[发明专利]预补口金属陶瓷内覆钢管的制造方法

说明书

本发明公开了一种采用镍基合金+双相不锈钢在钢管管端内壁预先分区堆焊耐蚀合金材料，然后在钢管内壁进行自蔓延(SHS)金属陶瓷内覆处理的钢管制造方法，特别是一种预补口金属陶瓷(DSHS)内覆钢管的制造方法；利用该方法制造的钢管解决了普通金属陶瓷内覆钢管的管道焊接技术瓶颈，是一种具有良好焊接性能的耐高温高压、耐磨损、耐腐蚀、防结垢的金属陶瓷钢管，该钢管可适应陆上或海底高压回注污水管道、高温高压注蒸汽管道的内防腐要求，可大幅提高钢质管线在线服役寿命。

技术领域

本发明涉及钢质管道内防腐技术领域，是一种采用镍基合金+双相不锈钢在钢管管端内壁预先分区堆焊耐蚀合金材料，然后在钢管内壁进行自蔓延(SHS)金属陶瓷内覆处理的钢管制造方法，特别是一种预补口金属陶瓷(DSHS)内覆钢管的制造方法；利用该方法制造的钢管解决了普通金属陶瓷内覆钢管的管道焊接技术瓶颈，是一种具有良好焊接性能的耐高温高压、耐磨损、耐腐蚀、防结垢的金属陶瓷内覆钢管，该钢管可适应陆上或海底高压回注污水管道、高温高压注蒸汽管道的内防腐要求，可大幅提高钢质管线在线服役寿命；

背景技术

在腐蚀介质管道输送中，特别是在腐蚀介质高压管道输送(如陆上或海底高压回注水)中，需要对管道内壁进行防腐蚀处理，以提高管道寿命；以往针对此类管道，多采用柔性环氧陶瓷液体涂料或环氧粉末固体涂料对钢管内壁预先进行工厂化防腐处理，在管道焊接施工时通过“内补口车”对焊口内壁进行防腐处理，以实现管道内防腐层连续的目的；对于“内补口车”无法进入的小口径管道(如小于Φ159mm 的陆上油田单井回注水管道)，一般不进行工厂化内防腐处理，饱含腐蚀介质的回注污水对管道内壁的腐蚀及其严重，一般此类管道最快两年即因腐蚀而报废，造成严重的经济损失，带来严重的安全环保风险；

目前国内对于外径大于Φ159mm的海底高压回注水管道，多采用柔性环氧陶瓷涂料进行工厂化内防腐处理，普通焊口内壁采用“内补口车”内防腐补口处理，特殊接头采用环氧玻璃钢补口短节连接如(图 1)所示；该方法虽然实现了内防腐层连续的目的，但施工复杂、成本较高，且受防腐涂料黏结能力的限制，在10Mpa以上的介质压力下，防腐涂层的寿命只能保持2年左右；

中国专利申请号201621199624.1公开了一种“内外熔结环氧DGR 复合钢管”，该钢管对于外径小于Φ159mm的陆上油田高压回注水管道具有一定的作用；该钢管采用中国专利申请号201610978737.X的不锈钢堆焊方法，在管端内壁堆焊一层不锈钢层，在钢管内壁采用熔结环氧粉末作为内防腐涂层；熔结环氧粉末涂层的黏结能力高于液体防腐涂层，且管端不锈钢堆焊层在管道焊接后免除了内补口作业，起到了使内防腐层连续的作用，但熔结环氧涂层仍然不能长期耐受 12Mpa以上的介质压力，一般在2年左右也会脱落；

目前，国外有采用柔性环氧涂层打底、熔结环氧酚醛粉末涂层盖面的复合内涂层方法，该方法提高了内防腐涂层的黏结能力，耐介质压力可达20Mpa以上，但该方法无法对焊口内壁进行上述复合内涂层的防腐补口作业，焊口内防腐补口层成为最薄弱的环节，影响了管道的整体寿命；

自蔓延(SHS)金属陶瓷内覆技术是一种先进的技术，采用该技术生产的自蔓延(SHS)金属陶瓷复合钢管的陶瓷层通过过渡层与钢管内壁冶金结合，其耐压和耐高温能力理论上等同于钢管本身，其耐腐蚀性能超过普通低碳钢的500倍以上，具有优秀的耐磨损性能和防结垢性能，使用寿命可达50年以上，但该钢管的陶瓷层焊接较难，只能采用激光陶瓷层焊接或陶瓷封堵剂封堵陶瓷层仅焊接金属层的方法如(图2)所示，无法避免封堵剂在焊接过程中的烧损和焊接热输入造成的焊缝区域陶瓷层的开裂；由于封堵陶瓷层的存在，使X射线无法对焊缝背部清晰造影，焊缝的可靠性存疑；

中国专利申请号201621199625.6公开了一种“堆焊固溶(DGR) 预补口钢管”，该钢管解决了小孔径管线焊口内补口问题，但其预补口层形状只能解决与液体或粉末类内防腐涂层的覆盖搭接问题，如果在预补口钢管内覆金属陶瓷，则还会有少部分金属陶瓷铁基过渡层夹在刚玉陶瓷层与不锈钢预补口层之间，在导电介质中会引起铁基过渡层的电偶腐蚀，影响钢管内组合防腐层的完整性。