鋼管內襯玻璃的方法

2023-05-31 00:02:41 2

專利名稱：鋼管內襯玻璃的方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼管內襯玻璃的方法。
背景技術：
石油管路可分為地面輸油管和井下採油管，石油管路在實際使用過程當中
腐蝕、結蠟和偏磨(磨損)是最為常見的事情，目前常用的防腐蝕技術有Ni-P 鍍技術、滲氮技術、鈦納米聚合物塗料塗層技術、玻璃鋼管道防腐技術以及引 進美國的賽克-54塗層技術等，應用於石油管路後都存在一些弊病，還沒有任何 一種工藝能夠同時滿足防腐、防結蠟和防偏磨的使用性能要求，且各自存在著 致命的缺陷，如鍍Ni-P的環境汙染問題和鍍層空洞問題、滲氮導致的管件螺紋 脆化問題、玻璃鋼管的強度低使用溫度低、賽克-54塗層生產線及相應的塗料非 常昂貴，因此在使用中受到了限制。採用鋼管內襯玻璃構成的複合管可以同時 滿足石油管路的使用要求。玻璃具有強的耐蝕性，除氫氟酸外，玻璃幾乎不被 其他介質腐蝕；玻璃表面光滑、導熱性差，可有效地防止或減輕結蠟和減小石 油流動阻力，有很好的節能增效、增產的作用；玻璃具有很高的硬度，可有效 地防止偏磨，可顯著提高井下管件的使用壽命。
發明專利申請號為200510046023.7公開了《一種無接縫內襯玻璃鋼管及裝配 方法》，其申請日為2005年3月14日，
公開日為2006年5月17日，該發明包 括有一根無接縫內襯玻璃圓管、無縫綱管、定位環管頭、管箍、管尾、拉勾、 管頭橡膠皮帽、氣嘴。該發明所採用的是"壓附法"成型，它是將已吹製成型 的玻璃圓管兩端封閉置入鋼管內，然後拉進加熱爐，加熱到玻璃軟化溫度，並 通過由於軟化玻璃所產生的氣體膨脹將玻璃圓管外表面貼附在鋼管內表面，然 後鑿開玻璃管一端吹進壓縮空氣，使玻璃更加緊緊的貼附在鋼管內表面上，當 無接縫內襯玻璃鋼管出爐後，通過牽引拉勾使下一根鋼管的管頭再進入加熱爐， 構成連續生產。該方法是將玻璃管裝入待襯鋼管中，然後將鋼管和玻璃管同時 整體在加熱爐中加熱，並在玻璃管內施加壓力，實現內襯玻璃，此種情況下鋼 管在高溫下加熱時間很長，鋼管強度損傷大，影響管件的使用壽命，具體的表 現是，該方法所生產的內襯玻璃鋼管在井下管連接過程中，出現了螺紋強度低
的亂扣現象，鋼管襯管前硬度HRC18 20，襯管後硬度HRC7 8，因此給該產 品的應用與推廣帶來了不小的阻力。本申請人針對該問題進行了深入研究，找 出了造成螺紋強度低、亂扣的根本原因是鋼管內襯玻璃的工藝過程不合理，即 在襯玻璃的過程中鋼管整體在68(TC加熱保溫近2.5小時，這個溫度沒有達到鋼 材的相變溫度，在隨後的冷卻過程中不會發生相變強化，也就是說襯玻璃過程 中的鋼管強度降低後不能得到恢復，造成了鋼管的強度損傷。實踐中即使採用 高頻感應加熱對襯管後的螺紋進行淬火，螺紋強度獲得恢復並有所提高，高頻 淬火後硬度HRC34 36，但由於實際工藝實施與控制難度較大，設備投資較高， 該方案也不適用。

發明內容
本發明的目的是為了解決申請號為200510046023.7、名稱為《一種無接縫 內襯玻璃鋼管及裝配方法》中，鋼管和玻璃管同時整體在加熱爐中加熱680。C保 溫近2.5小時，這個溫度沒有達到鋼材的相變溫度，在隨後的冷卻過程中不會發 生相變強化，鋼管強度降低後不能得到恢復，造成了鋼管的強度損傷，影響管 件的使用壽命的問題，而提供一種可克服上述缺點的鋼管內襯玻璃的方法，本
方法主要是在玻璃管內部採用電熱體局部加熱，當達到玻璃軟化溫度時
施壓將玻璃脹壓於鋼管內壁，整根管件內襯玻璃是靠加熱體與管件的相對運動 來實現的，鋼管在內襯玻璃過程中，加熱溫度很低且時間很短，不會因內襯玻 璃而造成鋼管的強度損傷。
本發明之方法依序包括以下步驟
(1) 、拉制與鋼管長度相對應的玻璃管；
(2) 、將玻璃管穿放到鋼管內；
(3) 、將玻璃管的一端頭封閉，再將高頻感應加熱體放置到玻璃管內並位於 玻璃管的中心，高頻感應加熱體的初始位置位於玻璃管封閉的端頭，高頻感應 加熱體後部的玻璃管內設置有憋壓圈，高頻感應加熱體的中心具有通氣管，該 通氣管的出氣口與高頻感應加熱體所處的空間連通，通氣管的進氣口與壓縮空 氣相通；
(4) 、高頻感應加熱體通電加熱，高頻感應加熱體的輸出功率為3 5KW、 高頻感應電流為50 75A，頻率為8000 13000Hz，高頻感應加熱體首先將玻璃 管熱輻射加熱到軟化溫度65(TC以上，鋼管通過玻璃管輻射熱加熱和高頻感應加 熱體高頻感應加熱，使鋼管內表面溫度達到680 700°C，鋼管外表面溫度為 30(TC以下，與此同時，鋼管相對高頻感應加熱體向前移動，相對移動速率300 400mm/min，之後向通氣管內通入壓力為0.1 0.3MPa的壓縮空氣，使軟化的玻 璃管貼附在鋼管內壁，高頻感應加熱體的前段區域為加熱加壓區，後段區域為 預熱區。
本發明之方法與申請號為200510046023.7之方法相比較，具有以下有益效
果
1、 本發明是依據形成襯管的必要條件來進行的，襯制工藝過程能夠實現的 必要條件是玻璃達到軟化溫度以上且能在氣壓下順利膨脹變形，鋼管內表面達
到活化溫度。申請號為200510046023.7之方法在襯制玻璃管時鋼管與玻璃管的 加熱過程為鋼管在電爐中吸熱並通過熱傳導向管內傳遞，玻璃管的加熱是通 過鋼管內壁的高溫輻射來實現的，鋼管的加熱先於玻璃管，同時鋼管又是玻璃 管的加熱體，因此鋼管的加熱溫度必然高於玻璃管，同時受熱時間也遠長於玻 璃管，也正因如此才導致襯制玻璃後鋼管的強度降低不能滿足使用性能的要求。 本發明是在玻璃管內使用高頻感應加熱體通過熱熱輻射直接對玻璃管加熱，高 頻感應加熱體的溫度一般在110(TC以上，且與玻璃管的距離小於申請號為 200510046023.7之方法的加熱方式，對玻璃管來說達到軟化溫度650'C以上的時 間大大縮短，同時高頻感應加熱體對鋼管內表面進行高頻感應加熱，內表面局 部溫度也可快速達到680 70(TC，即達到活化溫度，根據高頻感應加熱的特點， 鋼管內表面的受熱層可以控制得很薄，保證鋼管受到最小的熱衝擊，維持鋼管 供應狀態下的強度，顯然本發明更適合襯制工藝的要求，同時克服了申請號為 200510046023.7之方法的諸多缺點。
2、 0.1 0.3MPa的壓縮空氣在進入封閉的脹制空間之前，被高頻感應加熱 體預熱，該預熱的壓縮空氣與680 70(TC的軟化玻璃管溫差較小，有利於玻璃 管的順利膨脹變形。
3、 從節約能源的角度看，本發明能節省能源，申請號為200510046023.7之 方法的相對移動速度160 200mm/min，本發明的相對移動速率300 400mm/min，提高了襯管的生產效率，降低了襯管的生產成本。


圖1為本發明的工作原理示意圖。
具體實施例方式
請參閱圖1所示，本發明之實施例的工作原理示意圖，本發明之方法依序包 括以下步驟
(1) 、拉制與鋼管1長度相對應的玻璃管2;
(2) 、將玻璃管2穿放到鋼管1內，鋼管1內的玻璃管2下部設置有玻璃管 支座9,鋼管1位於移動導棍10上；
