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1、2010 年 8月 20 日,双金属复合钢管介绍,胜机石油装备有限公司,研究开发意义,在高腐蚀环境下应用的管材常为不锈钢类或高合金类耐蚀管材，管材的成本较高，主要是其中所含的贵重金属含量高。我公司开发研究的双金属复合管，其管子的复层为不锈钢类或耐蚀金属，满足高腐蚀环境输送介质的要求，内衬层的厚度从0.5-2mm（也可根据用户需要制作）；基层为满足管材性能要求的普通碳钢或低合金钢，这样可以大大减少耐蚀管材的材料成本，节约贵重金属的用量，也符合国家所提倡的节约型社会政策。因此，双金属复合管的开发研究是非常有意义的。,国内外技术和趋势,目前，国内外双金属复合钢管工艺取得了很大发展，特别是日本、美国、
2、英国等国家发展较快。主要方法包括无缝复合管和铸造复合管、焊接式复合管、外包覆复合管、机械拔制法（缩径或扩径）、激光包覆复合、离心浇铸等方法。,双金属管制造工艺流程,外管喷砂,衬管清洗,穿管,润滑,拔制,精整,清洗,检验,喷标,捆装,双金属复合管的应用领域,石油、天然气管材主要做油井管、井下注水、注聚液态CO2及集输管。可以开发的品种有：油井管和集输管道与耐腐蚀不锈钢或耐蚀合金的复合管；如J55、N80、X42、X60等钢管与304、304L、316、316L 、2205等的复合管道。 化工管材主要用于内层为强腐蚀介质，而外层则有强度要求的各种使用环境。如碳钢与耐蚀不锈钢304、304L、316
3、L及双相不锈钢2205等的复合。 建筑管材主要用于民用冷热给水管路、供暖、供热、蒸汽管路、消防供水管路等。如镀锌管、碳结管内衬304不锈钢管。 市政管材（主要是外覆不锈钢复合管）主要用于市政设施建设，建筑结构网架工程、道路护栏、民用制品、景观结构等设施。如直缝焊管或螺旋焊管外覆304不锈钢管。,常用不锈钢性能比较,产品规格及品种,内衬不锈钢复合钢管规格与品种规格 外径：25323.9 壁厚：220mm 长度：110m 耐腐蚀（CRA）复层厚度为0.5-2mm（可随用户要求调整）,产品规格及品种,油田用双金属复合管品种井下用： 基层：碳结钢、合结钢（J55、N80、L80、P110等 ） 复层(
4、CRA)：304、304L、316、316L、2205等管线管： 基层：碳结钢、合结钢（20#、X42、X60等） 复层(CRA)：304L、316L、2205等，可参见API 5L及5LD标准。,产品执行标准：,井下用复合管：外层基管：API Spec 5CT 、GB/T8163-2008；内衬复层： GB/T12771-2008 管线管：外层基管：API Spec 5L ；内衬复层： GB/T12771-2008 建筑用管：外层基管：GB/T3091-2001；内衬复层： GB/T12771-2008,双金属管线复合管样品,双金属管线管 20#/304(114.34.5+1),双金属复合油
5、管 (2 7/8J55NU+304) 73.025.51+1,双金属镀锌管,双金属复合油管（2 7/8NU+304),外覆不锈钢复合管 （主要用于市政工程、景观工程、护栏等）,焊丝：选用与内层材质相同或相近的焊丝。 采用常规平口机对焊口进行平口和外层金属倒角。（建议采用U形坡口，使U形坡口底部完全为内层金属） 采用钨极氩弧焊（TIG)小电流焊接坡底的内层金属。 在完成坡底的焊接后，采用符合外层材质的焊条用常规电压进行正常堆焊。,双金属复合管的连接,一、油气输送管一般采用焊接连接,（1）直管焊接,（2）支管焊接：主管的相贯线处应用手持砂轮打出坡口。支管与内层同材质。焊材选用与内层同材质或相似材质
6、。,（3）法兰焊接：法兰选用与内层金属相同材质，注意管材端部仍应开U形坡口，采用与内层材质相同或相近的材质进行焊接。,焊接工艺：焊接分两次成形，第一层采用钨极氩弧焊打底，焊接时焊缝背面充氩气保护，使用ER308L焊丝(C%0.03、Mn：1.02.50、Si：0.60、S：0.020 、 P：0.030 、Ni：9.00-11.00、Cr：19.50-22.00），焊接电流6575A，电压1015V。氩弧焊打底后用J427焊条盖面焊，采用手工电弧焊，焊接电流7090A，电压2030V。,（4）对复合管的焊接试样进行机械性能、微观组织的检验,焊缝区元素成份分析（20#+304）,焊缝区试样,不锈
7、钢基体能谱(EDS) 图中1所示位置,kV:19.98 Tilt: 0.90 Take-off:36.06 AmpT:51.2 Detector Type :SUTW-Sapphire Resolution :128.92,焊缝区不锈钢内表面能谱（EDS） 图中2所示位置,kV:19.98 Tilt: 0.90 Take-off:36.13 AmpT:51.2 Detector Type :SUTW-Sapphire Resolution :128.92,不锈钢和碳钢过渡区能谱(EDS) 图中3所示位置,kV:19.98 Tilt: 0.90 Take-off:36.13 AmpT:51.2
8、Detector Type :SUTW-Sapphire Resolution :128.92,试验结果：焊缝区Cr,Ni的含量变化较小，焊缝区最内侧表面Cr的含量Wt%达到17.4%，超过12.5%。根据Tomman理论的n/8定律，焊缝已达到与18-8钢同一电极电位区，表明焊缝区的耐蚀性同基体基本相同。证明采用先用TIG打底，再采用与基体材质相对应的碳结钢焊条手工电弧焊堆焊的焊接工艺是符合要求的，焊缝的耐蚀性不会降低。,二、井下用管一般采用螺纹连接 (27/8J55油管+304),端部封焊,复合管端部处理,作为井下用管，必须保证与腐蚀性油气接触的管体任何部位均为耐蚀材料。因此作为管端复合面
9、处理尤为重要。目前采用的有效方法为：在油井管螺纹加工前，先在管子端部堆焊密封金属层，堆焊长度35mm(保证堆焊长度）管子端部密封长度（见下图）。 堆焊材质选用与内层相同或相近的金属。 连接用接箍管应采用做防腐处理后的接箍。,推广应用前景,我国含酸性气（如H2S, CO2 , Cl- 等）的油气田很多,如新疆塔里木、四川、中原都有不少油气田处于深井、高温、高压、高腐蚀的恶劣环境，因此对于油井管的高温高压抗腐蚀性能要求非常高，有时往往采用整体不锈钢管，造价太高，可以用衬里不锈钢复合油管替代。酸性油气的输送管道也必须具备高的耐腐蚀 性能，可用双金属复合管替代纯不锈钢管道，节约大量成本。,在化工行业使用管材，双金属复合管可以应用于输送内层为强腐蚀介质，而外层则有强度要求的各种使用环境。如碳钢与耐蚀不锈钢304、316L等的复合。不锈钢是耐热钢,在400 时的抗拉强度仍达到412MPa,高于普通钢材在常温下的抗拉强度,所以内衬不锈钢双金属复合钢管的耐高温性能是非常好的,可以用来输送热水、沸水、蒸汽。,外覆不锈钢复合管可广泛用于市政工程、桥梁、高架路、铁路等的护栏、景观工程等。,谢 谢,
