专利名称：带转接环的双金属复合管的制作方法
技术领域：
本发明属于特殊形状管的制造和焊接技术领域，具体涉及到用双层材料制造管以 及用于进行焊接的工作的特殊形状的边沿部分。
背景技术：
为了防止金属管道腐蚀，目前在金属管道内加装用耐腐蚀材料制成的内衬来保护 金属管道，内衬管一般用不锈钢管，制备成双金属复合管。近年来双金属复合管技术及产品 发展极为迅速，双金属复合管已在石油、天然气化工等领域以其高性价比等特点得到了广 泛推广应用，取得了显著的经济效益和社会效益，双金属复合管的应用有效地解决了困扰 多年的化工、石油技术领域采用钢材料管耐蚀效果差，采用耐蚀合金管成本高的技术难题。双金属复合管保证了管道的机械性能，提高了管道的耐腐蚀性能，在长距离输送 石油天然气或化工产品需要将多根双金属管采用焊接的方法联接起来，联接部位的结构一 直阻碍着双金属复合管的应用。目前国内普遍采用的制造方法为机械贴合，如热挤压、冷 拔、冷旋压等方法。由于金属管与内衬管之间存在有间隙，当衬管出现局部腐蚀，腐蚀性介 质渗入金属管与内衬管之间的间隙，就会形成局部腐蚀，从而加速金属管道腐蚀，造成管层 间大面积分离。在高温温度和高压的条件下，内衬管受外压，发生失稳甚至造成内衬管鼓 包，造成管道阻塞的事故发生。而且机械贴合在现场焊接时，技术难度大、焊缝合格率低，直 接影响该产品的产业化。专利公开号为CN101334119A的中国专利，公开了一种双金属复合管的焊接联接 接头，但其内衬层端部封焊后，内衬层两端距离连接头的端部存在一定距离，双金属复合管 在现场焊接时，焊缝处与内衬端部封焊处难以很好地联接，会出现环形凹槽，极易造成紊流 和腐蚀现象，直接影响产品的焊接质量。专利号为CN201344320Y的中国专利，公开了一种双金属复合管的焊接连接接头， 其内衬层端部与基管封焊，但在现场焊接时极易使转接环与衬层之间的封焊熔化，造成焊 接时基衬之间的气体流出，增加焊接难度，影响焊接质量。双金属复合管联接除螺纹联接外，大部分采用焊接方式联接，但由于内衬管的厚 度较薄，联接头联接处密封难度大，可靠性差，介质容易向外泄露，同样会造成双金属复合 管被腐蚀损坏。在双金属复合管之间焊接联接时，由于涉及到两种金属的焊接，使其现场施 工质量难以保证。为此，双金属复合管厂也采取了一些措施，如翻边结构、端面封焊、预堆边 等方式，降低现场焊接的难度，但这些技术方案没有彻底地解决现场两种金属零部件焊接 的技术难题。因此，在双金属复合管技术领域，当前需迫切解决的一个技术问题是提供一种 在保证耐蚀性能的前提下，便于焊接施工的双金属复合管。专利公告号为CN2466470Y的中国专利，提供了一种双金属复合管的焊接连接头， 金属管道在使用过程中许多情况下是通过螺纹联接，如金属管道与三通管的联接是通过螺 纹连接，石油天然气工业中使用的油管和套管都是通过螺纹接箍连接。由于内衬管的厚度 较薄，接头联接处密封难度大，可靠性差，介质容易向外泄露，同样会造成双金属复合管被腐蚀损坏。在石油矿区野外作业的条件下，一般只能采用焊接方法联接井上双金属复合管 道。双金属复合管之间焊接涉及到两种金属的联接，在现场条件下质量难以保证。为此，双 金属复合管厂也采取了一些措施，如翻边结构、端面封焊、预堆边等方式，降低现场焊接的 难度，但是这些技术方案没有彻底地解决现场两种金属零部件焊接的技术问题，或者工艺 复杂。但是双金属复合管的联接，包括井下管的接箍螺纹联接和地面管道的焊接联接，是一 个难以解决的技术问题。在双金属复合管技术领域，当前需迫切解决的一个技术问题是提供一种便于焊 接、耐腐蚀、能输送腐蚀液体和腐蚀气体的双金属复合管。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述双金属复合管的缺点，提供一种耐腐蚀 性能好、耐磨性能好、使用寿命长、产品生产成本低的带转接环的双金属复合管。解决上述技术问题所采用的技术方案是在基管的两端设置有转接环，基管内设 置有内衬管。本发明的基管的轴向长度与内衬管的轴向长度相同。