CN118046573A - 一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺。主要解决了现有加工方法出现内衬管与外表面钢管贴合不牢固及钢管之间通过焊接连接导致腐蚀泄漏失去防护效果严重时容易引起安全生产事故的问题。该方法包括：管道表面预处理清洁之后，内衬高分子聚烯烃复合管道，穿管工艺，去应力工艺，管体加工采用热熔覆工艺，内衬层与钢管牢固粘结一体，管端翻边修整工艺，管道两端可采用螺纹连接或压接连接成型，形成管道一体化防腐防护整体管线。该热熔覆内衬复合内防腐管道工艺，能够增强钢管与内衬管的粘接力，保证内衬管与外边钢管牢牢融为一体，钢管之间采用了螺纹连接和压接接头连接，适应井下油管和地面管线内防腐要求及机械性能要求，提高管道使用寿命。

Description

一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺

技术领域

本发明涉及钢管制造领域，具体涉及一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺。

背景技术

埋地管道作为油气的传输载体，是地面工程的重要设施之一。是连接上游资源和下游用户的纽带，由于管道长期埋在地下，随着时间的推移，受外界土壤特性及地形沉降等因素的影响，不同类型（水驱、聚驱和三元）集油和注入管道腐蚀介质复杂，工况环境恶劣，管道往往会发生腐蚀、穿孔、泄漏，给油田带来严重的损失。管道输送介质及复合驱介质复杂，导致内腐蚀因素多、腐蚀加剧。

管道腐蚀除了考虑造成的严重经济损失外，它还会引起有害物质的泄漏，对环境造成污染，甚至还会引起突发的灾难事故，危及人身安全。

近年来，国内外在埋地钢质管道防腐层材料和技术方面都获得了快速的发展，新材料、新工艺和新设备不断出现。目前用于埋地管道内防腐的材料和技术主要有: 液体环氧防腐层、熔结环氧粉末防腐层和聚乙烯防腐层技术等。管线内表面采用熔结环氧粉末作为内表面防护层，在传统的焊接过程中，瞬间高温破换掉粉末层和高分子材料层，形成漏点，腐蚀从漏点开始，导致管线穿孔，采用普通防腐涂料内防管道，由于涂层薄，容易产生漏点、脱皮，防腐效果下降。在采用聚乙烯防腐层加工过程中，传统采用的缩颈穿管、去应力、热胀贴覆工艺，油管在使用过程中，容易出现内衬管与外表面钢管贴合不牢固，内衬管与油管脱离，失去防护效果，严重引起生产事故。

发明内容

本发明在于克服背景技术中存在的现有加工方法出现内衬管与外表面钢管贴合不牢固及钢管之间通过焊接连接导致腐蚀泄漏失去防护效果严重时容易引起安全生产事故的问题，而提供一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺。该热熔覆内衬复合内防腐管道工艺，能够增强钢管与内衬管的粘接力，保证内衬管与外边钢管牢牢融为一体，钢管之间采用了螺纹连接和压接接头连接的方式，机械性能、物理、化学、力学性能良好，并且密封性良好，适应井下油管和地面管线内防腐要求及机械性能要求，提高管道使用寿命。

本发明的一个目的是提供一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺，包括以下步骤：

步骤1、钢管管道内表面进行预处理；

步骤2、将内衬管缩颈穿入表面预处理过的钢管管道内；

步骤3、穿好内衬管的钢管构成复合管，对复合管进行去应力处理；

步骤4、对经过去应力处理后的复合管进行热熔覆处理；

步骤5、经过热熔覆处理的复合管进行翻边修整处理；

步骤6、单管复合管连接形成复合管管线。

优选的，管道内表面预处理可以采用化学法、烧结法、喷砂除锈法；管道内表面预处理后使管道内表面除锈等级达到GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》Sa2.5级别。

优选的，喷砂除锈法采用石英砂、喷钢砂、钢丸的方法进行处理。

优选的，所述内衬管为粘结剂层和高分子聚烯烃防护层复合而形成；内衬管内表面为高分子聚烯烃防护层，外表面为粘结剂层；所述钢管外表面制有外防护层。

优选的，将内衬管缩颈穿入表面预处理过的钢管管道内工艺，包括：内衬管的管外径尺寸比钢管的内径尺寸大0.2～0.7毫米；

采用缩径机，将内衬管缓慢送入到钢管内；

衬管送入到钢管内的过程中，钢管和内衬管保持平直，内衬管长度大于钢管长度，并且内衬管两端伸出钢管约20～30厘米。

优选的，对复合管进行去应力处理过程为：将穿好高分子聚烯烃复合管的钢管即复合管平直摆放至管桥架上，静止2～5小时，保证应力去除。

优选的，所述对复合管进行热熔覆工艺处理过程，包括：

通过管道将复合管传送至热熔覆工位；

复合管两端安装封堵器，在复合管内部形成封闭空间；

管道缓慢前进，通过热熔覆机，钢管和内衬管同时经过中频装置的中频线圈加热到260℃～300℃，然后同时室温冷水迅速冷却，内衬管与钢管依靠粘结剂高温下迅速牢牢粘贴在一起，保证内衬管与钢管紧密结合不脱落。

