用于通过金属合金给管加衬里的方法技术

一种使用360°的辐射热源给管和管材的内部的涂覆和/或加衬金属合金的性能提高层的设备和方法。公开的设备和方法的使用促进冶金接合一层金属合金或复合材料到主直径范围典型地从1.5到8的钢管或类似的基于金属的管材的内部的能力。公开的设备和方法对生产用于在油气和采矿行业中运输和/或输送热、腐蚀性和/或磨蚀性的流体中的管道是尤其有用的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该描述总体上涉及管道(piping)，更具体地说涉及管(pipe)和空腔的加衬里。
技术介绍
金属管例如可延展的铁管等可用来输送液体及其他材料。典型地，管可在金属或树脂衬里的模具中使用离心浇铸进行制造。管可设置有保护性的内衬里和外涂层以抑制腐蚀或延长磨损。铁管可具有水泥灰浆的内衬里并可具有外涂层(coating)，该外涂层可包括金属、沥青、油漆等。管的预期寿命取决于一些因素，包括环境的腐蚀性以及在管中流动的材料的磨蚀性。加衬里会是希望的以使得会经受腐蚀或磨损的成本有效的管材料可形成支撑结构。然后，更坚韧的但更昂贵的材料或涂层可被涂覆以保护基底材料免遭腐蚀和/或磨损的影响。传统的加衬里可以以各种方式施加，包括喷漆、电镀、热浸等。像镀覆(plating)的工艺可具有不利的环境影响，因为镀液处理会是有问题的。因此，会希望能够将金属内部涂层涂覆到管或等同的空心结构，其是环境友好的、有效的、经济的和耐用的。在整个行业特别地油气行业中经历的通常的问题已经是保护贵重的工艺设备、密闭容器和管道系统以防暴露到严酷的腐蚀性的操作条件下，以及合适尺寸的加衬里的管的制作。
技术实现思路
以下示出本公开内容的简化的概要以便提供基本理解给读者。该概要不是本公开内容的广泛的概述并且它不识别本专利技术的重要/关键要素或者界定本专利技术的范围。它的仅有的目的是要示出一些在此以简化形式公开的构思，作为稍后提供的更详细描述的序言。本例子提供了一种系统和方法，用于通过利用大体上360度能量辐射发出热源来冶金接合一层金属合金或复合材料以为典型地直径为从0.5"到8"范围的钢管或相似的基于金属的管和管材的内表面的形成衬里。这样的一层材料可等同地描述为耐腐蚀合金，耐化学作用的合金，或CRA。所公开的用于制作这样的具有衬里的管的设备和方法尤其对在油气和采矿行业中的热、腐蚀剂和/或磨蚀的流体的运输和/或输送是有用的。许多相关特征将更容易被认识到，因为这些相关特征通过参照以下详细描述并与附图结合考虑而得以更好地理解。【附图说明】本描述从以下参照附图阅读的详细描述将被更好地理解，在附图中:图1示出一传统的管，其示出来自流过该管的材料引起的内部磨损，或其他的磨损机理；图2示出一管道系统，其包括由在此描述的用于给管加衬里的系统和方法制作的加有衬里的管；图3是如在此描述的用于制作加有衬里的管的总工艺流程图；图4是管准备的子工艺即冲洗和干燥工艺的流程图；图5是管准备的子工艺即除腐蚀和除尘工艺流程图；图6是CRA材料准备工艺和CRA材料施加工艺的子工艺流程图；图7是干燥CRA材料工艺的子工艺流程图；图8是CRA材料工艺的熔接和熔融CRA材料的固化工艺的子工艺流程图；图9是水压试验和非破坏性评估(NDE)工艺的子工艺流程图；图10是示出用来实施在此描述的工艺的各种控制软件模块的方框图；图11示出其中用于制作在该申请中描述的加有衬里的管的工艺可被实施的示例性的计算环境；图12示出用于混合和输送未固化的衬里材料的设备；图13示出用于施加未固化的衬里材料到管的内表面或其他的长型的内表面的设备;图14示出用于当衬里材料正在被固化时旋转管的设备；图15示出用于在未固化衬里的处理期间和在固化工艺期间旋转管的设备；图16示出用于旋转管的设备的端视图；图17示出用于固化衬里材料的灯组件的细节；图18示出用于控制灯组件和管旋转的系统。在附图中相同的附图标记用来表示相同的部件。【具体实施方式】以下结合附图提供的详细描述是用来作为这些例子的描述，并且不是用来示出其中本例子可被构造或使用的仅有的形式。所述描述阐述了所述例子的功能以及用于构造和操作所述例子的步骤的顺序。然而，相同的或等同的功能和顺序可通过不同的例子来实现。下面的例子描述了用于给管加衬里的系统和方法。虽然这些例子在此被描述和示出为在管道系统中实施，但是所描述的系统被提供作为例子而非限制。