一種全包覆金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種全包覆金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法，其技術(shù)要點(diǎn)是，包括以下步驟：將鈦管鋼管鈦管密封套裝在一起，鋼管兩端螺紋連接鈦金屬管頭，內(nèi)外層鈦管焊接在鈦金屬管頭上，保證鈦金屬完全包覆鋼管成為一體。經(jīng)過(guò)軋制復(fù)合、整圓、矯直、去頭定尺、即為成品；本發(fā)明是采用冷軋制生產(chǎn)方法，完成復(fù)合管加工。在石油開采、化工、精細(xì)化工、換熱器、海洋管道輸送方面，復(fù)合管采用鈦金屬完全包覆形式保持鈦金屬屬性，低成本的基層鋼管作為結(jié)構(gòu)部分保證產(chǎn)品強(qiáng)度，兩端的鈦金屬管頭可以焊接連接，也可以加工成為管螺紋進(jìn)行機(jī)械連接。高性能、低成本，使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。發(fā)明的方法不受季節(jié)影響，無(wú)環(huán)境污染，生產(chǎn)規(guī)模與產(chǎn)品規(guī)格可控。
【專利說(shuō)明】一種全包覆金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種金屬?gòu)?fù)合管材【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)是一種全包覆金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬管材應(yīng)用非常廣泛，主要用于氣體和液體的輸送，一部分應(yīng)用在金屬結(jié)構(gòu)中。目前應(yīng)用最多是鋼管、不銹鋼管、銅管、鋁管和鈦管。由于管材使用廣泛，也存在許多問(wèn)題。突出的是耐腐蝕問(wèn)題和強(qiáng)度問(wèn)題。
[0003]油田石油開采中，原油中的酸性離子對(duì)管件腐蝕是多年未能解決的難題，鋼制油井套管腐蝕斷裂往往造成油井報(bào)廢，比例在報(bào)廢油井的30%以上；輸油管泄漏，有時(shí)候帶來(lái)災(zāi)難性損失，比如輸油管線因泄漏引起的爆炸。所以，此類管件的材料必須能夠經(jīng)得起輸液管中的液態(tài)侵蝕。鋼鐵材料、不銹鋼材料是不能夠抵御酸性介質(zhì)侵蝕的，其安全問(wèn)題尤為突出。
[0004]核電站需要大量的冷卻水，用來(lái)進(jìn)行熱交換。所以，核電站往往建立在海邊，以方便獲取海水進(jìn)行冷卻。鋼管、不銹鋼管在海水使用對(duì)氯離子腐蝕防護(hù)性能低，只好采用表面涂裝防腐材料和加厚管壁延長(zhǎng)失效時(shí)間。
[0005]大型電站發(fā)電設(shè)備中都有熱交換器，大量使用列管式熱交換器，管材是熱交換重要的載體。傳統(tǒng)的換熱管采用低碳鋼或經(jīng)過(guò)防腐處理表面的低碳鋼管材，由于換熱器介質(zhì)往往具有腐蝕性，列管式換熱器由于材料的原因使用壽命都很短，檢修和更換新設(shè)備既影響生產(chǎn)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又增加生產(chǎn)成本。
[0006]在制藥和精細(xì)化工行業(yè)，產(chǎn)品生產(chǎn)線往往是輸液管線連接反應(yīng)釜，絕大多數(shù)生產(chǎn)母液是酸性介質(zhì)。輸液管的材料材質(zhì)，技術(shù)要求是不能夠與母液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的。但是，鋼管和不銹鋼管材往往不耐腐蝕，與母液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，輸液管采用的材料往往達(dá)不到技術(shù)要求，嚴(yán)重的影響產(chǎn)品質(zhì)量。
[0007]目前，唯有鈦金屬能夠抵御得了上述腐蝕性介質(zhì)的侵蝕，鈦金屬制作的管材管件可以很好地解決上述生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題。
[0008]鈦是一種銀白色金屬，具金屬光澤，有良好的抗腐蝕能力(包括海水、王水及氯氣)，良好的耐高溫、耐低溫、抗強(qiáng)酸、抗強(qiáng)堿。鈦金屬高強(qiáng)度、低密度，被譽(yù)為“太空金屬”。