优选的，所述封堵器一端与气源相连，打压充气，管腔内保持压力0.5～1.0 Mpa。

优选的，所述复合管进行翻边处理的工艺，包括：

将伸出钢管的部分内衬管采用锯刀切掉；

用电热板加热内衬管端部，趁热将内衬管端面翻帖至管道口径边缘，确保管道内部和接口处全部被内衬管覆盖保护。

优选的，所述单管复合管连接方式采用螺纹连接方式或者压接连接方式形成复合管管道，螺纹连接涂抹密封油脂。

优选的，单管复合管采用螺纹连接方式的方法：

螺纹连接方式采用油管接箍连接；所述油管接箍结构：油管端头与接箍内壁以锥形螺纹方式连接，接箍体的端头与油管以同螺纹同螺距平型螺纹方式连接；

以及/或，

单管复合管采用压接连接方式的方法：

螺纹连接方式采用接箍连接；所述接箍结构：钢管（油管）端头与接箍内壁以螺纹方式连接，接箍体的另一端头与另一钢管（油管）端头以同螺纹同螺距螺纹方式连接；

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：

管道内表面采用热熔覆高分子聚烯烃复合材料作为防腐防护层，复合层结构中包括粘结剂层和聚烯烃层，二者复合在一起，管道加工过程中，粘结剂层热熔，一面与管道紧密连接，一面与聚烯烃层融合，起到紧密连接作用，高分子聚烯烃层具有良好的抗腐蚀性，适应油田水驱、聚驱和三元复合驱复杂输送介质腐蚀工况，厚度1.5～4 mm,强度高，同时增加表面光洁度，介质流动阻力更小，抗腐蚀性增强，机械性能提升。热熔覆高分子聚烯烃复合材料的膨胀系数与钢材相近，热熔覆层与管内壁完全结合无缝隙。克服了传统的液体环氧防腐层和熔结环氧粉未防腐层厚度薄、涂层机械强度低、涂装缺陷及聚烯烃直接和管材接触黏附性差的缺点，提高产品防护性能，延长钢管使用寿命。同时为了解决传统连接中焊接存在的缺陷，采用了螺纹连接和压接接头连接两种方式，适用于地面管线防护要求。

该工艺实现了内衬管道热熔覆钢管内壁，形成坚实的厚防腐层，附着粘结力强，防腐、防垢、防酸碱盐、防化学介质以及三元驱、化学驱等苛刻的腐蚀环境，有利于油田地面集输管道、注入管道、井下管道的防护。

在普通碳钢或旧油管内表面进行改性高分子聚烯烃热熔覆内衬，即达到了非金属管道内防腐的高性能特点，又保留了金属管道抗压、抗拉及耐寒耐温等优势。在油田集输***具有良好的应用前景。

附图说明：

通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚。

附图1为本发明热熔覆内衬复合内防腐管道工艺的流程图；

附图2为本发明高分子聚烯烃复合管的结构示意图。

图中：1-钢管；2-高分子聚烯烃防护层；3-粘结剂层。

具体实施方式：

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行一下详细说明，但是值得说明的是，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，但并不限于这些实施例，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。

如图1所示，一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，包括以下步骤：

第一步，管道内表面预处理工艺

钢管表面预处理可以用化学法、烧结法及喷砂除锈；喷砂除锈可以采用一般的石英砂，也可以用喷钢砂、钢丸，使管道内表面除锈等级达到GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》Sa2.5级别。

钢管可以采用旧油管，使用前，旧油管需要检测修复。首先需要对其进行清洗处理，目前常见的油管清洗技术主要可以分为两种类型，分别是物理方面的清洗和化学方面的清洗。所谓化学方面的清洗就是将旧油管放置于含有一定量的化学物质的溶液中，在高温的作用下，对油管上的一定沉积物或腐蚀产物进行清除，该种方法的清洗效果以及效率都相对较高。所谓的物理方面的清洗就是使用清水，在高压的作用下对油管进行水流冲击，该种技术的应用成本较低。

第二步，高分子聚烯烃内衬管缩径穿管工艺；

内衬管的管外径尺寸通常比钢管的内径尺寸大0.2～0.7毫米，采用缩径机将内衬管缓慢送入到钢管内，保证钢管和内衬管平直，内衬管长度大于钢管长度，并且两端伸出钢管10～20厘米。

如图2所示，所述内衬管为粘结剂层3和高分子聚烯烃防护层2复合而形成；内衬管内表面为高分子聚烯烃防护层2，外表面为粘结剂层3；所述钢管1外表面制有外防护层，外防护层可以是2PE、3PE或硬质聚氨酯泡沫塑料层；钢管1、粘结剂层3和高分子聚烯烃防护层2复合而形成复合管；钢管1可以是碳钢管，也可以是旧油管。

采用高分子聚烯烃防护层内防材料，具有强度大，韧性好、刚性大、耐热、耐寒等优点，还具有良好的耐环境，应力开裂、耐冲击强度、耐撕裂强度等性能，并可耐酸、碱、有机溶剂、腐蚀细菌等。粘结剂层能够增强钢管与内衬管的粘接力，保证内衬管与外钢管牢牢融为一体，增强抗腐蚀性，适应井下油管和地面管线内防腐要求，提高管道使用寿命。采用高分子聚烯烃防护层材料是由多种材料复合而成的一种智能结构材料，可随外界条件的变化而有意识的调节修饰和修复。通过交联双峰型分布长链分子的丰富构象变化使高分子材料具有优良的耐磨耐温柔韧等物理特性，并具有耐硫化氢二氧化碳强酸强碱及细菌等性能。

第三步，复合管进行去应力处理

对复合管进行去应力处理过程为：将穿好高分子聚烯烃复合管的钢管即复合管平直摆放至管桥架上，静止2～5小时，保证应力去除。

第四步，复合管进行热熔覆处理

所述对经过去应力处理后的复合管进行热熔覆处理过程为：

将复合管传送至热熔覆工位；通过热熔覆设备在复合管两端安装封堵器，在复合管内部形成封闭空间；所述封堵器一端与气源相连，打压充气，管腔内保持压力0.5-1.0Mpa，管腔内充压保证内衬管和钢管在热熔时候贴合更紧密；管道缓慢前进，行进速度大约5～6分钟一根管，通过热熔覆机，钢管和内衬管同时经过中频装置的中频线圈，在中频线圈内迅速加热升温到260℃~300℃，加热使塑料管外壁粘结剂层融化，粘结剂牢牢的把内衬聚烯烃塑料管和钢管在压缩空气的压力下紧贴管壁，形成全管道内壁的良好的粘接力，然后同时通过室温冷却水循环***迅速冷却，加热后马上冷却的好处是，塑料管外壁与油管内壁迅速完成粘接环节，并且保持内衬聚烯烃层完好。在保压一定时间后，保证内衬管与钢管完整贴合，管道两头顶进封堵及打压机构后退，管道移出设备，热熔覆完成。

该工序优点是内衬高分子材料可自动适应管道温度和应力变化，热熔覆使内衬层与金属层之间实现无缝结合，粘接力强，不伸长不鼓包，又可以重复利用。

利用中频线圈加热的优点：加热过程提温提速快，能耗较低，体积小，效率高，零污染，节能减排。并且加热均匀，工件芯表温差小，温度容易控制，控制精度高，保证管体加热一致，生产过程操作简单，进出料灵活，自动化程度高，清洁，还减轻工人劳动强度。

热熔覆设备可以采用哈尔滨伟成设备制造有限公司生产的热熔机设备。

第五步，复合管进行翻边修整处理，形成内衬管与钢管热熔为一体的单管复合管

所述经过热熔覆处理的复合管进行翻边处理的工艺，包括：

将伸出钢管的部分内衬管采用锯刀切掉；用电热板加热内衬管端部，趁热将内衬管端面翻帖至管道口径边缘，确保管道内部和接口处全部被内衬管覆盖保护，然后修整端口，确保管道连接应用中全方位防护，形成连续致密的保护层，从根本上杜绝了腐蚀的隐患。

第六步，单管复合管连接形成复合管管线。

目前管道连接普遍使用的是焊接等传统工艺，传统工艺其工序繁多、要求严格、施工作业效率低，能源消耗大、污染排放大、安全隐患多、易损害人身健康等情况，已不适于日益关注的对人身健康安全、环境保护及减少能源消耗的要求。

为了解决传统连接中焊接存在的缺陷，本发明单管复合管连接方式采用螺纹连接方式或者压接连接方式形成复合管管道，螺纹连接涂抹密封油脂。

以φ73.02×5.51mm旧油管为例：

其中螺纹连接采用API Spec 5CT 油管接箍J55钢级，油管接箍外径88.9mm，长度130mm，丝扣深度65.1mm, 单重2.34kg。

机械性能符合API Spec 5CT 《套管和油管规范》的要求。

硬度：钢级 J55钢级，硬度≧180HBW。

油管接箍结构：油管端头与接箍内壁以锥形螺纹方式连接，接箍体的端头与油管以同螺纹同螺距平型螺纹方式连接。具有缓解单一锥螺纹连接油管外螺纹根部应力集中的特点，不容易产生疲劳断裂，连接效果好，防止管道泄露断脱问题发生。

