一种输油管路用复合无缝钢管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种输油管路用复合无缝钢管，从内到外，包括陶瓷内衬修补层、金属过渡层、钢管层和环氧树脂基复合涂层。制造方法：S1.选择钢坯；S2.将钢坯加热穿孔、连轧和定径，再次加热淬火制得无缝钢管；S3.将复配铝热剂装填于钢管内，使其离心旋转，点燃复配铝热剂，铝热反应结束后从外到内能够在钢管内壁形成金属过渡层和陶瓷内衬层；将修补釉料加热，热喷于钢管内壁，覆于陶瓷层，缓慢旋转钢管使熔融釉料流平并渗入陶瓷层的裂纹中，釉烧保温，冷却成釉；S4.将环氧树脂基复合材料粉末喷附在钢管外壁，加热保温使粉末熔融交联，粘结于外壁，冷却固化成膜即得到环氧树脂基复合涂层。该复合无缝钢管，内硬外韧，机械性能好，耐腐蚀，使用寿命长。使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种输油管路用复合无缝钢管及其制造方法

技术介绍

[0001]无缝钢管可以输送石油、天然气，还可作为煤等固体物质的输送管道，广泛应用于矿山、冶金、化工、石油、煤炭等行业。
[0002]油气田则大多分布于极地、冰原、荒漠、海洋等偏远地带，开采过程中输油管道常处于高CO2、H2S、CL
‑
、强酸或强碱等强腐蚀性介质环境下，对普通的无缝钢管外壁具有极大的腐蚀性，原油中存在的硫化物、氯化物、有机酸、二氧化碳等物质也会严重腐蚀管线。
[0003]因此，输油管路用无缝钢管的腐蚀来自两方面，一是外部环境对钢管外壁的腐蚀，二是原油中含有的腐蚀性物质对钢管内壁的腐蚀，输油管路用无缝钢管的防腐性能不够和防腐质量不达标的话，长时间使用后，易发生应力腐蚀开裂，造成原油泄漏引发事故和污染周围环境。
[0004]现有技术用来解决输油管路用无缝钢管外壁腐蚀的方法有涂覆沥青层或水泥砂浆，但涂覆层厚度较厚且易脱落。
[0005]现有技术用来解决输油管路用无缝钢管内壁腐蚀的方法有内衬塑料管和内衬陶瓷层，内衬塑料管具有良好的耐蚀性，但塑料管强度低、机械性能差、工作温度范围窄和易老化寿命短；内衬陶瓷层具有良好的机械性能和表面质量，常通过离心铝热法来制备，在制备过程中，由于基体钢管与陶瓷层膨胀系数不同形成的内应力和氧化物夹杂等原因导致陶瓷层不可避免的产生裂纹，使其耐腐蚀性和内表面质量下降，严重影响了复合钢管的使用寿命，导致应用受限。
[0006]且输油管路用无缝钢管也常处于高压环境中，也需要具有良好的机械性能。
专利技术内容
[0007]基于以上内容，本专利技术提供了一种输油管路用复合无缝钢管及其制造方法。
[0008]一种输油管路用复合无缝钢管的制造方法，包括以下步骤：
[0009]S1.选择实心的钢管原材料作为钢坯、其包括以下重量百分数的成分：C：0.01
‑
0.02％、Mn：0.43％
‑
0.51％、W：1.55
‑
1.74％、Ti：0.42
‑
0.48％、Ni：2.4
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3.1％、Cr：7.5％
‑
8.5％、M0：1.4％
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1.8％、CU：0.12
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0.16％、Nb：0.02
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0.04％、V：0.01
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0.02％、Ti：0.01
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0.03％、Ce：0.02
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0.04％、Si：0.38
‑
0.43％、S＜0.002％、P＜0.015％，余量为Fe和其他杂质。
[0010]上述钢坯中碳含量较低，能使制得的无缝钢管的耐蚀性能提高，增加的W和Mn元素可以起到固溶强化作用，来弥补降低C含量带来的部分强度损失；在热处理过程中，少量的Ti会从组织中析出弥散，并与C形成TiC，使屈服强度得到极大提升；Ni元素的存在能够使钢管经调质处理后强度和硬度得到提高的同时，使其保持良好的韧性，较高的镍含量也使其在水性腐蚀条件下具有很好的抗应力腐蚀开裂性能；高铬含量会在调质处理时析出并形成Cr2O3致密体，使之具有更好的耐点腐蚀和抗氧化性能，尤其是抗CO2和硫化物腐蚀；合适Mo含量可以细化晶粒，也可提高钢管的抗硫化物应力腐蚀开裂性能和抗原油中的环烷酸腐蚀性能；适量的Cu、Cr、Mn和Ni等元素均可提高钢种的淬透性；添加的V、Ti、Nb微合金化元素，
