一种利用牵引法生产双金属复合管的方法

摘要

本发明公开了一种利用牵引法生产双金属复合管的方法，具体涉及将内衬管置于外基管内，锥形挤压模具置于内衬管内并由拉杆牵引移动，内衬管由锥形挤压模具挤压胀大并与外基管机械贴合形成双金属复合管。本发明锥形模具的材质为硬质合金或调质处理的45号钢，内衬管选用不锈钢管、铝管、钛合金管或铜合金管具有耐腐蚀性能，外基管选用碳钢管具有价格低廉以及优异的综合力学性能，从而保证了复合管在实际复杂条件下的使用性能，可以满足采油行业、输气行业、输水等行业对管道的需求。

权利要求

1.一种利用牵引法生产双金属复合管的方法，其特征在于：

（1）锥形挤压模具的前端为锥面，半锥角为10°，后端为平滑曲面；

（2）将内衬管置于外基管内，锥形挤压模具置于内衬管内并由拉杆牵引移动，内衬管由锥形挤压模具挤压胀大并与外基管机械贴合形成双金属复合管；

锥形挤压模具的最大直径D、外基管内径D0、内衬管厚度t和内衬管内径D1之间满足D0 - 

2t*D1/D0 < D < D0 - 2t*D1/D0 + ρ，其中ρ为调节系数，当外基管为碳钢，内衬管为铝合金时，ρ=0.20mm；当外基管为碳钢，内衬管为不锈钢时，ρ=0.15mm；当外基管为碳钢，内衬管为钛合金或者铜合金时，ρ=0.17mm。

2.根据权利要求1所述的生产双金属复合管的方法，其特征在于：内衬管与外基管之间留有1-2mm的缝隙。

3.根据权利要求1所述的生产双金属复合管的方法，其特征在于：内衬管和外基管之间的固定方式为，沿内衬管端头轴向切割成等间隔的若干瓣，切割深度为70-90mm，而后将其外翻箍紧固定在外基管外部。

4.根据权利要求1所述的生产双金属复合管的方法，其特征在于：锥形挤压模具的材质选用硬质合金或调质处理的45号钢。

说明书

一种利用牵引法生产双金属复合管的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种利用牵引法生产双金属复合管的方法，生产的双金属复合管可以满足采油行业、输气行业、输水等行业对管道的需求，属于双金属复合管材料制造技术领域。

背景技术

[0002] 管道运输作为与铁路、公路、水运、航空等并列的五大运输方式之一，在有流体运输需要的行业中有着极其广泛的应用。近年来，随着经济的发展与工业化的日益扩大，所需运输的介质也趋于多元化，这就对管道自身的运输能力提出了越来越高的要求。管道运输的物料，有的具有一定的腐蚀性，有的带有固体颗粒，会造成运输管道的腐蚀和磨损，最终出现管道的损坏。不同的运输物料应选用不同材质的管道，以满足其使用要求。作为运输管道的材料，其应满足耐腐蚀、耐磨、强度高等主要的性能指标。

[0003] 双金属复合管作为一种新型的管材，它是由两种不同材料的金属通过机械加工或者冶金方式成型的一种新型管材。其外基管一般选用价格较低、抗弯曲、抗挤压能力较强的材料，而内衬管则多选用耐腐蚀、耐磨损，能够满足特定使用要求的材料。这种双金属复合管保证了管道在实际复杂条件下的使用性能，具有很大的开发前景。比如在石油运输行业，单一的碳钢管材作为运输管在遇到所输送的介质中含有的一些酸根离子会对管道产生腐蚀，影响到管道的使用性能，造成单一的碳钢管道的使用寿命严重缩短，造成停产、停工，更换新管，增大工作量，以及对生产企业造成的损失也是不言而喻的。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种利用牵引法生产双金属复合管的方法，制造的双金属复合管依靠内衬管的耐腐蚀、耐磨损性能，以及外基管的高抗压强度等性能，充分发挥各自材料的性能优势，能很好地承担输送各种介质的任务，其使用周期将远远大于单一碳钢管道，从而有效地保证了各种介质运输工作的顺利进行。