压接连接方式主要采用耐压的压接接头，压接接头的结构和其连接部位的物理、化学、力学性能及密闭、耐压标准等要求，均符合地面管线行业标准。

压接接头的安装过程全部采用液压工具，液压工具压力值预先设定好，确保标准安装，操作便捷，作业效率高，不受环境条件限制，没有任何污染和安全隐患及对人体健康的损害。

应用实施例

2020年8月在2口注聚单井管道和1口集输单井管道开展现场试验，应用废旧油管，内表面防护采用本发明高分子热熔覆内衬防护层，中间螺纹连接、两端使用机械压接接头连接。总应用长度1.14km，已经运行2年零3个多月，目前运行正常。

在喇嘛甸区块，更换掺水+集油管道320m左右。该管道2006年投运，内表面采用熔结环氧粉末喷涂，年穿孔7次左右且内防腐层脱落堵井（2-3天热洗泵通地面管线）。2021年11月3日，现场应用本发明工艺对普通成品钢管进行内表面高分子热熔覆内衬，中间螺纹连接、两端采用焊接使用机械压接接头连接。11月7日投运目前运行效果良好，运行通畅（油压由1.0MPa降到0.3MPa）。

以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、钢管管道内表面进行预处理清洁；

步骤2、将内衬管缩颈穿入表面预处理过的钢管管道内；

步骤3、穿好内衬管的钢管构成复合管，对复合管进行去应力处理；

步骤4、对经过去应力处理后的复合管进行热熔覆处理；

步骤5、经过热熔覆处理的复合管进行翻边修整处理,对管端部进行保护，形成内衬管与钢管热熔为一体的单管复合管；

步骤6、单管复合管连接形成复合管管线。

2.根据权利要求1所述的一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，其特征在于：管道内表面预处理可以采用化学法、烧结法、喷砂除锈法。

3.根据权利要求2所述的一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，其特征在于：所述内衬管为粘结剂层和高分子聚烯烃防护层复合而形成；内衬管内表面为高分子聚烯烃防护层，外表面为粘结剂层；所述钢管外表面制有外防护层，外防护层是2PE、3PE或硬质聚氨酯泡沫塑料层。

4.根据权利要求1所述的一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，其特征在于：将内衬管缩颈穿入表面预处理过的钢管管道内工艺，包括：

内衬管的管外径比钢管的内径尺寸大0.2～0.7毫米；

采用缩径机，将内衬管缓慢送入到钢管内；

内衬管送入到钢管内的过程中，钢管和内衬管保持平直，内衬管长度大于钢管长度，并且内衬管两端伸出钢管20～30厘米。

5.根据权利要求1所述的一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，其特征在于：对复合管进行去应力处理过程为：将穿好高分子聚烯烃复合管的钢管平直摆放至管桥架上，静止2～5小时，保证应力去除。

6.根据权利要求1所述的一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，其特征在于：所述对复合管进行热熔覆工艺处理过程，包括：

通过管道将复合管传送至热熔覆工位；

复合管两端安装封堵器，在复合管内部形成封闭空间；

管道缓慢前进，通过热熔覆机，钢管和内衬管同时经过中频装置的中频线圈加热到260℃～300℃，然后同时室温冷水迅速冷却，内衬管与钢管依靠粘结剂高温下迅速粘贴在一起。

7.根据权利要求6所述的一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，其特征在于：所述封堵器一端与气源相连，打压充气，管腔内保持压力0.5～1.0 Mpa。

8.根据权利要求1所述的一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，其特征在于： 所述复合管进行翻边修整处理的工艺，包括：

将伸出钢管的部分内衬管采用锯刀切掉；

用电热板加热内衬管端部，趁热将内衬管端面翻帖至管道口径边缘，确保管道内部和接口处全部被内衬管覆盖保护。

9.根据权利要求1所述的一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，其特征在于：单管复合管连接方式采用螺纹连接方式或者压接连接方式形成复合管管道，螺纹连接涂抹密封油脂。

10.根据权利要求9所述的一种热熔覆内衬复合内防腐管道工艺 ，其特征在于：单管复合管采用螺纹连接方式的方法：

螺纹连接方式采用接箍连接；所述接箍结构：钢管端头与接箍内壁以螺纹方式连接，接箍体的另一端头与另一钢管端头以同螺纹同螺距螺纹方式连接；

以及/或，

单管复合管采用压接连接方式的方法：

压接连接方式主要采用耐压的压接接头，压接接头的结构和其连接部位的物理、化学、力学性能及密闭、耐压标准等要求，均符合地面管线行业标准。