如本领域内的技术人员将认识到的，这些例子适合于应用在各种不同类型的系统例如管，管材及其他的长型的、空心构件。如在此使用的“针刺件”指的是用来保持装置在其末端的杆或长型的构件。针刺件允许该装置被插入到管状腔中例如管或类似物的内部，以及被抽出。本专利技术涉及将衬里或包层形式的一层金属合金或复合材料借助于360°能量辐射发出热源冶金接合到直径主要从0.5”到8”的范围的管和管材的内表面。这典型地是比可使用热灯的传统方法来加衬里的直径小得多的直径。在示例性的油气行业中，所使用的管和管道系统的内表面经常地暴露到侵蚀性的溶液。高强度的碳钢管经常被使用并且本质上它不耐侵蚀性溶液的攻击并且典型地衬有耐腐蚀的衬里物，该衬里物能够在管或管道系统的整个设计寿命中经得起侵蚀性环境。基于聚合物的衬里材料例如环氧树脂，乙烯基酯，和酚醛塑料或化学化合物膜例如EDPM，SBR,和NPR橡胶或HDPE，PVDF，和海拉尔(Halar)类型或相似的塑料被用于许多加衬里的应用。这些材料成本较低，适于应用，并且对于那些耐受能力内的条件和暴露具有可接受的使用寿命。然而，在当前的油气行业装置中，这些以前使用的涂层已经是不能令人满意的，因为需要具有更长期的耐受能力的材料。结果，油气行业已经经常使用抗腐蚀钢例如铬镍铁合金625，铬镍铁合金825，和316L不锈钢，用于这些暴露于新的使用条件并且不能在确定期限或定期地被更换或维修/换衬里的管或管道系统。这包括大部分的集油管线，井，立管(riser)，以及许多其他重要的包括许多管线的上游或提炼前的应用。然而，这类管典型地成本超过以前使用的聚合物或化合物膜衬里的碳钢管的4到5倍。低成本的替代选择是使用包层的或覆层的高强度碳钢管，具有一层CRA(耐化学品合金)在内表面上以抵抗侵蚀性的使用条件。包层金属层的厚度和碳钢管的厚度和强度由使用环境和设计寿命确定。结果是，显著的成本节省，而与以前使用的管相比性能仅降低很小。存在若干用CRA材料给高强度钢管包层或加衬里的方法。一个方法是焊接包层，焊接包层是一种将耐腐蚀和/或耐磨损的金属焊层构建在表面上而不是将两个表面结合在一起的焊接工艺。覆层金属的珠状或薄的迹线(tracks)通过注入粉末流或丝到焊接弧中，产生熔融的覆层金属的金属池，而建立。当焊机往复越过表面时，焊接金属覆层表面得以建立。焊接包层通常特别用于无缝管中。由于焊接设备和支持设备的尺寸，管的焊接包层在生产效率上限于8”内径管，但是通常接受的是12”外径管或更大的。(为了成本和制造考虑)由于在焊接包层工艺期间基部到CRA的相互混合/污染，包层的层的一般特定厚度是3毫米。然而，对长期耐用的CRA的可用的厚度大约是I到1.25毫米。第二，更经济的工艺是辊压接合，辊压接合是一种这样制作包层板或片的方法:通过热压辊压复合材料的钢板和耐腐蚀材料的板在一起例如铬镍铁合金625，铬镍铁合金825，或316L不锈钢。包层板是通过将两块板材放置在烘箱中而制成的，其中在接近熔融状态下，两块板被辊压在一起，其中固相焊接得以实现。包层板的典型的使用是在压力容器和箱的制造中。当用于管的制造时，辊压接合板被辊压到设计直径和焊缝长度。在辊压接合管的制造中，存在若干公认的供给问题。辊压接合管由于在较小直径包层管的形成期间在两种不相似的金属材料之间产生的应力差而典型地限于大直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于冶金接合性能提高的金属合金层到钢管或管状结构的内表面的方法，包括：施加包括金属合金的糊状物的形式的金属合金到管或钢管状结构的内表面，同时所述管或钢管状结构在它的长轴上旋转，以通过离心力作用于所述糊状物层上而基本上均匀地展开所述糊状物；以及暴露糊状物层到由多个密封的气体等离子弧灯产生的热中，所述等离子弧灯围绕所述管或钢管状结构的长轴基本上360度地均匀地辐射热，以在所述管或钢管状结构的内表面上形成性能提高的金属合金层，其中从所述多个密封的气体等离子弧灯辐射的能量基本上从每平方厘米35瓦特到每平方厘米900瓦特，由此，在冶金接合工艺期间形成的金属合金衬里的均匀性通过离心力或压力而提高。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JD纽柯克恩，M邦布洛维克，
申请(专利权)人：应用光技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA