CN112377681B - 一种耐磨输油油管 - Google Patents
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Abstract
一种耐磨输油油管。涉及油田油气集输技术领域。钢管的两端外圆上均设有凸缘,凸缘在钢管的端面位置开有焊接坡口,焊接坡口的底部位于钢管的母材外侧,凸缘的另一侧横向开有若干向凸缘内延伸的散热环孔。本发明具有如下有益效果:钢管的焊接热量在散热环孔和凸缘部位散发,刚玉陶瓷层不会因为焊接受热产生裂缝,两个机械加工的端面之间贴合,刚玉陶瓷层在钢管内形成无缝对接,降低运行阻力,刚玉陶瓷层的初始凝固温度相对于原油输送时的温度差、安装时的温度差均相对较小,刚玉陶瓷层产生裂缝的几率也大幅降低,提高了刚玉陶瓷层的表面光滑度,也就是降低了原油输送时的摩擦阻力,降低运行阻力,同时降低了钢管1的腐蚀趋势。
Description
本发明涉及油田油气集输技术领域,尤其是一种耐磨输油油管。
背景技术
刚玉陶瓷耐磨管是采用高技术生产工艺--自蔓燃高温离合合成法制造,该管从内到外分别由刚玉陶瓷、过渡层、钢三层组成,陶瓷层是在2200℃以上高温形成致密刚玉瓷(AL2O3),通过过渡层同钢管形成牢固的结合,就是把无缝钢管放在离心机的管模内,在钢管模内,在钢管内加入铁红和铝粉混合物,这种混合物在化学中称为铝热剂。离心机管模旋转达到一定速度后,经一火星点燃铝热剂,铝热剂立即自己燃烧,燃烧波迅速蔓延,在蔓延时发生如下剧烈的化学反应:
2AL+Fe2O3=AL2O3+2Fe+836KJ
3Fe3O4+8AL=4AL2O3+9Fe+3265KJ
铝热剂反应后生成物为稳定型α-AL2O3(即刚玉)和铁,同时放出大量热量,这些热量如在绝热条件下,绝热温度可达到3757K和3509K,它使钢管内原来物料以及反应后的生成物,即使熔点为2045℃的刚玉也都全部变成熔液,由于反应非常迅速,只有数秒钟,熔融反应在离心力作用下,迅速按比重大小进行分离,铁的比重(7.85g/cm)为AL2O3比重(3.95g/cm)的两倍,较重的铁被离心力甩到钢管内壁,较轻的AL2O3则分布在铁的内层;
由于钢管迅速吸热和传热,AL2O3和Fe很快达到凝固点,分层凝固,最后形成的陶瓷钢管从内到外分别为刚玉瓷层,以铁为主的过渡层,以及外部的钢管层,高温熔融的铁液和AL2O3液,与钢管内壁接触,使钢管内壁外于半溶状态,使铁层与钢管形成冶金结合,铁层与刚玉瓷层间也形成牢固结合,其结合压剪强度(即在轴向把陶瓷层压出时强度)≥15MPa;陶瓷钢管压溃强度(即从管外把管内陶瓷压碎时的强度)≥350MPa;
刚玉陶瓷耐磨管具有耐磨性好、运行阻力小、耐腐蚀、防结垢等优点,然而,钢的热膨胀系数是刚玉陶瓷的两倍,而作为输油管道使用时,在安装时是常温状态,在使用时原油和管道的温度需要保持80°C左右才能有效集输,温差过大会导致刚玉陶瓷层产生裂缝降低耐腐蚀性、增加运行阻力,同时,刚玉陶瓷耐磨管在焊接的过程中,还会由于局部热量集中导致焊口部位的刚玉陶瓷层产生裂缝。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种耐磨输油油管。
本发明的技术方案是:一种耐磨输油油管,包括钢管和过渡层、刚玉陶瓷层制成的刚玉陶瓷耐磨管,钢管的两端外圆上均设有凸缘,凸缘在钢管的母材基础上向外凸起,凸缘在钢管的端面位置开有焊接坡口,焊接坡口的底部位于钢管的母材外侧,凸缘的另一侧横向开有若干向凸缘内延伸的散热环孔。
钢管的两个端面为机械加工平面,钢管的其中一个端面上开有环槽,环槽相对应位置,钢管的另一个端面上有突出环,突出环外圆和内孔与环槽呈间隙配合关系,突出环的高度小于环槽的深度。
耐磨输油管道的制备工艺,包括以下工艺步骤:把钢管放在离心机的管模内,在钢管内加入铁红和铝粉混合物,离心机管模旋转达到一定速度后,经火星点燃铝热剂时,钢管的温度控制在48~52°C。
