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

一种耐磨输油油管
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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