分为机械结合型复合管和冶金结合型复合管，机械复合是第一代双金属复合管的生产方法，具体由可分为滚压、胀接、拉拔3种。通常复合用的2根金属管分别制造，一根套入另一根内，然后通过滚压、胀接、拉拔以达到机械配合。采用适当的胀接类成型工艺，卸除后不同材料的厚壁双层金属复合管材呈紧密配合状。此工艺生产的机械复合管没有扩散结合面，仅限于250℃以下低导热工艺过程。双金属复合钢管的冶金复合是用爆炸、堆焊、双熔体、重熔等工艺复合而成，复合界面是冶金熔合在一起的。
小口径镍基合金管内涂层为近年国内、外研发重点，现有之热喷涂(熔射)技术，如高速火焰、电浆、电弧等喷涂原理是将合金粉末加热熔化，在气体带送下高速冲击附着于基材表面形成涂层，一般用于实施平面、管外或较大内径之管内镍基合金喷涂，因设备尺寸较大无法伸入小口径管内，且小口径管内无足够空间让喷嘴与基材表面须保持一定之喷涂距离，目前热喷涂方式无法实施小口径管内喷涂。
在小口径管内喷涂特殊粘接剂使合金粉末能结合在基管内表层，可取代热喷涂方式将合金粉末热熔、高速气流冲击产生之附着力。
目前使用喷涂粘接剂方法，可能因喷涂之雾化粘接剂与雾化合金粉末混合凝结成颗粒影响涂层致密性且易发生涂层厚度不均匀情况，亦因喷出雾化粘接剂在基管上可粘着之合金粉末有限，仅能形成较薄之涂层(≤0.5mm)，限制了双合金涂层厚度及钢管内壁耐磨蚀、耐腐蚀效能。
由于基于目前小口径内管壁合金涂层多属于机械结合内衬，无法真正实现冶金结合。且重熔技术包括喷焊后重熔、电弧、镭射等方法仅能对管外壁或较大口径管内壁加热重熔，目前小口径管内壁冶金结合技术处于空白阶段。
钢管外加热重熔加热若为热传导方式，加热速度慢，钢管加热时间过长易损害机械性能，温度过高钢管变形、管内壁合金涂层液化流动使涂层厚度不均。
小口径管壁内喷涂合金粉末加热重熔，极易产生孔洞，在高温腐蚀工作环境下形成点蚀、使合金涂层鼓包、脱落，甚而大面积剥离使涂层失效，加剧钢管的腐蚀、冲蚀。
技术实现要素：
发明目的：为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种小口径钢管内壁双合金涂层喷涂重熔生产方法，解决了目前小口径大长径比双合金涂层复合管无法施工的问题。
技术方案：为达上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
小口径钢管内壁双合金涂层喷涂重熔生产方法，包括如下步骤：
S1、喷砂处理-对小口径钢管除去油污及氧化物，确保钢管内无杂质，使钢管内壁具一定粗糙度，增加镍基合金涂层与基管界面冶金结合之强度；
S2、涂敷粘结剂-将经过步骤S1喷砂处理过的钢管置于工作基台上定速旋转，将粘结剂输送管伸入钢管内，粘结剂进料控制器控制适当量之粘结剂流出至输送管前端涂敷器，涂敷器以适当的角度接触钢管内壁，将粘结剂均匀涂敷在钢管内壁；
S3、喷涂镍基合金粉末-将装有镍基合金粉末的输送管伸入钢管内，经进料量控制器控制喷涂镍基合金粉末量达成预覆涂层厚度，从而形成镍基合金内涂层；
S4、钢管预热-将完成管壁内合金粉末涂层的钢管预热至40-50℃的区间范围达4小时以上；
S5、高温热熔-将经过步骤S4预热的钢管置于输送机台上，根据管壁厚度和预覆合金涂层的厚度，设定钢管通过感应线圈的前进速度、旋转速度和对应的中频感应线圈输出功率，控制温度在1040℃-1070℃进行高温热熔；
S6、内壁加工及检测-砂轮磨光，去除热熔后的杂质达加工要求的合金涂层厚度，以仪器探伤检测保证无孔洞或劣痕。
作为优选的，所述步骤S1中控制钢管的粗糙度为≤150um。
作为优选的，所述步骤S5中将长度≤10m、内径为20mm-127mm、管壁厚度为5mm-10mm、管内喷涂镍基合金涂层厚度0.2mm-1.0mm的钢管进行重熔，钢管通过中频感应线圈的前进速度以3-25cm/分钟为基准、钢管旋转速度以200-220转/分钟为基准、中频感应线圈的输出功率以150-170kw为基准，依钢管口径、壁厚、预覆的镍基合金涂层厚度，调整前进、旋转速度和感应线圈的输出功率。