本发明的转接环的外径 与基管相同，转接环的内径与内衬管的内径相同，即转接环厚度等于基管厚度与内衬管的 厚度之和，转接环的内端面与基管和内衬管的外端面焊接联接，形成一圈径向环焊圈。本发明的转接环内环面的轴向长度为20 100mm。本发明采用在基管和内衬管的端部焊接联接转接环，转接环的外端面加工有焊接 坡口，解决了现有的双金属复合管焊接时因基管与内衬管之间存在的气体、杂质难以焊接 的技术问题，提高了焊接质量，彻底地解决了内衬管与基管之间因焊接质量出现腐蚀液体 或腐蚀气体泄漏进入内衬管与基管之间腐蚀基管，延长了双金属复合管的使用寿命，降低 了生产费用。本发明具有结构简单、耐腐蚀性能好、耐磨性能好、使用寿命长、产品生产成本 低等优点，可作为输送腐蚀液体、腐蚀气体的输送管道。
图1是本发明实施例1的结构示意图。图2是本发明实施例4的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例1在图1中，本实施例的带转接环的双金属复合管由转接环1、基管2、内衬管3、径向 环焊圈4联接构成。本实施例中，基管2的两端面为与中心平面垂直的圆环面，基管2为无缝碳钢管， 可根据用途任意选择，也可采用直缝焊碳钢管，还可采用用于热交换器用的铜管等。在基管 2内采用爆燃加衬方法复合有内衬管3，内衬管3的轴向长度与基管2的轴向长度相同，内 衬管3的外径与基管2的内径相同，内衬管3外表面与基管2内表面紧密连为一体，也可以 采用液压加衬、拉拔加衬等方法将内衬管3外表面与基管2内表面复合连为一体。内衬管 3采用合金衬层钢管，也可采用不锈钢管。
转接环1的内端面为与中心平面垂直的圆环面，转接环1的外端面加工有焊接坡 口，在基管2和内衬管3的两端采用摩擦焊接联接有转接环1，基管2和内衬管3的两外端 面与转接环1内端面之间形成一圈径向环焊圈4，转接环1的内径与内衬管3的内径相同， 转接环1的外径与基管2的外径相同，转接环1内环面的轴向长度为55mm，制备转接环1所 用的材料与内衬管所用的材料相同或相近。这种转接环1，使得一根带转接环的双金属复 合管与另一根带转接环的双金属复合管焊接后表面平整，不会出现堆焊现象，焊接后不会 出现脱焊以及间隙。解决了现有的双金属复合管焊接时因基管2与内衬管3之间存在的气 体、杂质难以焊接的技术问题，提高了焊接质量，彻底地解决了内衬管3与基管2之间因焊 接质量出现腐蚀液体或腐蚀气体泄漏进入内衬管3与基管2之间腐蚀基管2，延长了双金属 复合管的使用寿命，降低了生产成本。本发明具有结构简单、耐腐蚀性能好、耐磨性能好、使 用寿命长、产品生产成本低等优点，可作为输送腐蚀液体、腐蚀气体的输送管道。实施例2在本实施例中，基管2的两端面为与中心平面垂直的圆环面，在基管2内采用爆燃 加衬方法复合有内衬管3，内衬管3外表面与基管2内表面之间的联接关系，也可采用液压 加衬的方法，将内衬管3与基管2复合在一起，内衬管3的轴向长度与基管2的轴向长度相 同，内衬管3的外径与基管2的内径相同。转接环1的内端面为与中心平面垂直的圆环面， 转接环1的外端面加工有焊接坡口，在基管2和内衬管3的两端采用摩擦焊接联接有转接 环1，基管2和内衬管3的两外端面与转接环1内端面之间形成一圈径向环焊圈4，转接环 1的内径与内衬管3的内径相同，转接环1的外径与基管2的外径相同，转接环1内环面的 轴向长度为20mm，制备转接环1所用的材料与内衬管3所用的材料相同或相近。其它零部 件以及零部件的联接关系与实施例1相同。实施例3在本实施例中，基管2的两端面为与中心平面垂直的圆环面，在基管2内采用爆燃 加衬方法复合有内衬管3，内衬管3外表面与基管2内表面之间的联接关系，也可采用液压 加衬的方法，将内衬管3与基管2复合在一起，内衬管3的轴向长度与基管2的轴向长度相 同，内衬管3的外径与基管2的内径相同。转接环1的内端面为与中心平面垂直的圆环面， 转接环1的外端面加工有焊接坡口，在基管2和内衬管3的两端采用摩擦焊接联接有转接 环1，基管2和内衬管3的两外端面与转接环1内端面之间形成一圈径向环焊圈4，转接环 1的内径与内衬管3的内径相同，转接环1的外径与基管2的外径相同，转接环1内环面的 轴向长度为100mm，制备转接环1所用的材料与内衬管3所用的材料相同或相近。