一種全包覆金屬復合管的生產方法
【專利摘要】一種全包覆金屬復合管的生產方法，其技術要點是，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。經過軋制復合、整圓、矯直、去頭定尺、即為成品；本發明是采用冷軋制生產方法，完成復合管加工。在石油開采、化工、精細化工、換熱器、海洋管道輸送方面，復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構部分保證產品強度，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行機械連接。高性能、低成本，使用壽命長，應用范圍寬等優點。發明的方法不受季節影響，無環境污染，生產規模與產品規格可控。
【專利說明】一種全包覆金屬復合管的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種金屬復合管材【技術領域】，具體地說是一種全包覆金屬復合管的生產方法。
【背景技術】
[0002]金屬管材應用非常廣泛，主要用于氣體和液體的輸送，一部分應用在金屬結構中。目前應用最多是鋼管、不銹鋼管、銅管、鋁管和鈦管。由于管材使用廣泛，也存在許多問題。突出的是耐腐蝕問題和強度問題。
[0003]油田石油開采中，原油中的酸性離子對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廢，比例在報廢油井的30%以上；輸油管泄漏，有時候帶來災難性損失，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得起輸液管中的液態侵蝕。鋼鐵材料、不銹鋼材料是不能夠抵御酸性介質侵蝕的，其安全問題尤為突出。
[0004]核電站需要大量的冷卻水，用來進行熱交換。所以，核電站往往建立在海邊，以方便獲取海水進行冷卻。鋼管、不銹鋼管在海水使用對氯離子腐蝕防護性能低，只好采用表面涂裝防腐材料和加厚管壁延長失效時間。
[0005]大型電站發電設備中都有熱交換器，大量使用列管式熱交換器，管材是熱交換重要的載體。傳統的換熱管采用低碳鋼或經過防腐處理表面的低碳鋼管材，由于換熱器介質往往具有腐蝕性，列管式換熱器由于材料的原因使用壽命都很短，檢修和更換新設備既影響生產的正常運轉，又增加生產成本。
[0006]在制藥和精細化工行業，產品生產線往往是輸液管線連接反應釜，絕大多數生產母液是酸性介質。輸液管的材料材質，技術要求是不能夠與母液發生化學反應的。但是，鋼管和不銹鋼管材往往不耐腐蝕，與母液進行化學反應，輸液管采用的材料往往達不到技術要求，嚴重的影響產品質量。
[0007]目前，唯有鈦金屬能夠抵御得了上述腐蝕性介質的侵蝕，鈦金屬制作的管材管件可以很好地解決上述生產過程中存在的問題。
[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、抗強酸、抗強堿。鈦金屬高強度、低密度，被譽為“太空金屬”。
[0009]近幾十年，高端的精細化工企業進行了技術改造，采用鈦金屬管材管件作為輸液管線的結構件，從根本上解決了母液侵蝕管材管件影響產品質量和設備安全的老大難問題。比如在制藥廠的維生素C生產線原設計是不銹鋼管材作為生產母液輸送管線，運行后發生母液嚴重污染現象，直接影響產品的品質。分析結果是不銹鋼的金屬鉻和鎳被溶入到母液中造成的。后來進行了生產線材料改造，全部更換為鈦金屬材料，運行以后再也沒有發生母液被污染的現象，設備運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的問題，同時提高了換熱效率。
[0011]由于鈦金屬耐海水侵蝕性能優異，目前海洋工程大量采用鈦金屬管材在管線輸送中。
[0012]鈦金屬管價格較高，工程應用時成本問題尤為突出。
[0013]目前，傳統方法制作鈦鋼復合管主要是爆炸復合，制造復合板還可能，但用于制造鈦鋼鈦復合管，由于制作工藝相對困難，生產及成品率低，難于工業化生產。
【發明內容】
[0014]本發明的目的是提供一種全包覆金屬復合管的生產方法，以解決上述金屬管線的耐腐蝕問題和強度問題。
[0015]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:包括以下步驟:
O復合管坯的加工:分別加工或選用兩端帶連接螺紋的低碳鋼管料，與低碳鋼管料內外尺寸相匹配的內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，經過截取下料，在低碳鋼管料兩端，采用螺紋連接方式配合兩個等徑鈦金屬管頭，打磨結合面后備用；然后，在由外到內依次將內層鈦管料、低碳鋼管料及外層鈦管料套裝在一起組合成為復合管坯料，內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，其中一個留有排氣口；
2)冷軋成型加工:①將上述復合管坯料進行回火消除應力處理，溫度500°C ?720°C，保溫0.2^2小時；
②管坯在二輥軋機進行冷軋減壁復合，截面變形量209Γ40%，清洗復合管表面潤滑油；
③在真空爐進行熱處理，溫度500°C^720°C，保溫0.2?2小時，進行退火消除應力，隨爐冷卻至室溫；
④在二輥軋機或三輥軋機進行冷軋，擴孔或減徑，道次截面變形率20°/Γ30%，制取復合管；每道次間安排真空退火，退火前清洗復合管表面潤滑油，退火溫度500°C ?720°C，保溫15?120分鐘。冷卻至室溫時進行下一次軋制；
⑤在整圓機上經過整圓或減徑，至軋制到合格尺寸；
⑥復合管在矯直機矯直，然后切頭定尺后即為成品。
[0016]本發明所述的金屬復合管成品的鈦管層與低碳鋼管層的厚度比為f 1.5:6^20,而長度范圍在I米-10米之間。
[0017]本發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為:Q235，16Mn，20號鋼，20g鍋爐鋼。
[0018]本發明的結構是在低碳鋼管的內外表面及低碳鋼管兩端包覆鈦金屬，其中內外表面采用軋制的方法復合成為三明治層狀結構，兩端采用的機械緊固連接方式經過軋制復合在一起，通體軋制復合將低碳鋼管密閉其中，成為全包覆金屬復合管結構。
[0019]復合管承受載荷時鋼管起主要作用，復合管防腐功能主要是鈦金屬起作用。
[0020]復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]復合管使用范圍:列管式換熱器，石油化工、精細化工、制藥行業的液體輸送管，石油開采行業油井套管、抽油管。
[0022]經濟效益:鈦鋼鈦三明治結構復合管可以替代鈦金屬管材使用，能夠大幅度的降低成本。按照性價比分析，完全可以取代不銹鋼管材。特別是在精細化工、制藥行業的食品藥品質量安全方面，鈦鋼復合管取代不銹鋼管材的必要性尤為突出。
[0023]為了滿足市場對管材性能的不同要求，鈦鋼鈦三明治結構復合管產品品種有所不同。主要分為低壓防腐管材、中壓防腐管材和結構防腐管材幾個系列。
[0024]本發明為降低生產應用成本，采用復合管冷軋制生產法，從根本上解決了上述問題，不但具有鈦管的耐蝕性，而且具有普通鋼管的強度，既能夠保證產品的結構性能、防腐性能、延長使用壽命，又節省大量的鈦金屬、大幅度降低了生產成本。
[0025]本發明具有的優點及積極的技術效果是:采用本發明的方法，克服了鈦鋼不能焊接、難于組坯的不利因素，實現了鈦金屬完全包覆鋼管的結構。兩端的鈦金屬管頭可以焊接連接，可以螺紋連接，方便了產品使用。生產規模與產品規格可控，復合管的基層、覆層厚度不受限制。復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構部分保證產品強度，高性能、低成本，作為鈦金屬管的替代產品，填補了同類產品的空白。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1為本發明的復合管坯層狀結構示意圖。
[0027]主要附圖標記說明:1為外層鈦管，2為Q235鋼管，3為內層鈦管，4為鈦金屬管頭。
[0028]下面將結合附圖通過實例對本發明作進一步詳細說明，但下述的實例僅僅是本發明其中的例子而已，并不代表本發明所限定的權力保護范圍，本發明的權利保護范圍以權利要求書為準。
【具體實施方式】
[0029]實施例1
根據圖1詳細闡述本發明的全包覆金屬復合管坯結構及生產方法。該全包覆金屬復合管的生產方法包括以下步驟:
復合管坯結構的加工:分別加工或選用兩端帶連接螺紋的Q235鋼管2料，與Q235鋼管料內外尺寸相匹配的純鈦TAO外層鈦管I料和純鈦TAO內層鈦管3料，以及與低碳鋼管料兩端螺紋接的純鈦TAO金屬管頭4，經過截取下料，在Q235鋼管料兩端，采用螺紋連接方式配合兩個等徑純鈦TAO金屬管頭，打磨結合面后備用；然后，在由外到內依次將內層純鈦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合管坯料，其中內層純鈦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，長度1000)—在Q235鋼管兩端采用螺紋連接方式配合兩個鈦金屬管頭——處理結合面保證金屬新鮮潔凈一組坯(復合管管坯徑向尺寸D88/d60、長度1000)，內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，在一端內外結合面留排氣孔——在電阻爐加熱復合管管坯(500°C ?720°C)保溫0.