作为优选的，所述步骤S5中钢管的前后端各连接长度为50cm以上的导热钢套，所述导热钢套的外径与钢管的外径一致，所述导热钢套的壁厚与钢管的壁厚一致，两个端面紧密接触以达到传热及散热的功能，避免重熔时钢管前端温度不足、管后端温度过高的情形(温度不足降低了镍基合金涂层硬度与钢管冶金结合强度、涂层表面光滑度，温度过高造成合金涂层流动使涂层厚度不均)。
作为优选的，所述步骤S5中以中频感应线圈进行热熔，控制温度在1040℃-1070℃，使管内喷涂镍基合金涂层呈半熔状态不致流动造成涂层厚度不均，而此狭窄的温度区间足使镍基合金涂层与钢管形成冶金结合，结合强度可达380MPa，重熔完成后之镍基合金涂层常温下硬度达25-68HRc。
有益效果：与现有技术相比，本发明具以下优点：先在喷砂处理过的钢管内壁涂敷粘结剂；再将经过涂敷过粘结剂的钢管置于工作机台上定速旋转，装有镍基合金粉末输送管伸入管内，经进料量控制器控制喷涂镍基合金粉末量达成预设涂层厚度，从而形成镍基合金内涂层；
再通过较长时间预热过程使喷涂镍基合金粉末使用之粘结剂内含物质充分挥发、不残留在涂层内，大大降低孔洞生成之机率，以中频感应线圈电磁波可深及管内壁镍基合金涂层加热，升温快、加热时间短之特性，重点在精准的控温，在不损害基管及控制变形量的基础上提升镍基合涂层硬度、冶金结合力度、涂层表面光滑度与抗粘结能力。
先前使用雾化喷涂粘结剂之方法，须限制喷涂量避免流动造成厚度不均，因而吸附合金粉末量有限制，合金涂层最大厚度仅达0.5mm；改进为此种涂敷粘结剂方法较不易流动，可调制浓稠度不同之粘结剂涂敷在管内壁，可吸附较多之合金粉末，使合金涂层厚度可增加至1mm，较原有涂层厚度增加100％，大大增加了复合管内壁的耐磨蚀、耐腐蚀性，延长使用寿命。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例-石油开采钢管内壁镍基合金涂层喷涂重熔
小口径钢管内壁双合金涂层喷涂重熔生产方法，包括如下步骤：
S1、喷砂处理-对长度为10m、内径62mm、管壁厚度为5.51mm的钢管除去油污、氧化物，确保钢管内无杂质，根据喷涂的镍基合金涂粉末粒径决定钢管的粗糙度为150um；
S2、涂敷粘结剂-将经过步骤S1喷砂处理过的钢管置于工作基台上定速旋转，将粘结剂输送管伸入管内，粘结剂进料控制器控制适当量之粘结剂流出至输送管前涂敷器，涂敷器以15°-30°的角接触钢管内壁，将粘结剂均匀涂敷在钢管内壁；
S3、喷涂镍基合金粉末-装有镍基合金粉末输送管伸入管内，经进料量控制器控制喷涂镍基合金粉末量达成预设涂层厚度，从而形成镍基合金内涂层；
S4、钢管预热-将完成管壁内合金粉末涂层的钢管预热至40-50℃持续4小时，空冷至常温状态；
S5、高温热熔-将经过步骤S4完成预热的钢管置于输送机台上，前后端各连接长度为 50cm的导热钢套管，内喷涂镍基合金涂层的钢管长度为10m、内径62mm、管壁厚度为5.51mm，钢管通过感应线圈的前进速度为17cm/分钟、旋转速度为210转/分钟、对应的感应线圈的输出功率为150kw；控制温度在1040-1070℃；
S6、内壁加工及检测-砂轮磨光，去除热熔后的杂质达加工要求的合金涂层厚度，以仪器探伤检测保证无孔洞或劣痕。
作为优选的，小口径钢管的长度为10m、内径62mm、管壁厚度为5.51mm。
作为优选的，步骤S1中控制钢管的粗糙度为150um。
作为优选的，步骤S5中将长度≤10m、内径为20mm-127mm、管壁厚度为5mm-10mm、管内喷涂镍基合金涂层厚度0.2mm-1.0mm的钢管进行重熔，钢管通过中频感应线圈的前进速度以17cm/分钟为基准、钢管旋转速度以210转/分钟为基准、中频感应线圈的输出功率以 150kw为基准，依钢管口径、壁厚、预覆的镍基合金涂层厚度，调整前进、旋转速度和感应线圈的输出功率。
作为优选的，步骤S5中钢管的前后端各连接长度为50cm以上的导热钢套，所述导热钢套的外径与钢管的外径一致，所述导热钢套的壁厚与钢管的壁厚一致，检查确认导热钢套与钢管的两个端面良好接触，避免管前端温度不足、管后端温度过高的情形。
本发明喷涂生产方法是为了避免采用雾化喷涂的方式，先前使用雾化喷涂粘结剂之方法存在下列三点明显问题：
1、须限制喷涂量避免流动造成厚度不均，因而吸附合金粉末量有限制，合金涂层最大厚度仅达0.5mm。
2、先雾化喷出之粘接剂会与接着雾化喷出之合金粉末在同一空间内混合凝结，掉落在管内壁在涂层内或表面结成颗粒，影响涂层之致密性，易产生孔洞形成点蚀，进而在涂层和基管之间的界面由点扩大为面的腐蚀，使涂层鼓包、脱落，甚而大面积剥离使涂层失效，加剧钢管的腐蚀、冲蚀。
3、上述喷涂雾化粘接剂之方式对不同口径的钢管施工时由于进气量不易掌控，无法避免进气的直接吹向预制涂层表面的问题，造成表面缺陷；本发明涂敷粘结剂方法扩大了施工内径尺寸的限制。
综上，上述喷涂雾化粘接剂之方式会产生喷涂合金内涂层厚度受限、产生孔洞、涂层厚度不均匀等问题。
另外，本公司申请日为2013.05.08，公布号为CN 103090118A的发明专利：一种耐磨耐腐蚀合金涂层细长复合管及其生产方法，说明书第[0021]段中阐述：将经过处理的钢管固定在旋转机台上进行高速旋转..........，接着对钢管预热至80～100℃。...........，提及到的树脂粘接剂可以为酚醛树脂型粘接剂，也可以是环氧树脂粘接剂。
上述方式经反覆试验发现合金涂层仍有孔洞生成，现提出粘结剂改用醇醛树脂型粘结剂、预热时间保持在40-50℃的区间范围达4小时以上，才可有效降低孔洞出现。
说明书第[0021]段中阐述：在钢管内外壁制备好了预覆涂层后......，利用燃气火焰、高温炉或中频感应机对钢管的预覆涂层进行烧结，烧结的温度控制在900～1100℃。本公司进一步研究实验发现，上述燃气火焰、高温炉等方法属热传导方式无法快速加热升温，加热时间较长损害钢管性能、易造成变形；而烧结的温度控制在900～1100℃控温区间过大，若温度较低易造成冶金结合度不佳、镍基合金涂层硬度不足，温度过高时易造成镍基合金涂层熔融流动等问题。
改进以中频感应多环圆形线圈烧结时，精确控温在1040-1070℃之间，提高原900℃温度设计，其目的在使合金涂层达较佳融熔状态，可充分释出镍基合金涂层高硬度特性、大幅提升冶金结合力度、增加涂层表面光滑度以提升流速与抗粘结能力。
本发明小口径大长径比钢管内壁镍基合金喷涂重熔生产方法，可强化小口径钢管内壁合金内涂层致密性并可大量减少管内合金涂层孔洞问题、增加合金涂层厚度，生产更高效能镍基合金内涂层管，产品面向高端合金管市场，大幅降低管材使用成本，产品应用于高温硫化锅炉、焚化炉，并为目前世界趋势向超临界锅炉开发时无法解决的管内高温氧化层脱落造成管道堵塞频繁发生的现况提供有效的解决方案。
本发明生产方法可生产更高效能小口径(内径20mm-127mm)双合金内涂层管，增加了镍基合涂层硬度、大幅提升冶金结合力度、涂层表面光滑度以提升流速与抗粘结能力，使用于取代高成本之镍基合金钢管大幅降低设备成本，高温硫化、高温氧化之能源业-如石油、煤层气、地热之开采输送、发电厂超临界锅炉；急冷换热器之酸、堿、氯离子、二氧化炭固相冷凝，提升运行中效益，延长设备大修周期及使用年限。
要说明的是，以上所述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其他修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。