[0005] 本发明实现过程如下：

[0006] 一种利用牵引法生产双金属复合管的方法，包括如下步骤：

[0007] （A）锥形挤压模具的前端为锥面，半锥角为10°，后端为平滑曲面；

[0008] （B）将内衬管（2）置于外基管（1）内，锥形挤压模具（4）置于内衬管（2）内并由拉杆（3）牵引移动，内衬管（2）由锥形挤压模具（4）挤压胀大并与外基管（1）机械贴合形成双金属复合管；

[0009] 所述锥形挤压模具（4）的最大直径D、外基管（1）内径D0、内衬管（2）厚度t和内衬管（2）内径D1之间满足D0 - 2t*D1/D0 < D < D0 - 2t*D1/D0 + ρ，其中ρ为调节系数，当外基管（1）为碳钢，内衬管（2）为铝合金时，ρ=0.20mm；当外基管（1）为碳钢，内衬管（2）为不锈钢时，ρ=0.15mm；当外基管（1）为碳钢，内衬管（2）为钛合金或者铜合金时，ρ=0.17mm。

[0010] 上述内衬管与外基管之间留有1-2mm的缝隙，内衬管和外基管之间的固定方式为，沿内衬管端头轴向切割成等间隔的若干瓣，切割深度为70-90mm，而后将其外翻箍紧固定在外基管外部。

[0011] 上述锥形挤压模具的材质最好选用硬质合金或调质处理的45号钢。

[0012] 本发明的优点在于：根据锥形挤压模具与外基管和衬管之间的配合，可以满足各个行业对双金属复合管结合强度方面的要求，适合于大规模生产。

附图说明

[0013] 图1为牵引式双金属复合管的生产工艺示意图，其中（1）为外基管；（2）、为内衬管；（3）为拉杆；（4）为锥形挤压模具；

[0014] 图2为牵引杆与锥形模具连接的实物图。

具体实施方式

[0015] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做出进一步说明。

[0016] 实施例1

[0017] 1、选取1根6.1m长的77mm×2.4mm无缝不锈钢管作为内衬管，再选取一段6m长的89.5mm×5mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，硬质合金锥形挤压模具（图2）的最大外径为75.30mm进行试验。

[0018] 2、将内衬不锈钢管末端一圈切割成均匀分布的12瓣形状，切割深度为70 90mm，而~后将其外翻箍紧固定在外管外部，实现内衬管和外基管之间的固定。然后在内衬管中均匀的涂抹机械油及2000目的石墨粉来作为润滑剂。

[0019] 3、将过程2中准备好的待加工管段放在工作台上固定，保证内衬管道中心与牵引杆保持水平。

[0020] 4、按图1中所示的方式进行牵引，实现复合。

[0021] 5、至此，一段复合管道加工成功，将双金属复合管从工作台上卸下来即可。

[0022] 6、按照CJT 192-2004 内衬不锈钢复合钢管国标中的图A.3方法，对所制备的复合管材进行结合强度测试。测试结果表明所制得管材结合强度为0.6 MPa，大于0.5MPa。符合国标CJT 192-2004 内衬不锈钢复合钢管的强度规定，也符合中石油采油行业对输油复合管的结合强度规定。

[0023] 实施例2

[0024] 选取1根6.1m长的44mm×1.8mm无缝不锈钢管作为内衬管，再选取一段6m长的51mm×3mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，硬质合金锥形挤压模具的最大外径为41.9mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.55MPa。

[0025] 实施例3

[0026] 选取1根6.1m长130mm×3.0mm无缝不锈钢管作为内衬管，再选取一段6m长的149mm×8mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，硬质合金锥形挤压模具的最大外径为127.40mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.54MPa。

[0027] 实施例4

[0028] 选取1根6.1m长194mm×1.5mm无缝不锈钢管作为内衬管，再选取一段6m长的217mm×10mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，硬质合金锥形挤压模具的最大外径为194.15mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.53MPa。

[0029] 实施例5

[0030] 选取1根6.1m长216mm×2mm无缝不锈钢管作为内衬管，再选取一段6m长的243mm×12mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，硬质合金锥形挤压模具的最大外径为215.15mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.51MPa。

[0031] 实施例6

[0032] 选取1根6.1m长76mm×2.4mm无缝铝合金管作为内衬管，再选取一段6m长的89.5mm×5mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，硬质合金锥形挤压模具的最大外径为75.24mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.60MPa。

[0033] 实施例7

[0034] 选取1段6.1m长的44mm×1.8mm无缝铝合金管作为内衬管，再选取一段6m长的51mm×3mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，硬质合金锥形挤压模具的最大外径为41.8mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.50MPa。

