專利名稱：一種消失模殼型工藝制作耐蝕雙金屬管件的方法
技術領域：
本發明涉及消失模鑄造技術，具體應用于高酸性油氣田輸送中的耐蝕雙金屬管件 的制作，尤其是一種消失模殼型工藝制作耐蝕雙金屬管件的方法。
背景技術：
目前，制造雙金屬管件的技術一般有兩種1)低端耐磨雙金屬管件采用常溫澆 注，目前此種方法生產的雙金屬耐磨管件，內層多為耐磨鑄鐵，兩層之間融合不好，結合力 有限，只能用于使用要求不高的環境下；2)采用冶金融合離心鑄造雙金屬耐磨管件，然后 在管件加工設備上加工成型。這種生產工藝主要用來制作高端管件。產品規格越大，需要 的設備規格越大，加工成本就越高。上述2種工藝中，第1種方法生產的雙金屬管件主要用于輸送粉料及水泥砂漿等。 不能用于石油和天然氣的輸送，尤其不能用于H2S氣體含量較高的石油和天然氣的輸送。第 2種方法生產的雙金屬管件生產工藝較復雜，管件規格受管件生產設備限制。隨著世界經 濟對綠色能源需求的增加，國內外開發的高酸性油氣田越來越多，且大多高含H2S、CO2 ；經 國、內外研究一致認為，輸送該種介質，從安全角度來講，集輸管線最好采用鎳基耐蝕合金 鋼管。從技術角度來看，目前用于輸送該種介質的集輸方案不外乎以下3種方案“鎳基合 金”、“抗硫碳鋼+緩蝕劑”、“復合管(普通碳鋼+鎳基合金)”。“鎳基合金”方案，必然大量 消耗國家重要戰略資源-鎳、鉻、鉬、釩等貴重金屬材料；同時鎳基合金價格昂貴，管線綜合 成本過高，會嚴重的制約我國高含硫油氣田的開發。“抗硫碳鋼+緩蝕劑”方案，管線成本底 但管線的運行費用高、維護不便、安全性也差。“復合管(普通碳鋼+鎳基合金)”方案，可 以說兼具了二者的優勢，以同“抗硫碳鋼+緩蝕劑”方案相近的綜合成本，達到“鎳基合金” 方案的使用目的。從市場角度來看，隨著酸性油氣田數量的增加，地面集輸線的需求量會越 來越大。而且在集輸管線中大部分管線的規格在DN200以上，尤其是匯管和氣源管的直徑 更是超過DN400以上。大口徑耐蝕雙金屬管件的需求量將會越來越大。因此迫切需要一種 新型的制作方法來生產制作上述復合管(普通碳鋼+鎳基合金)。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種制作工藝簡單、成本較低且材料利用率高的 消失模殼型工藝制作耐蝕雙金屬管件的方法。為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是一種消失模殼型工藝制作耐 蝕雙金屬管件的方法，所述方法的步驟為1)在普碳鋼或合金鋼管件內壁貼覆EPS泡沫模型；2)將所述普碳鋼或合金鋼管件與EPS泡沫模型放入硅溶膠溶液共同浸涂；3)在浸涂后的模型上撒擲型砂，制殼；4)將模型裝箱造型，高溫焙燒；5)在700 900°C之間澆注鎳基合金液，經冷卻以及落砂清理即得耐蝕雙金屬管
3件。優選的，上述普碳鋼為16Mn，所述合金鋼為2ICrMo 10，所述鎳基合金為825。將上述制得的耐蝕雙金屬管件進行固溶處理，當外層金屬為16Mn或21CrMolO時， 固溶處理溫度為1050 1150°C，然后快速冷卻。再將上述經固溶處理后的耐蝕雙金屬管件進行熱處理當耐蝕雙金屬管件 為16Mn/825時，將其加熱到Ac3線以上50°C 100°C正火；當耐蝕雙金屬管件為 21CrMolO/825時，先將其加熱到Ac3線以上50°C 100°C正火，然后在590 610°C高溫 回火。當耐蝕雙金屬管件為16Mn/825時，正火溫度為910-930°C ；當耐蝕雙金屬管件為 21CrMolO/825 時，正火溫度為 900_920°C。采用上述技術方案所產生的有益效果在于采用本發明方法生產的耐蝕雙金屬 管件可以精確控制內、外層合金的成分，生產的耐蝕雙金屬管件內外層不易分離，性能滿足 API標準要求；與傳統工藝相比，其成型工藝相對簡單，材料利用率更高，可節約貴重金屬， 降低生產成本，一般可降低15%以上；可以生產較大口徑耐蝕雙金屬管件，且隨著管件規 格的增大，成本優勢越明顯。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。本發明中外層采用普碳鋼或合金鋼管件，通過貼覆EPS模型，經過造型、焙燒，制 成空腔，將熔煉好的鎳基合金液澆入型腔，經過冷卻，得到耐蝕雙金屬復合管件。通過控制 兩層合金融合量，使內層合金達到API耐蝕合金5LD標準，再進行加工，獲得合格的石油行 業用耐蝕雙金屬管件。下面通過16Mn/825(即 X52/825)和 2 ICrMo 10/825 (即 X60/825)為例來具體說明 本發明方法的操作步驟1、根據成品管件的成份及尺寸要求，準備外層單金屬管件，16Mn/825耐蝕雙金屬 管件的規格為219\10_或273\15_，21(州010/825耐蝕雙金屬管件的規格為219\10_ 或273X 15mm，此處我們均以219X10mm這種規格為例。