能在调质处理过程中发挥细化晶粒和析出强化的作用,能够减少应力集中，增强韧性，降低材料表面微裂纹产生的概率；少量的稀土元素Ce便能有效的提高钢管的耐酸性腐蚀，极具性价比；并控制S和P有害杂质的含量，提高耐蚀性。
[0011]S2.将S1所述的圆柱实心钢坯经环形加热炉均匀加热至1230
‑
1265℃，在穿孔机上穿孔制成荒管，高压水除磷后，经连轧和定径，再次加热至960
‑
980℃并均热30
‑
50min后进行高温水淬，所述高温水淬时，钢管沿自身轴心进行旋转，钢管内壁轴向穿水，外壁以水幕的方式进行喷淋，如此能够使无缝钢管的每处得到均匀的冷却，防止发生弯曲；当温度降低至350
‑
380℃后改为水雾冷，以降低冷却速度，能够减少组织应力，并将钢管洗净；最后改为风冷，吹去多余的液体。
[0012]S3.陶瓷内衬修补层的制备：
[0013]S2步骤所得无缝钢管底部用金属箔密封后，将复配铝热剂装填于无缝钢管内，再将钢管装卡于离心机上，使无缝钢管离心旋转，控制转速为1500r
‑
1700r/min；用通电钨丝或氧乙炔火焰点燃复配铝热剂，使其发生铝热反应，保持高速旋转3
‑
5min，铝热反应结束后从外到内能够依次在钢管内壁形成金属过渡层和陶瓷内衬层。铝热反应生产的Fe、Cr、Cu等高密度熔融物在离心作用下紧贴无缝钢管的内壁，同时使钢管内壁表面薄层熔化，互溶形成冶金结合，冷却后形成金属过渡层，其厚度为1.9
‑
2.5mm；反应生成的的氧化铝熔融物由于密度相对较小在离心作用下附着于金属过渡层，冷却后在其表面形成陶瓷内衬层，厚度为1.6
‑
2.1mm。
[0014]将修补釉料加热使其呈液相熔融态，在铝热反应结束后，无缝钢管未完全冷却前，将上述的熔融的修补釉料热喷于钢管内壁，覆盖于陶瓷层，缓慢旋转钢管使熔融釉料流平并渗入陶瓷层的裂纹中，保持钢管缓慢旋转，于620
‑
640℃进行釉烧保温80
‑
110min，在此温度下钢管能同时进行回火保温，以消除钢管淬火时相变产生的内应力和优化淬火组织，保温过程中也可使陶瓷层和金属过渡层的应力充分释放，使潜在的裂纹也释放出来，修补釉料随即渗入裂纹进行修补。保温结束后随炉冷却，一定温度出炉后，向钢管内通入压缩气体维持管内一定压力，通入一定压力的压缩气体可以保持内壁的表面质量，防止使未完全固化的釉层变形，最后冷却至常温成釉，并与陶瓷层共同形成陶瓷内衬修补层，经修补后的陶瓷内衬修补层厚度在2
‑
2.8mm。
[0015]S4.环氧树脂基复合涂层的制备：S3步骤得到的具有陶瓷内衬修补层的无缝钢管，对其外壁进行喷砂处理并清净后，通过感应加热炉进行预热，再将环氧树脂基复合材料粉末通过静电喷涂的方式喷附在钢管的外壁上，在保温炉内加热保温使环氧树脂基复合材料粉末熔融交联，粘结于钢管外壁，冷却固化成膜后即得到环氧树脂基复合涂层，通过控制喷涂量控制环氧树脂基复合涂层的厚度在400
‑
700um。
[0016]优选地、所述修补釉料包括以下成分：氧化硼、硼酸钙、三聚磷酸钠、硼酸钠、氧化硅和三氧化钼。
[0017]进一步地、所述修补釉料各成分的重量比为，氧化硼：硼酸钙：三聚磷酸钠：硼酸钠：氧化硅：三氧化钼＝22
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24：6.7
‑
7.4：1
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1.4：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输油管路用复合无缝钢管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.选择实心的钢管原材料作为钢坯、其包括以下重量百分数的成分：C：0.01
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0.02％、Mn：0.43％
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0.51％、W：1.55
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1.74％、Ti：0.42
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0.48％、Ni：2.4
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3.1％、Cr：7.5％