其它零部 件以及零部件的连接关系与实施例1相同。实施例4在图2中，在基管2内采用爆燃加衬方法复合有内衬管3，内衬管3外表面与基管 2内表面之间的联接关系，也可采用液压加衬的方法，将内衬管3与基管2复合在一起。基 管2的两端面和转接环1的两端面加工有焊接坡口，基管2和内衬管3的两端采用氩弧焊 接方法与转接环1焊接联接，基管2和内衬管3的两外端面与转接环1内端面之间形成一 圈径向环焊圈4，转接环1的内径与内衬管3的内径相同，转接环1的外径与基管2的外径 相同，转接环1内环面的轴向长度为55mm，制备转接环1所用的材料与内衬管3所用的材料 相同或相近。其它零部件以及零部件的连接关系与实施例1相同。
在图2中，在基管2内采用爆燃加衬方法复合有内衬管3，内衬管3外表面与基管 2内表面之间的联接关系，也可采用液压加衬的方法，将内衬管3与基管2复合在一起。基 管2的两端面和转接环1的两端面加工有焊接坡口，基管2和内衬管3的两端采用采用氩 弧焊接方法与转接环1焊接联接，基管2和内衬管3的两外端面与转接环1内端面之间形 成一圈径向环焊圈4，转接环1的内径与内衬管3的内径相同，转接环1的外径与基管2的 外径相同，转接环1内环面的轴向长度为20mm，制备转接环1所用的材料与内衬管3所用的 材料相同或相近。其它零部件以及零部件的连接关系与实施例1相同。实施例6在图2中，在基管2内采用爆燃加衬方法复合有内衬管3，内衬管3外表面与基管 2内表面之间的联接关系，也可采用液压加衬的方法，将内衬管3与基管2复合在一起。基 管2的两端面和转接环1的两端面加工有焊接坡口，在基管2和内衬管3的两端采用氩弧 焊接法焊接联接有转接环1，基管2和内衬管3的两外端面与转接环1内端面之间形成一圈 径向环焊圈4，转接环1的内径与内衬管3的内径相同，转接环1的外径与基管2的外径相 同，转接环1内环面的轴向长度为100mm，制备转接环1所用的材料与内衬管3所用的材料 相同或相近。其它零部件以及零部件的连接关系与实施例1相同。为了验证本发明的有益效果，发明人采用本发明实施例1和实施例4结构的带转 接环的双金属复合管进行了测试，测试情况如下测试仪器材料性能试验机，型号为WAW-300DJ，由深圳三思纵横科技股份有限 公司生产；水压机，型号为200t0 60 0 273钢管水压试验机，由山西三明重工机械制造 有限公司生产；X射线检测仪，型号为SITE-XS DS 2004，由比利时ICM生产；元素分析仪，型 号为XH-722，由生产南京勋华分析仪器有限公司生产。测试样品实施例1带转接环的双金属复合管(简称实施例1双金属复合管)，实 施例4带转接环的双金属复合管(简称实施例4双金属复合管)。材料制作基管2的材料20号钢，制作内衬管3的材料为304不锈钢，制作转接环 1的材料为304不锈钢。规格①48mmX (基管2的厚度为5mm，内衬管3的厚度为0. 6mm)。1、力学性能试验拉伸性能实施例1带转接环的双金属复合管2件试样，实施例4带转接环的双金 属复合管2件试样。按照JB/T 4251-1999《摩擦焊接》、SY/T 4103-2006《钢质管道焊接及 验收》，采用材料性能试验机对实施例1双金属复合管、实施例4双金属复合管焊接部位焊 缝进行拉伸性能试验，试验结果见表1。弯曲性能试验根据SY/T 4103-2006《钢制管道焊接及验收》标准关于焊缝弯曲 试验要求，对实施例1双金属复合管、实施例4双金属复合管各2件试样的焊接部位焊缝进 行面弯和背弯180°弯曲性能试验。试验结果见表1。表1实施例1双金属复合管和实施例4双金属复合管拉伸性能和弯曲性能试验 由表1可见，根据GB/T 8163-2008《输送用无缝钢管》、GB/T 14976-2002《流体输 送用不锈钢无缝钢管》及SY/T 4103-2006《钢制管道焊接及验收》强度要求，焊缝抗拉强度 大于标准最低强度要求，弯曲性能试验达到SY/T 4103-2006《钢制管道焊接及验收》要求， 均合格。2、测试内衬管3和径向环焊圈4的化学成份采用元素分析仪测试内衬管3材质的化学成份，测试结果见表2。表2内衬管3的化学成分 焊材的化学成分标准为ANSI/AWS A5. 9-1993，焊材的材质型号为ER309L，采用元 素分析仪测试焊材和径向环焊圈4的化学成分，测试结果见表3。表3焊材和径向环焊圈4的化学成份 由表2、3可见，径向环焊圈4的化学成份Cr、Ni含量大于内衬管3材质中的Cr、 Ni含量，可保证径向环焊圈4的耐蚀性能不低于内衬管3。
