预补口金属陶瓷内覆钢管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种预补口金属陶瓷内覆钢管，在钢管管端内壁预先进行镍基合金+双相不锈钢的覆层堆焊，堆焊层的厚度和宽度按设计要求，然后在钢管内壁通过自蔓延(SHS)技术使金属陶瓷内覆于钢管内壁的钢管该钢管克服了普通金属陶瓷内覆钢管难于焊接的技术瓶颈，是一种具有良好组对焊接性能的耐高温高压、耐磨损、耐腐蚀、防结垢的金属陶瓷内覆钢管，该钢管可以满足工况恶劣，条件苛刻的介质输送，特别适用于陆上或海底高压回注污水管线、高温高压注蒸汽管线等，可以大幅提高管线服役寿命，降低管线维护费用，规避因腐蚀泄漏引起的安全、环保风险。

Pre filled cermet inner cladding steel pipe

The utility model discloses a pre coating metal ceramic inner coating in steel pipe, steel pipe end wall cladding welding of nickel based alloy + double phase stainless steel in advance, the surfacing layer thickness and width according to the design requirements, and then through the self propagating in the pipe wall (SHS) steel tube technology makes the metal ceramic coating on the inside the inner wall of steel pipe steel pipe overcomes the technical bottlenecks of metal ceramic inner cladding steel difficult to weld, is a good group of high temperature and high pressure resistance, abrasion resistance, corrosion resistance, anti fouling performance of inner cladding ceramic metal welding steel pipe, the steel pipe can meet the conditions, the harsh conditions of the medium transport, especially for on land or sea pressure reinjection sewage pipeline, high temperature and high pressure steam pipeline, can greatly improve the service life of the pipeline, lowering maintenance costs, avoid the corrosion caused by the leakage of the security ring Protect the risk.