[0009]近幾十年，高端的精細(xì)化工企業(yè)進(jìn)行了技術(shù)改造，采用鈦金屬管材管件作為輸液管線的結(jié)構(gòu)件，從根本上解決了母液侵蝕管材管件影響產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備安全的老大難問(wèn)題。比如在制藥廠的維生素C生產(chǎn)線原設(shè)計(jì)是不銹鋼管材作為生產(chǎn)母液輸送管線，運(yùn)行后發(fā)生母液嚴(yán)重污染現(xiàn)象，直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)。分析結(jié)果是不銹鋼的金屬鉻和鎳被溶入到母液中造成的。后來(lái)進(jìn)行了生產(chǎn)線材料改造，全部更換為鈦金屬材料，運(yùn)行以后再也沒(méi)有發(fā)生母液被污染的現(xiàn)象，設(shè)備運(yùn)行至今仍然正常工作。
[0010]鈦金屬制作的換熱器，從根本上解決了安全生產(chǎn)的問(wèn)題，同時(shí)提高了換熱效率。
[0011]由于鈦金屬耐海水侵蝕性能優(yōu)異，目前海洋工程大量采用鈦金屬管材在管線輸送中。
[0012]鈦金屬管價(jià)格較高，工程應(yīng)用時(shí)成本問(wèn)題尤為突出。
[0013]目前，傳統(tǒng)方法制作鈦鋼復(fù)合管主要是爆炸復(fù)合，制造復(fù)合板還可能，但用于制造鈦鋼鈦復(fù)合管，由于制作工藝相對(duì)困難，生產(chǎn)及成品率低，難于工業(yè)化生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明的目的是提供一種全包覆金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法，以解決上述金屬管線的耐腐蝕問(wèn)題和強(qiáng)度問(wèn)題。
[0015]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:包括以下步驟:
O復(fù)合管坯的加工:分別加工或選用兩端帶連接螺紋的低碳鋼管料，與低碳鋼管料內(nèi)外尺寸相匹配的內(nèi)層鈦管料和外層鈦管料，以及與低碳鋼管料兩端螺紋接的鈦金屬管頭，經(jīng)過(guò)截取下料，在低碳鋼管料兩端，采用螺紋連接方式配合兩個(gè)等徑鈦金屬管頭，打磨結(jié)合面后備用；然后，在由外到內(nèi)依次將內(nèi)層鈦管料、低碳鋼管料及外層鈦管料套裝在一起組合成為復(fù)合管坯料，內(nèi)層鈦管料和外層鈦管料的兩端分別密封焊接在鈦金屬管頭上，其中一個(gè)留有排氣口；
2)冷軋成型加工:①將上述復(fù)合管坯料進(jìn)行回火消除應(yīng)力處理，溫度500°C ?720°C，保溫0.2^2小時(shí)；
②管坯在二輥軋機(jī)進(jìn)行冷軋減壁復(fù)合，截面變形量209Γ40%，清洗復(fù)合管表面潤(rùn)滑油；
③在真空爐進(jìn)行熱處理，溫度500°C^720°C，保溫0.2?2小時(shí)，進(jìn)行退火消除應(yīng)力，隨爐冷卻至室溫；
④在二輥軋機(jī)或三輥軋機(jī)進(jìn)行冷軋，擴(kuò)孔或減徑，道次截面變形率20°/Γ30%，制取復(fù)合管；每道次間安排真空退火，退火前清洗復(fù)合管表面潤(rùn)滑油，退火溫度500°C ?720°C，保溫15?120分鐘。冷卻至室溫時(shí)進(jìn)行下一次軋制；
⑤在整圓機(jī)上經(jīng)過(guò)整圓或減徑，至軋制到合格尺寸；
⑥復(fù)合管在矯直機(jī)矯直，然后切頭定尺后即為成品。
[0016]本發(fā)明所述的金屬?gòu)?fù)合管成品的鈦管層與低碳鋼管層的厚度比為f 1.5:6^20,而長(zhǎng)度范圍在I米-10米之間。
[0017]本發(fā)明所選擇用的鈦管料包括:純鈦ΤΑ0，純鈦TA1，純鈦TA2 ;所述的低碳鋼管料材質(zhì)為:Q235，16Mn，20號(hào)鋼，20g鍋爐鋼。
[0018]本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是在低碳鋼管的內(nèi)外表面及低碳鋼管兩端包覆鈦金屬，其中內(nèi)外表面采用軋制的方法復(fù)合成為三明治層狀結(jié)構(gòu)，兩端采用的機(jī)械緊固連接方式經(jīng)過(guò)軋制復(fù)合在一起，通體軋制復(fù)合將低碳鋼管密閉其中，成為全包覆金屬?gòu)?fù)合管結(jié)構(gòu)。
[0019]復(fù)合管承受載荷時(shí)鋼管起主要作用，復(fù)合管防腐功能主要是鈦金屬起作用。
[0020]復(fù)合管可以采用焊接方式連接，也可以采用螺紋緊固連接，也可以焊接法蘭連接。
[0021]復(fù)合管使用范圍:列管式換熱器，石油化工、精細(xì)化工、制藥行業(yè)的液體輸送管，石油開采行業(yè)油井套管、抽油管。
[0022]經(jīng)濟(jì)效益:鈦鋼鈦三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合管可以替代鈦金屬管材使用，能夠大幅度的降低成本。按照性價(jià)比分析，完全可以取代不銹鋼管材。特別是在精細(xì)化工、制藥行業(yè)的食品藥品質(zhì)量安全方面，鈦鋼復(fù)合管取代不銹鋼管材的必要性尤為突出。