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8.5％、Mo：1.4％
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1.8％、Cu：0.12
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0.16％、Nb：0.02
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0.04％、V：0.01
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0.02％、Ti：0.01
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0.03％、Ce：0.02
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0.04％、Si：0.38
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0.43％、S＜0.002％、P＜0.015％，余量为Fe和其他杂质；S2.将S1所述钢坯均匀加热至1230
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1265℃，穿孔制成荒管，高压水除磷后，经连轧和定径，再次加热至960
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980℃并均热30
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50min后进行高温水淬，所述高温水淬时，钢管沿自身轴心进行旋转，钢管内壁轴向穿水，外壁以水幕的方式进行喷淋，当温度降低至350
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380℃后改为水雾冷，最后改为风冷。S3.陶瓷内衬修补层的制备：将复配铝热剂装填于S2步骤得到的无缝钢管内，使无缝钢管离心旋转，点燃复配铝热剂，使其发生铝热反应，铝热反应结束后从外到内能够依次在钢管内壁上形成金属过渡层和陶瓷内衬层；将修补釉料加热使其呈液相熔融态，在铝热反应结束后，无缝钢管未完全冷却前，将上述的熔融的修补釉料热喷于钢管内壁，覆盖于陶瓷内衬层，缓慢旋转钢管使熔融釉料流平并渗入陶瓷层的裂纹中，保持钢管缓慢旋转，于620
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640℃进行釉烧保温80
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110min，保温结束后随炉冷却，一定温度出炉后，向钢管内通入压缩气体维持管内一定压力，冷却至常温成釉，并与陶瓷内衬层共同形成陶瓷内衬修补层。S4.环氧树脂基复合涂层的制备：S3步骤得到的具有陶瓷内衬修补层的无缝钢管，对其外壁进行喷砂处理并清净后，进行预热，再将环氧树脂基复合材料粉末通过静电喷涂的方式喷附在钢管的外壁上，加热保温使环氧树脂基复合材料粉末熔融交联，粘结于钢管外壁，冷却固化成膜后即得到环氧树脂基复合涂层。2.根据权利要求1所述的一种输油管路用复合无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述修补釉料包括以下成分：氧化硼、硼酸钙、三聚磷酸钠、硼酸钠、氧化硅和三氧化钼。3.根据权利要求2所述的一种输油管路用复合无缝钢管的制造方法，其特征在于：所述修补釉料各成分的重量比为，氧化硼：硼酸钙：三聚磷酸钠：硼酸钠：氧化硅：三氧化钼＝22
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24：6.7
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7.4：1
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1.4：5.6
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6.8：17
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【专利技术属性】
技术研发人员：沈晨曦，杨秀蓉，
申请(专利权)人：江苏新长江无缝钢管制造有限公司，
类型：发明
国别省市：