[0035] 实施例8

[0036] 选取1根6.1m长130mm×3.0mm无缝铝合金管作为内衬管，再选取一段6m长的149mm×8mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，硬质合金锥形挤压模具的最大外径为127.46mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.60MPa。

[0037] 实施例9

[0038] 选取1段6.1m长194mm×1.5mm无缝铝合金管作为内衬管，再选取一段6m长的217mm×10mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，硬质合金锥形挤压模具的最大外径为194.25mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.61MPa。

[0039] 实施例10

[0040] 选取1根6.1m长216mm×2mm无缝铝合金管作为内衬管，再选取一段6m长的243mm×12mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，硬质合金锥形挤压模具的最大外径为215.20mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.53MPa。

[0041] 实施例11

[0042] 选取1根6.1m长76mm×2.4mm无缝钛合金管作为内衬管，再选取一段6m长的89.5mm×5mm碳钢管作为外基管。调制处理的45号钢锥形挤压模具的半锥角为10°，调制处理的45号钢锥形挤压模具的最大外径为75.05mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.51MPa。

[0043] 实施例12

[0044] 选取1根6.1m长的42mm×1.8mm无缝钛合金管作为内衬管，再选取一段6m长的51mm×3mm碳钢管作为外基管。调制处理的45号钢锥形挤压模具的半锥角为10°，调制处理的45号钢锥形挤压模具的最大外径为41.80mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.53MPa。

[0045] 实施例13

[0046] 选取1根6.1m长130mm×3.0mm无缝钛合金管作为内衬管，再选取一段6m长的149mm×8mm碳钢管作为外基管。硬质合金锥形挤压模具的半锥角为10°，调制处理的45号钢锥形挤压模具的最大外径为127.40mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.57MPa。

[0047] 实施例14

[0048] 选取1根6.1m长194mm×2.0mm无缝钛合金管作为内衬管，再选取一段6m长的217mm×10mm碳钢管作为外基管。调制处理的45号钢锥形挤压模具的半锥角为10°，调制处理的45号钢锥形挤压模具的最大外径为193.20mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.60MPa。

[0049] 实施例15

[0050] 选取1根6.1m长216mm×1.5mm无缝钛合金管作为内衬管，再选取一段6m长的243mm×12mm碳钢管作为外基管。调制处理的45号钢锥形挤压模具的半锥角为10°，调制处理的45号钢锥形挤压模具的最大外径为214.81mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.62MPa。

[0051] 实施例16

[0052] 选取1根6.1m长76mm×2.4mm无缝铜合金管作为内衬管，再选取一段6m长的89.5mm×5mm碳钢管作为外基管。调制处理的45号钢锥形挤压模具的半锥角为10°，调制处理的45号钢锥形挤压模具的最大外径为75.05mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.51MPa。

[0053] 实施例17

[0054] 选取1根6.1m长的42mm×1.8mm无缝铜合金管作为内衬管，再选取一段6m长的51mm×3mm碳钢管作为外基管。调制处理的45号钢锥形挤压模具的半锥角为10°，调制处理的45号钢锥形挤压模具的最大外径为41.82mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.56MPa。

[0055] 实施例18

[0056] 选取1根6.1m长130mm×3.0mm无缝铜合金管作为内衬管，再选取一段6m长的149mm×8mm碳钢管作为外基管。调制处理的45号钢锥形挤压模具的半锥角为10°，调制处理的45号钢锥形挤压模具的最大外径为127.40mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.56MPa。

[0057] 实施例19

[0058] 选取1根6.1m长194mm×1.5mm无缝铜合金管作为内衬管，再选取一段6m长的217mm×10mm碳钢管作为外基管。调制处理的45号钢锥形挤压模具的半锥角为10°，调制处理的45号钢金锥形挤压模具的最大外径为194.15mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.55MPa。

[0059] 实施例20

[0060] 选取1根6.1m长216mm×1.5mm无缝铜合金管作为内衬管，再选取一段6m长的243mm×12mm碳钢管作为外基管。调制处理的45号钢锥形挤压模具的半锥角为10°，调制处理的45号钢锥形挤压模具的最大外径为216.1mm进行试验。其余步骤参照实施例1中的工序，进行操作。试验结果表明所制得管材结合强度为0.53MPa。