[0023]為了滿足市場(chǎng)對(duì)管材性能的不同要求，鈦鋼鈦三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合管產(chǎn)品品種有所不同。主要分為低壓防腐管材、中壓防腐管材和結(jié)構(gòu)防腐管材幾個(gè)系列。
[0024]本發(fā)明為降低生產(chǎn)應(yīng)用成本，采用復(fù)合管冷軋制生產(chǎn)法，從根本上解決了上述問(wèn)題，不但具有鈦管的耐蝕性，而且具有普通鋼管的強(qiáng)度，既能夠保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能、防腐性能、延長(zhǎng)使用壽命，又節(jié)省大量的鈦金屬、大幅度降低了生產(chǎn)成本。
[0025]本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及積極的技術(shù)效果是:采用本發(fā)明的方法，克服了鈦鋼不能焊接、難于組坯的不利因素，實(shí)現(xiàn)了鈦金屬完全包覆鋼管的結(jié)構(gòu)。兩端的鈦金屬管頭可以焊接連接，可以螺紋連接，方便了產(chǎn)品使用。生產(chǎn)規(guī)模與產(chǎn)品規(guī)格可控，復(fù)合管的基層、覆層厚度不受限制。復(fù)合管采用鈦金屬完全包覆形式保持鈦金屬屬性，低成本的基層鋼管作為結(jié)構(gòu)部分保證產(chǎn)品強(qiáng)度，高性能、低成本，作為鈦金屬管的替代產(chǎn)品，填補(bǔ)了同類產(chǎn)品的空白。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明的復(fù)合管坯層狀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]主要附圖標(biāo)記說(shuō)明:1為外層鈦管，2為Q235鋼管，3為內(nèi)層鈦管，4為鈦金屬管頭。
[0028]下面將結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明其中的例子而已，并不代表本發(fā)明所限定的權(quán)力保護(hù)范圍，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。

【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例1
根據(jù)圖1詳細(xì)闡述本發(fā)明的全包覆金屬?gòu)?fù)合管坯結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)方法。該全包覆金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法包括以下步驟:
復(fù)合管坯結(jié)構(gòu)的加工:分別加工或選用兩端帶連接螺紋的Q235鋼管2料，與Q235鋼管料內(nèi)外尺寸相匹配的純鈦TAO外層鈦管I料和純鈦TAO內(nèi)層鈦管3料，以及與低碳鋼管料兩端螺紋接的純鈦TAO金屬管頭4，經(jīng)過(guò)截取下料，在Q235鋼管料兩端，采用螺紋連接方式配合兩個(gè)等徑純鈦TAO金屬管頭，打磨結(jié)合面后備用；然后，在由外到內(nèi)依次將內(nèi)層純鈦TAO管3料、Q235鋼管料及外層純鈦TAO管I料套裝在一起組合成為復(fù)合管坯料，其中內(nèi)層純鈦TAO管料和外層純鈦TAO管料的兩端分別密封焊接在純鈦TAO金屬管頭上；
冷軋成型加工(采用冷軋制生產(chǎn)方法加工):
選用純鈦TAO鈦管、Q235鋼管下料(徑向尺寸:鈦管D88/d84—鋼管D84/d64—鈦管D64/d60，長(zhǎng)度1000)—在Q235鋼管兩端采用螺紋連接方式配合兩個(gè)鈦金屬管頭——處理結(jié)合面保證金屬新鮮潔凈一組坯(復(fù)合管管坯徑向尺寸D88/d60、長(zhǎng)度1000)，內(nèi)外層鈦管套裝在鋼管2上，兩端分別與鈦金屬管頭4焊接在一起，在一端內(nèi)外結(jié)合面留排氣孔——在電阻爐加熱復(fù)合管管坯(500°C ?720°C)保溫0.Π小時(shí)空冷一在兩棍軋機(jī)軋復(fù)合管坯，徑向尺寸D82/d62 (截面變形率30.51%)——清洗表面潤(rùn)滑油——真空熱處理回火消除應(yīng)力(溫度55(T720°C保溫0.2?2小時(shí))，冷卻到200°C以下出爐空冷——在兩棍或三輥軋機(jī)冷軋復(fù)合管徑向尺寸D78/d64 (減徑，截面變形率30.99%)——清洗表面潤(rùn)滑油——真空退火(550°C?650°C，1?1.5小時(shí)，空冷)——復(fù)合管整圓定徑D73/d63 (或減徑)——矯直一定尺切頭一檢測(cè)(水壓試驗(yàn))一打標(biāo)識(shí)一包裝、入庫(kù)。
[0030]實(shí)施例2
本發(fā)明根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的需要，其中，鈦管料選用:純鈦ΤΑ0，純鈦TA1，純鈦TA2 ;所述的低碳鋼管料材質(zhì)選用:Q235，16Mn，20號(hào)鋼，20g鍋爐鋼。
[0031]該實(shí)施例的全包覆金屬?gòu)?fù)合管坯結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同；而本發(fā)明全包覆金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法如下:
先選用純鈦TA2鈦管、20g鍋爐鋼的鋼管下料(徑向尺寸:鈦管D84/d82—鋼管D82/d72-鈦管D72/d70，長(zhǎng)度1000)——在該鋼管兩端采用螺紋連接方式配合兩個(gè)鈦金屬管頭一處理結(jié)合面保證金屬新鮮潔凈一組坯(復(fù)合管管坯徑向尺寸D84/d70、長(zhǎng)度1000)，內(nèi)外層鈦管套裝在鋼管上，兩端分別與鈦金屬管頭焊接在一起，在一端內(nèi)外結(jié)合面留排氣?L—在電阻爐加熱復(fù)合管管坯(500°C ?720°C)保溫0.Π小時(shí)空冷一在兩棍軋機(jī)軋復(fù)合管坯，徑向尺寸D78/d66 (截面變形率19.85%)——清洗表面潤(rùn)滑油——真空熱處理回火消除應(yīng)力(溫度55(T720°C保溫0.2^2小時(shí))，冷卻到200°C以下出爐空冷——在兩棍或三輥軋機(jī)冷軋復(fù)合管徑向尺寸D74/d64 (減徑，截面變形率20.12%)——清洗表面潤(rùn)滑油——真空退火(550°C?650°C，1?1.5小時(shí)，空冷)——復(fù)合管整圓定徑D73/d63 (或減徑)——矯直一定尺切頭一檢測(cè)(水壓試驗(yàn))一打標(biāo)識(shí)一包裝、入庫(kù)。
【權(quán)利要求】
1.一種全包覆金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)復(fù)合管坯的加工:分別加工或選用兩端帶連接螺紋的低碳鋼管料，與低碳鋼管料內(nèi)外尺寸相匹配的內(nèi)層鈦管料和外層鈦管料，以及與低碳鋼管料兩端螺紋接的鈦金屬管頭，經(jīng)過(guò)截取下料，在低碳鋼管料兩端，采用螺紋連接方式配合兩個(gè)等徑鈦金屬管頭，打磨結(jié)合面后備用；然后，在由外到內(nèi)依次將內(nèi)層鈦管料、低碳鋼管料及外層鈦管料套裝在一起組合成為復(fù)合管坯料，內(nèi)層鈦管料和外層鈦管料的兩端分別密封焊接在鈦金屬管頭上，其中一個(gè)留有排氣口； 2)冷軋成型加工:①將上述復(fù)合管坯料進(jìn)行回火消除應(yīng)力處理，溫度500°C?720°C，保溫0.2^2小時(shí)； ②管坯在二輥軋機(jī)進(jìn)行冷軋減壁復(fù)合，截面變形量209Γ40%，清洗復(fù)合管表面潤(rùn)滑油； ③在真空爐進(jìn)行熱處理，溫度500°C^720°C，保溫0.2?2小時(shí)，進(jìn)行退火消除應(yīng)力，隨爐冷卻至室溫； ④在二輥軋機(jī)或三輥軋機(jī)進(jìn)行冷軋，擴(kuò)孔或減徑，道次截面變形率20°/Γ30%，制取復(fù)合管；每道次間安排真空退火，退火前清洗復(fù)合管表面潤(rùn)滑油，退火溫度500°C ?720°C，保溫15?120分鐘； 冷卻至室溫時(shí)進(jìn)行下一次軋制； ⑤在整圓機(jī)上經(jīng)過(guò)整圓或減徑，至軋制到合格尺寸； ⑥復(fù)合管在矯直機(jī)矯直，然后切頭定尺后即為金屬?gòu)?fù)合管成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全包覆金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法，其特征是:所述金屬?gòu)?fù)合管成品的鈦管層與低碳鋼管層的厚度比為廣1.5:6?20，而長(zhǎng)度范圍在I米-10米之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全包覆金屬?gòu)?fù)合管的生產(chǎn)方法，其特征是:鈦管料包括:純鈦ΤΑ0,純鈦TA2 ;所述的低碳鋼管料材質(zhì)為:Q235，16Mn，20號(hào)鋼，20g鍋爐鋼。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK104191182SQ201410485316
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月22日
【發(fā)明者】宋洪海, 劉波, 孫得志, 閻東輝, 鐘軍 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)和世泰實(shí)業(yè)有限公司