(3) 、將玻璃管2的一端頭21封閉，玻璃管2兩端外分別套設有玻璃管卡 環8， 二玻璃管卡環8外環套在同端的鋼管1夕卜，再將高頻感應加熱體3放置到 玻璃管2內並位於玻璃管2的中心，在該實施例中，玻璃管2內高頻感應加熱 體3的下部設置有支撐架6，以支撐高頻感應加熱體3位於玻璃管2的中心，高 頻感應加熱體3的初始位置位於玻璃管2封閉的端頭21，高頻感應加熱體3後 部的玻璃管2內設置有憋壓圈4，高頻感應加熱體3的中心具有通氣管5，該通 氣管5的出氣口 51與高頻感應加熱體3所處的空間連通，通氣管5的進氣口 52 與壓縮空氣相通，在該實施例中，位於玻璃管2及鋼管1之外的通氣管5以固 定架7固定，高頻感應加熱體3通過電源線11與電源電連接。
(4) 、高頻感應加熱體3通電加熱，高頻感應加熱體3的輸出功率為3 5KW、高頻感應電流為50 75A,頻率為8000 13000Hz，高頻感應加熱體3 首先將玻璃管2熱輻射加熱到軟化溫度650°C以上，鋼管1通過玻璃管2輻射熱 加熱和高頻感應加熱體3高頻感應加熱，使鋼管1內表面溫度達到680 700°C， 鋼管1外表面溫度為30(TC以下，與此同時，鋼管1相對高頻感應加熱體3向前 移動，相對移動速率為300 400mm/min，之後向通氣管5內通入壓力為0.1
0.3MPa的壓縮空氣，使軟化的玻璃管2貼附在鋼管1內壁，高頻感應加熱體3 的前段區域為加熱加壓區A，後段區域為預熱區B。
權利要求
1、一種鋼管內襯玻璃的方法，該方法依序包括以下步驟(1)、拉制與鋼管長度相對應的玻璃管；(2)、將玻璃管穿放到鋼管內；(3)、將玻璃管的一端頭封閉，再將高頻感應加熱體放置到玻璃管內並位於玻璃管的中心，高頻感應加熱體的初始位置位於玻璃管封閉的端頭，高頻感應加熱體後部的玻璃管內設置有憋壓圈，高頻感應加熱體的中心具有通氣管，該通氣管的出氣口與高頻感應加熱體所處的空間連通，通氣管的進氣口與壓縮空氣相通；(4)、高頻感應加熱體通電加熱，高頻感應加熱體的輸出功率為3～5KW、高頻感應電流為50～75A，頻率為8000～13000Hz，高頻感應加熱體首先將玻璃管熱輻射加熱到軟化溫度650℃以上，鋼管通過玻璃管輻射熱加熱和高頻感應加熱體高頻感應加熱，使鋼管內表面溫度達到680～700℃，鋼管外表面溫度為300℃以下，與此同時，鋼管相對高頻感應加熱體向前移動，相對移動速率300～400mm/min，向通氣管內通入壓力為0.1～0.3MPa的壓縮空氣，使軟化的玻璃管貼附在鋼管內壁，高頻感應加熱體的前段區域為加熱加壓區，後段區域為預熱區。
全文摘要
本發明公開了一種鋼管內襯玻璃的方法，該方法主要是在鋼管內放置玻璃管，再將高頻感應加熱體放置到玻璃管內，高頻感應加熱體首先將玻璃管熱輻射加熱到軟化溫度650℃以上，鋼管通過玻璃管輻射熱加熱和高頻感應加熱體高頻感應加熱，使鋼管內表面溫度達到680～700℃，鋼管外表面溫度為300℃以下，與此同時，鋼管相對高頻感應加熱體向前移動，相對移動速率300～400mm/min，之後向通氣管內通入壓力為0.1～0.3MPa的壓縮空氣，使軟化的玻璃管貼附在鋼管內壁，該方法使鋼管內表面的受熱層可以控制得很薄，保證鋼管受到最小的熱衝擊，維持鋼管供應狀態下的強度，同時可提高加工速度，降低生產成本。
文檔編號C03C27/00GK101172784SQ20071005624
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月29日 優先權日2007年10月29日
發明者劉喜明, 馬風雷, 原 高 申請人:長春工業大學;四平市東海石化設備有限公司