3、X射线检测根据JB/T 4730. 2-2005《承压设备无损检测》第二部分射线检测标准用X射线检 测仪对实施例1双金属复合管和实施例4双金属复合管各2件的径向环焊圈4进行了无损 检测，检测结果见表3。表3X射线探伤径向环焊圈4检测结果表 注I级X影像片为对径向环焊圈4内不允许存在裂纹、未熔合、未焊透、夹铜和条 形缺陷。II级和III级X影像片为不允许存在裂纹、未熔合、未焊透、夹铜缺陷。由表3可见，实施例1双金属复合管2件试样，实施例4双金属复合管2件试样的 8张X影像片达到I级标准，径向环焊圈4合格。4、静水压试验按照SY/T 6623-2005《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》标准，采用水压试 验机对实施例1双金属复合管、实施例4双金属复合管各3件进行打压检测，两种双金属 复合管的基管2材质为20#钢、外径小48mm、管壁厚为5mm，内衬管3材质为304#钢、外径 小48、管壁厚为0. 6mm，理论计算该复合管承受压力为38. 28Mpa，根据上述标准试验压力不 应超过20. 7Mpa,按下式计算试验压力
r n 2000 p =-
D式中p为静水压试验压力(Kpa)，S为环向应力，其数值等于不同尺寸基管2规定 的最小屈服强度乘以相应的百分数(Mpa)，t为规定壁厚(mm)，D为规定外径(mm)；上述参 数为S = 245X75%= 183. 75Mpa ；t为5mm ;D为48mm ；将上述参数代入静水压试验计算公式得P = 38.28Mpa。测试和计算结果见表4。表4实施例1双金属复合管和实施例4双金属复合管水压试验 由表4可见，计算试验压力值为38. 28Mpa,按标准要求最高压力超过20. 7Mpa时， 最高试压值为20. 7MPa即可，经试验，满足标准要求，径向环焊圈4静水压试验合格。
权利要求
一种带转接环的双金属复合管，在基管(2)的两端设置有转接环(1)，基管(2)内设置有内衬管(3)，其特征在于所说的基(2)的轴向长度与内衬管(3)的轴向长度相同；所说的转接环(1)的外径与基管(2)相同，转接环(1)的内径与内衬管(3)的内径相同，即转接环(1)厚度等于基管(2)厚度与内衬管(3)的厚度之和，转接环(1)的内端面与基管(2)和内衬管(3)的外端面焊接联接，形成一圈径向环焊圈(4)。
2.按照权利要求1所述的带转接环的双金属复合管，其特征在于所说的转接环(1) 内环面的轴向长度为20 100mm。
全文摘要
一种带转接环的双金属复合管，在基管的两端设置有转接环，基管内设置有内衬管，基管的轴向长度与内衬管的轴向长度相同，转接环的外径与基管相同，转接环的内径与内衬管的内径相同，即转接环厚度等于基管厚度与内衬管的厚度之和，转接环的内端面与基管和内衬管的外端面焊接联接，形成一圈径向环焊圈。这种结构的双金属复合管，解决了现有的双金属复合管焊接时因基管与内衬管之间存在的气体、杂质难以焊接的技术问题，提高了焊接质量，彻底地解决了内衬管与基管之间因焊接质量出现腐蚀液体或腐蚀气体泄漏进入内衬管与基管之间腐蚀基管，延长了双金属复合管的使用寿命，降低了生产费用。本发明可作为输送腐蚀液体、腐蚀气体的输送管道。
文档编号B32B15/01GK101865334SQ201010195880
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者刘凯, 张燕飞, 李华军, 潘建新, 郭崇晓 申请人:西安向阳航天材料股份有限公司