本发明具有如下有益效果:钢管在焊接的过程中产生的热量在散热环孔和凸缘部位散发,传递到钢管内部的热量很少,刚玉陶瓷层不会因为焊接受热产生裂缝,同时两个机械加工的端面之间贴合,刚玉陶瓷层,在钢管对接时形成无缝对接,钢管的接口位置的耐磨层不间断,整个集输管道的耐磨层没有缺口,同时降低运行阻力,刚玉陶瓷层的初始凝固温度位于钢管的原油输送温度(80°C)和安装温度(20°C)差的中间值,相对于原油输送时的温度差、安装时的温度差均相对较小,刚玉陶瓷层产生裂缝的几率也大幅降低,提高了刚玉陶瓷层的表面光滑度,也就是降低了原油输送时的摩擦阻力,降低运行阻力,同时降低了钢管的腐蚀趋势。
附图说明:
附图1是本发明结构示意图;
附图2是本发明的安装组焊示意图。
图中1-钢管,2-过渡层,3-刚玉陶瓷层,4-凸缘,5-散热环孔,6-突出环,7-环槽,8-焊接坡口,9-端面。
具体实施方式:
下面结合附图对本发明作进一步说明:
由图1结合图2所示,一种耐磨输油油管,包括钢管1和过渡层2、刚玉陶瓷层3制成的刚玉陶瓷耐磨管,钢管1的两端外圆上均设有凸缘4,凸缘4在钢管1的母材基础上向外凸起,凸缘4在钢管1的端面9位置开有焊接坡口8,焊接坡口8的底部位于钢管1的母材外侧,凸缘4的另一侧横向开有若干向凸缘4内延伸的散热环孔5。
钢管1的两个端面9为机械加工平面,钢管1在离心机的管模内发生化学反应形成的过渡层2和刚玉陶瓷层3也与端面9形成一个平面,钢管1的其中一个端面9上开有环槽7,环槽7相对应位置,钢管1的另一个端面9上有突出环6,突出环6外圆和内孔与环槽7呈间隙配合关系,突出环6的高度小于环槽7的深度,在两根钢管1焊接时,将一根钢管1的突出环6***另一根钢管1的环槽7内起到轴向定位作用,定位准确简单,突出环6与环槽7底部不接触,不妨碍两个端面9贴合,两根钢管1的端面9贴合之后,在焊接坡口8处对两根钢管1进行点焊、定位、焊接,在焊接的过程中产生的热量在散热环孔5和凸缘4部位散发,传递到钢管1内部的热量很少,刚玉陶瓷层3不会因为焊接受热产生裂缝,同时两个机械加工的端面9之间贴合,刚玉陶瓷层3在钢管1对接时形成无缝对接,钢管1的接口位置的耐磨层不间断,整个集输管道的耐磨层没有缺口,同时降低运行阻力。
耐磨输油管道的制备工艺,包括以下工艺步骤:把钢管1放在离心机的管模内,在钢管1内加入铁红和铝粉混合物,离心机管模旋转达到一定速度后,经火星点燃铝热剂时,钢管1的温度控制在48~52°C,在此温度上在钢管1内凝固形成刚玉陶瓷层3,刚玉陶瓷层3的初始凝固温度位于钢管1的原油输送温度(80°C)和安装温度(20°C)差的中间值,相对于原油输送时的温度差、安装时的温度差均相对较小,刚玉陶瓷层3产生裂缝的几率也大幅降低,提高了刚玉陶瓷层3的表面光滑度,也就是降低了原油输送时的摩擦阻力,降低运行阻力,同时降低了钢管1的腐蚀趋势。
Claims (1)
1.一种耐磨输油油管,包括钢管(1)和过渡层(2)、刚玉陶瓷层(3)制成的刚玉陶瓷耐磨管,其特征在于:钢管(1)的两端外圆上均设有凸缘(4),凸缘(4)在钢管(1)的母材基础上向外凸起,凸缘(4)在钢管(1)的端面(9)位置开有焊接坡口(8),焊接坡口(8)的底部位于钢管(1)的母材外侧,凸缘(4)的另一侧横向开有若干向凸缘(4)内延伸的散热环孔(5);
钢管(1)的两个端面(9)为机械加工平面,钢管(1)的其中一个端面(9)上开有环槽(7),环槽(7)相对应位置,钢管(1)的另一个端面(9)上有突出环(6),突出环(6)外圆和内孔与环槽(7)呈间隙配合关系,突出环(6)的高度小于环槽(7)的深度;
上述的耐磨输油油管的制备工艺,包括以下工艺步骤:把钢管(1)放在离心机的管模内,在钢管(1)内加入铁红和铝粉混合物,离心机管模旋转达到一定速度后,经火星点燃铝热剂时,钢管(1)的温度控制在48~52°C。
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