【技术实现步骤摘要】
预补口金属陶瓷内覆钢管
：本技术涉及钢质管道内防腐
，是一种在钢管管端内壁预先进行镍基合金+双相不锈钢的覆层堆焊，堆焊层的厚度和宽度按设计要求，然后在钢管内壁通过自蔓延(SHS)技术使金属陶瓷内覆于钢管内壁的钢管，特别是一种预补口金属陶瓷内覆钢管。
技术介绍
：在腐蚀介质管道输送中，需要对管道内壁进行防腐蚀处理，以提高管道寿命；以往针对此类管道，多采用液体或固体粉末涂料内涂以起到防腐蚀的作用，但此类涂层耐磨能力有限，且此类内涂层的的附着力不能满足高温、高压的要求，一般在10Mpa左右的压力下就会鼓泡脱落，在陆上或海底10Mpa以上的高压回注污水管道中应用时寿命较短；此类涂层在80℃左右时也会鼓泡脱落，对于油田370℃以上、14Mpa以上高温高压稠油注蒸汽输送管道也无能为力，所以，至今油田对于高温注蒸汽管道不做内防腐处理，过短的管道寿命增加了采油成本，增加了安全环保风险。相对于涂料防腐，采用自蔓延(SHS)技术制造的金属陶瓷内覆钢管具有明显的优势，其基本反应方程式为：Al+Fe2O3＝Al2O3+2Fe+836KJ/mol(836千焦每摩尔)，其表面金属陶瓷层通过铁基过渡层与基管内表面冶金结合，理论上耐高温、高压的能力与基管相同；其表面金属陶瓷刚玉层主要由Al2O3构成，具有极高的化学稳定性，不溶于酸、碱和水，理论上永不腐蚀；其表面金属陶瓷层硬度为9，具有极高的耐磨性能；其表面金属陶瓷刚玉层中的Al2O3处于电极极化平衡状态，因而不会吸附金属离子，具有防结垢的特点，但由于金属陶瓷的膨胀系数低于低碳钢基管，在组对焊接时采用激光对陶瓷层进行焊接也不能保证焊缝不出现裂纹，因此，在此类管道焊接施工时一般采用封堵剂粘接陶瓷层，仅对过渡层和基管进行焊接，但该方法焊接时，焊接热输入会烧损封堵剂，且由于封堵陶瓷层的存在，使X射线无法对焊缝背部清晰造影，焊缝的可靠性存疑；所以，金属陶瓷内覆钢管至今无法应用于高温高压液体输送管道。中国专利申请号201621199624.1提供了一种“内外熔结环氧DGR复合钢管”，该钢管通过在管端内壁堆焊一定宽度和厚度的不锈钢材料，免除了管道焊口内防腐补口工序，解决了焊口区域内涂层烧损问题，但由于该钢管采用熔结环氧作为内防腐涂层，仍不能满足高温高压液体输送要求。
技术实现思路
：本技术目的：为解决以上问题本技术提供一种预补口金属陶瓷内覆钢管。本技术的内容：本技术通过在钢管管端内壁采用镍基合金+双相不锈钢覆层堆焊一定宽度和厚度的耐蚀合金层，然后将装填有铝热剂金属陶瓷粉料的钢管置于离心机上，通过自蔓延(SHS)技术使金属陶瓷材料熔敷于钢管内壁，形成两端内壁带有耐蚀合金堆焊层的金属陶瓷内覆钢管；在管线组对焊接时采用双相不锈钢焊材手工或自动焊接连接，使金属陶瓷层免受焊接热输入的影响，焊缝背部X射线影像清晰，焊缝及焊口两端的内堆焊层与钢管内壁金属陶瓷层可以形成可靠的连续内防腐层；该钢管具有金属陶瓷内覆钢管耐磨、耐蚀、耐高温高压和防结垢的特点，也有堆焊预补口钢管可以进行常规管线焊接的优点。本技术有益效果：通过双相不锈钢管端内堆焊解决了金属陶瓷内覆钢管的管口组对焊接难题，使高性能的金属陶瓷内覆钢管可以直接应用于易腐蚀、易结垢、易磨损的高温高压液体介质输送管道中2、通过镍基合金打底堆焊使覆盖打底堆焊层的铁基过渡层与镍基合金互熔，形成高含镍、铬的合金，保证了表面结合部的耐腐蚀性能。实现了高温高压钢质管道内防腐和内补口作业的工厂化、标准化；为陆上或海底高压回注水管道、高温高压注蒸汽管道以及极端恶劣介质的输送提供了一个新选择，对于提高钢质管道寿命、降低管道腐蚀泄漏的安全环保风险、减少资源浪费具有重要意义。附图说明图1为本技术的结构示意图如图所述1)低碳钢基管；2)铁基过渡层；3)金属陶瓷层；4)镍基合金打底堆焊层；5)双相不锈钢盖面堆焊层。具体实施方式结合附图对本技术进行进一步说明(一)低碳钢基管1管端机械预处理：机械加工钢管管端内壁预堆焊部位，并保证在一定的深度尺寸和公差范围之内，保证机械加工面清洁露出金属本色。[(二)分区堆焊：采用三维数控TIG管1端内壁自动堆焊机在加工处理过的管端内壁进行镍基合金打底层4的堆焊并固溶处理；采用三维数控TIG管端内壁自动堆焊机在打底堆焊层上面进行双相不锈钢盖面层5的堆焊并固溶处理。管端内壁分区堆焊层机械加工基管管端内壁如采用TIG焊炬移距移位在钢管管端内壁打底堆焊镍基合金如；镍基合金打底堆焊层4的宽度约50mm左右，厚度约1.2mm左右，3)采用采用TIG焊炬移距移位堆焊双相不锈钢盖面层5如所示，盖面层的宽度约30mm左右，厚度高于打底堆焊层1.2mm左右，堆焊层4远离管端一侧的焊道均采用TIG不送丝摆动固溶处理，同时熔化镍基合金打底堆焊层4和铁基过渡层2金属使之与底层的外观界面呈斜坡状过渡[(三)内堆焊层机械加工：采用管子车床对内堆焊层进行加工，预留盖面堆焊层厚度根据金属陶瓷内覆层厚度确定，加工要求盖面堆焊层平整，每根钢管内孔一致。[(四)自蔓延金属陶瓷内覆：1)在钢管内部装填铝热金属陶瓷粉料，装填数量和配比根据所需陶瓷层厚度和所需发热量确定；2)将装填好的钢管置于离心机上；3)启动离心机使钢管旋转，转速由内覆工艺确定；4)点燃铝热剂金属陶瓷粉料，使粉料熔化并随着钢管的旋转均匀熔敷在钢管内表面；5)随着铝热剂燃尽，钢管逐渐冷却，待钢管冷却内覆层凝固后金属陶瓷内覆层3完成。在钢管内装填金属陶瓷铝热剂粉料，金属陶瓷铝热剂粉料主要由Al和Fe2O3粉末组成；将装填粉料的钢管置于离心机上旋转并在一定气氛中点燃粉料，粉料点燃后通过铝热产生的热能使铁熔化并随着钢管的旋转均匀的熔结在钢管内壁形成过渡层并与打底堆焊层持平，质量较轻的刚玉层熔结在表面形成陶瓷层并与盖面堆焊层持平，金属陶瓷内覆后的钢管可以空冷，也可以水冷，冷却后的金属陶瓷铁基过渡层2与打底堆焊层4持平；刚玉陶瓷层3与盖面堆焊层5持平。(五)将冷却后的钢管装卡在旋转装置上，利用中频感应电源对钢管管端内壁金属陶瓷层与堆焊层外观界面进行热处理，加热温度900～1000℃，恒温时间约2min左右。[(六)将完全冷却后的低碳钢基管1装卡在机械设备上加工焊接用坡口，坡口可以是V型或U型，以适应手工电弧焊或自动焊的需要。至此，预补口金属陶瓷(DSHS)内覆钢管加工完成；钢管如需要外防腐可在其他生产设备上完成；该钢管组对焊接后钢管内金属陶瓷层通过双相不锈钢预补口层和双相不锈钢焊缝相连，实现内防腐层的连续。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预补口金属陶瓷内覆钢管,其特征是，所述钢管管端内壁设置有分区堆焊层，所述钢管内壁的铁基过渡层上覆盖有金属陶瓷内覆层,所述分区堆焊层为打底堆焊层和盖面层,所述打底堆焊层为镍基合金，所述盖面层为双相不锈钢盖面层。

【技术特征摘要】
1.一种预补口金属陶瓷内覆钢管,其特征是，所述钢管管端内壁设置有分区堆焊层，所述钢管内壁的铁基过渡层上覆盖有金属陶瓷内覆层,所述分区堆焊层为打底堆焊层和盖面层,所述打底堆焊层为镍...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆学杰，韩文礼，田黎明，张彦军，童辉，李广华，郭继银，梅奇，魏国，庄衍武，
申请(专利权)人：山东胜利长龙管道科技有限公司，李广华，
类型：新型
国别省市：山东,37