一种三明治复合管结构的制作方法
【专利摘要】一种三明治复合管结构，其技术要点：复合管内外层是钛薄壁管包覆在中间层钢管表面，在钢管两端，采用螺纹连接方式紧固两个钛金属管头；通体轧制复合在一起，成为将钢管包覆在其中的钛钢三明治复合管结构。复合管的两端是钛金属管头，可以直接焊接连接，也可以加工成为管螺纹进行机械连接。在石油开采、化工、精细化工、换热器、海洋管道输送方面，本实用新型采用钛金属完全包覆形式保持钛金属属性，低成本的基层钢管作为结构部分保证产品强度，复合管两端是钛金属管头，可以焊接连接，也可以加工管螺纹进行机械连接，通用性强。本实用新型高性能、低成本，填补了同类产品的空白。
【专利说明】一种三明治复合管结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种金属复合材料相关【技术领域】，具体地说是一种具有防腐作用的三明治复合管结构。
【背景技术】
[0002]众所周知，金属管材应用广泛，主要用于气体和液体的输送，一部分应用在金属结构中。目前应用最多是钢管、不锈钢管、铜管、铝管和钛管。尽管管材使用广泛，但也同时存在褚多问题，其中最突出的是耐腐蚀及自身强度问题。
[0003]油田石油开采中，原油中的酸性离子对管件腐蚀是多年未能解决的难题，钢制油井套管腐蚀断裂往往造成油井报废，比例在报废油井的30%以上；输油管泄漏，有时候带来灾难性损失，比如输油管线因泄漏引起的爆炸。所以，此类管件的材料必须能够经得起输液管中的液态侵蚀。钢铁材料、不锈钢材料是不能够抵御酸性介质的侵蚀的，安全问题尤为突出。
[0004]核电站需要大量的冷却水，用来进行热交换。所以，核电站往往建立在海边，以方便获取海水进行冷却。钢管、不锈钢管在海水使用对氯离子腐蚀防护性能低，只好采用表面涂装防腐材料和加厚管壁延长失效时间。
[0005]大型电站发电设备中都有热交换器，大量使用列管式热交换器，管材是热交换重要的载体。传统的换热管采用低碳钢或经过防腐处理表面的低碳钢管材，由于换热器介质往往具有腐蚀性，列管式换热器由于材料的原因使用寿命都很短，检修和更换新设备既影响生产的正常运转，又增加生产成本。
[0006]在制药和精细化工行业，产品生产线往往是输液管线连接反应釜，绝大多数生产母液是酸性介质。输液管的材料材质，技术要求是不能够与母液发生化学反应的。但是，钢管和不锈钢管材往往不耐腐蚀，与母液进行化学反应，输液管采用的材料往往达不到技术要求，严重的影响产品质量。
[0007]目前，唯有钛金属能够抵御得了上述腐蚀性介质的侵蚀，钛金属制作的管材管件可以很好地解决上述生产过程中存在的问题。
[0008]钛是一种银白色金属，具金属光泽，有良好的抗腐蚀能力(包括海水、王水及氯气)，良好的耐高温、耐低温、抗强酸、抗强碱。钛金属高强度、低密度，被誉为“太空金属”。
[0009]近几十年，高端的精细化工企业进行了技术改造，采用钛金属管材管件作为输液管线的结构件，从根本上解决了母液侵蚀管材管件影响产品质量和设备安全的老大难问题。比如东北制药厂维生素C生产线原设计是不锈钢管材作为生产母液输送管线，运行后发生母液严重污染现象，直接影响产品的品质。分析结果是不锈钢的金属铬和镍溶入母液造成的。后来进行了生产线材料改造，全部更换为钛金属材料，运行以后再也没有发生母液被污染的现象，设备运行至今仍然正常工作。
[0010]钛金属制作的换热器，从根本上解决了安全生产的问题，同时提高了换热效率。
[0011]由于钛金属耐海水侵蚀性能优异，目前海洋工程大量采用钛金属管材在管线输送中。
[0012]但是，钛金属管价格昂贵，工程应用时成本问题尤为突出。
【发明内容】
[0013]本实用新型的目的是提供一种三明治复合管结构，即保证了复合管的结构强度，又从根本上解决了纯钛金属管材价格高及刚度较差的问题。
[0014]本实用新型是这样实现的:一种三明治复合管结构，它包括有低碳钢管，其特征是:在低碳钢管的两端分别螺纹连接有一钛金属管头，在所述低碳钢管的内、外表面分别设置有内钛薄壁管层及外钛薄壁管层，而内钛薄壁管层和外钛薄壁管层的两端分别固定连接在所对应的钛金属管头上，而将低碳钢管密闭包覆在钛金属的空间内。
[0015]上述结构所选择的材料是根据需要而确定，具体是钛金属包括:纯钛ΤΑ0，纯钛TA1，纯钛TA2 ;所述的低碳钢管材质为:Q235，16Mn，20号钢，20g锅炉钢。
[0016]本实用新型的结构是在钢管的内外表面及钢管两端包覆钛金属，其中内外表面采用轧制的方法复合成为三明治层状结构，两端采用机械紧固连接方式经过轧制复合在一起，通体轧制复合将钢管密闭其中，成为钛钢钛三明治复合管结构。
[0017]复合管承受载荷时钢管起主要作用，复合管防腐功能主要是钛金属起作用。
[0018]复合管可以采用焊接方式连接，也可以采用螺纹紧固连接，也可以焊接法兰连接。
[0019]复合管使用范围:列管式换热器，石油化工、精细化工、制药行业的液体输送管，石油开采行业油井套管、抽油管。
[0020]经济效益:钛钢钛三明治复合管结构可以替代钛金属管材使用，能够大幅度的降低成本。按照性价比分析，完全可以取代不锈钢管材。特别是在精细化工、制药行业的食品药品质量安全方面，钛钢复合管取代不锈钢管材的必要性尤为突出。
[0021]为了满足市场对管材性能的不同要求，钛钢钛三明治结构复合管产品品种有所不同。主要分为低压防腐管材、中压防腐管材和结构防腐管材几个系列。
[0022]本实用新型为降低应用成本，不但具有钛管的耐蚀性，而且具有普通钢管的强度，既能够保证产品的结构性能、防腐性能、降延长使用寿命，又节省大量的钛金属、大幅度降低了生产成本。
[0023]本实用新型具有的优点及积极的技术效果是:复合管的基层、覆层厚度不受限制。复合管采用钛金属完全包覆形式保持钛金属属性，低成本的基层钢管作为结构部分保证产品强度，复合管两端是钛金属管头，可以焊接连接，也可以加工管螺纹进行机械连接，高性能、低成本，填补了同类产品的空白。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的结构示意简图。
[0025]附图主要标记说明:
[0026]1-外钛薄壁管层；2_低碳钢管；3_内钛薄壁管层；4_钛金属管头。
[0027]下面将结合附图通过实例对本实用新型作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本实用新型其中的例子而已，并不代表本实用新型所限定的权力保护范围，本实用新型的权利保护范围以权利要求书为准。【具体实施方式】实施例
[0028]由图1所示，图中的2为低碳钢管，在低碳钢管2的两端分别螺纹连接有一钛金属管头4，在所述低碳钢管2的内、外表面分别设置有内钛薄壁管层3及外钛薄壁管层1，而内钛薄壁管层3和外钛薄壁管层I的两端分别固定连接在所对应的钛金属管头4上，而将低碳钢管I密闭包覆在钛金属的空间内。
[0029]径向尺寸:钛管D108/dl07—碳钢管D107/d87—钛管D87/d86，长度9000，两端加工管螺纹和焊接法兰。
[0030]简述生产方法:
[0031]本实用新型的复合管内外层是钛薄壁管包覆在中间层钢管表面，在钢管两端，采用螺纹连接方式配合两个等径钛金属管头；通体轧制复合在一起，成为将钢管包覆在其中的钛钢三明治复合管结构。复合管的两端是钛金属管头，可以直接焊接连接，也可以加工成为管螺纹进行机械连接。
[0032]本实用新型的复合管可以替代钛金属管材，内外表面的钛金属层(厚度为0.05?2毫米)和两端钛金属管头是经过焊接、轧制在一起的密闭一体结构，包覆在钢管外壁，保证外部环境不会接触到钢管。
[0033]复合管受拉力时，由两端的钛金属管头承接，拉力从一端的管头通过管头与钢管经过轧制结合的螺纹连接部位和整个复合管基体传递到另一端管头。每一根复合管都经过拉力测试，使用时按照测试报告选用。
[0034]复合管承受管内压力时，管壁的三明治结构保证使用安全。公称压力为钢管壁厚决定。
[0035]复合管耐腐蚀性能，是依托复合管表面的钛金属结构。管壁厚度决定使用寿命和安全。
[0036]复合管交货状态是真空回火热处理。
[0037]钛薄壁管层与低碳钢管的厚度范围比为f 1.5:6^20 ;而长度范围在I米_20米之间。
【权利要求】
1.一种三明治复合管结构，它包括有低碳钢管，其特征是:在低碳钢管的两端分别螺纹连接有一钛金属管头，在所述低碳钢管的内、外表面分别设置有内钛薄壁管层及外钛薄壁管层，而内钛薄壁管层和外钛薄壁管层的两端分别固定连接在所对应的钛金属管头上，而将低碳钢管密闭包覆在钛金属的空间内。
2.根据权利要求1所述的三明治复合管结构，其特征是:所述内钛薄壁管层及外钛薄壁管层的厚度为0.05^2毫米。
3.根据权利要求1或2所述的三明治复合管结构，其特征是:所述的钛薄壁管层与低碳钢管的厚度范围比为广1.5:6?20 ;而长度范围在I米-20米之间。
4.根据权利要求1所述的三明治复合管结构，其特征是:钛金属包括:纯钛ΤΑ0，纯钛TA1，纯钛TA2 ;所述的低碳钢管材质为:Q235，16Mn，20号钢，20g锅炉钢。
【文档编号】F16L9/02GK204213496SQ201420547172
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】宋洪海, 刘波, 孙得志, 阎东辉, 钟军 申请人:张森林