Π小時空冷一在兩棍軋機軋復合管坯，徑向尺寸D82/d62 (截面變形率30.51%)——清洗表面潤滑油——真空熱處理回火消除應力(溫度55(T720°C保溫0.2?2小時)，冷卻到200°C以下出爐空冷——在兩棍或三輥軋機冷軋復合管徑向尺寸D78/d64 (減徑，截面變形率30.99%)——清洗表面潤滑油——真空退火(550°C?650°C，1?1.5小時，空冷)——復合管整圓定徑D73/d63 (或減徑)——矯直一定尺切頭一檢測(水壓試驗)一打標識一包裝、入庫。
[0030]實施例2
本發明根據應用領域的需要，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選用:Q235，16Mn，20號鋼，20g鍋爐鋼。
[0031]該實施例的全包覆金屬復合管坯結構與實施例1相同；而本發明全包覆金屬復合管的生產方法如下:
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，長度1000)——在該鋼管兩端采用螺紋連接方式配合兩個鈦金屬管頭一處理結合面保證金屬新鮮潔凈一組坯(復合管管坯徑向尺寸D84/d70、長度1000)，內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，在一端內外結合面留排氣?L—在電阻爐加熱復合管管坯(500°C ?720°C)保溫0.Π小時空冷一在兩棍軋機軋復合管坯，徑向尺寸D78/d66 (截面變形率19.85%)——清洗表面潤滑油——真空熱處理回火消除應力(溫度55(T720°C保溫0.2^2小時)，冷卻到200°C以下出爐空冷——在兩棍或三輥軋機冷軋復合管徑向尺寸D74/d64 (減徑，截面變形率20.12%)——清洗表面潤滑油——真空退火(550°C?650°C，1?1.5小時，空冷)——復合管整圓定徑D73/d63 (或減徑)——矯直一定尺切頭一檢測(水壓試驗)一打標識一包裝、入庫。
【權利要求】
1.一種全包覆金屬復合管的生產方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)復合管坯的加工:分別加工或選用兩端帶連接螺紋的低碳鋼管料，與低碳鋼管料內外尺寸相匹配的內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，經過截取下料，在低碳鋼管料兩端，采用螺紋連接方式配合兩個等徑鈦金屬管頭，打磨結合面后備用；然后，在由外到內依次將內層鈦管料、低碳鋼管料及外層鈦管料套裝在一起組合成為復合管坯料，內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，其中一個留有排氣口； 2)冷軋成型加工:①將上述復合管坯料進行回火消除應力處理，溫度500°C?720°C，保溫0.2^2小時； ②管坯在二輥軋機進行冷軋減壁復合，截面變形量209Γ40%，清洗復合管表面潤滑油； ③在真空爐進行熱處理，溫度500°C^720°C，保溫0.2?2小時，進行退火消除應力，隨爐冷卻至室溫； ④在二輥軋機或三輥軋機進行冷軋，擴孔或減徑，道次截面變形率20°/Γ30%，制取復合管；每道次間安排真空退火，退火前清洗復合管表面潤滑油，退火溫度500°C ?720°C，保溫15?120分鐘； 冷卻至室溫時進行下一次軋制； ⑤在整圓機上經過整圓或減徑，至軋制到合格尺寸； ⑥復合管在矯直機矯直，然后切頭定尺后即為金屬復合管成品。
2.根據權利要求1所述的全包覆金屬復合管的生產方法，其特征是:所述金屬復合管成品的鈦管層與低碳鋼管層的厚度比為廣1.5:6?20，而長度范圍在I米-10米之間。
3.根據權利要求1所述的全包覆金屬復合管的生產方法，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為:Q235，16Mn，20號鋼，20g鍋爐鋼。
【文檔編號】B23P15/00GK104191182SQ201410485316
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】宋洪海, 劉波, 孫得志, 閻東輝, 鐘軍 申請人:沈陽和世泰實業有限公司