將外層普碳鋼(16Mn)或合金鋼 (2ICrMo 10)厚度為制作為7. 0 7. 5mm。2、利用合金料、經電爐冶煉工藝，以及VOD爐精煉，煉鋼過程嚴格控制氣體含量和 夾雜物含量，控制氧含量低于IOPPm ；3、在普碳鋼或合金鋼單金屬管件內壁貼覆4mm厚的EPS模型，制成總共Ilmm厚的 耐蝕雙金屬管件模型，此處外層單金屬管件厚度選擇7. Omm(也可以是7. 0 7. 5mm之間的 其他厚度值)。4、將上述耐蝕雙金屬管件模型(外層單金屬管件以及EPS模型)一起放在硅溶膠 溶液中共同浸涂；5、浸涂后，往上述模型上撒擲剛玉砂，模型固化，經多次涂掛、撒砂、固化后，使模 型的涂覆層厚度達到5mm(還可以是5 8mm之間的其他厚度值)；6、將上述固化好的模型裝箱造型；7、將模型與砂箱一起進行高溫焙燒，使EPS材料氣化，得到內襯管件的管件殼型 型腔；
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8、在700 900°C之間將熔煉好的鎳基合金液(825)澆入焙燒后的高溫殼型型腔， 然后使鎳基合金液在殼型型腔內冷卻；9、再將上述得到的復合管件落砂清理，得到耐蝕雙金屬管件鑄造坯；10、去除澆冒口，進行粗加工；11、對粗加工后的管體要進行處理先進行固溶處理將制得的耐蝕雙金屬管 件鑄造坯進行固溶處理當外層金屬為16Mn或21CrMolO時，固溶處理溫度均為1050 1150°C，然后快速水冷；再進行最終熱處理當耐蝕雙金屬管件為16Mn/825時，將其加熱到 910-930°C正火；當耐蝕雙金屬管件為21CrMolO/825時，先將其加熱到900-920°C正火，然 后在590 610°C高溫回火。12、將熱處理后的耐蝕雙金屬管體毛坯進行精車加工，然后進行各種性能以及水 壓測試檢驗。經過檢驗，上述耐蝕雙金屬管件的外層機械性能達到API 5L要求的X52或X60水 平；內層可防止H2S和Cl—帶來的應力腐蝕開裂，能抗氧化，防止點腐蝕和縫隙腐蝕。本發明 方法還可適用于其他普碳鋼或合金鋼的耐蝕雙金屬管件的制作，通過生產實驗證明均能取 得良好的使用性能。本發明方法可生產較大口徑管件，克服了三通機生產管件口徑受機械設備加工能 力限制的缺陷，與單金屬耐蝕管件相比，生產成本大大降低，具有較大的社會效益和經濟效 益。采用單金屬管件作為耐蝕雙金屬管件外層原料，具備好的基礎條件，與采用冶金融合雙 金屬管經管件加工設備加工而成的雙金屬管件相比，成型工藝相對簡單。
權利要求
一種消失模殼型工藝制作耐蝕雙金屬管件的方法，其特征在于所述方法的步驟為1)在普碳鋼或合金鋼管件內壁貼覆EPS泡沫模型；2)將所述普碳鋼或合金鋼管件與EPS泡沫模型放入硅溶膠溶液共同浸涂；3)在浸涂后的模型上撒擲型砂，制殼；4)將模型裝箱造型，高溫焙燒；5)在700～900℃之間澆注鎳基合金液，經冷卻以及落砂清理即得耐蝕雙金屬管件。
2.根據權利要求1所述的一種消失模殼型工藝制作耐蝕雙金屬管件的方法，其特征在 于所述普碳鋼為16Mn，所述合金鋼為2ICrMo 10，所述鎳基合金為825。
3.根據權利要求2所述的一種消失模殼型工藝制作耐蝕雙金屬管件的方法，其特征在 于將制得的耐蝕雙金屬管件進行固溶處理當外層金屬為16Mn或21CrMolO時，固溶處理 溫度為1050 1150°C，然后快速冷卻。
4.根據權利要求3所述的一種消失模殼型工藝制作耐蝕雙金屬管件的方法，其特征在 于將經固溶處理后的耐蝕雙金屬管件再進行熱處理當耐蝕雙金屬管件為16Mn/825時， 將其加熱到Ac3線以上50°C 100°C正火；當耐蝕雙金屬管件為21CrMolO/825時，先將其 加熱到Ac3線以上50°C 100°C正火，然后在590 610°C高溫回火。
5.根據權利要求4所述的一種消失模殼型工藝制作耐蝕雙金屬管件的方法，其特征 在于當耐蝕雙金屬管件為16Mn/825時，正火溫度為910-930°C ；當耐蝕雙金屬管件為 21CrMolO/825 時，正火溫度為 900_920°C。
全文摘要
本發明公開了一種消失模殼型工藝制作耐蝕雙金屬管件的方法，其步驟為在普碳鋼或合金鋼管件內壁貼覆EPS泡沫模型；將上述普碳鋼或合金鋼管件與EPS泡沫模型放入硅溶膠溶液共同浸涂；在浸涂后的模型上撒擲型砂，制殼；將上述模型裝箱造型，高溫焙燒；然后在700～900℃之間澆注鎳基合金液，經冷卻及落砂清理即得耐蝕雙金屬管件。本發明方法生產的耐蝕雙金屬管件可以精確控制內、外層合金成分，且內、外層不易分離，性能均滿足API標準要求，可生產較大口徑管件，生產成本大大降低，可產生較大的經濟效益。
文檔編號B22C9/22GK101912948SQ201010260358
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月24日 優先權日2010年8月24日
發明者宋亞峰, 崔新亮, 王黎暉, 申勇, 符堅, 閆國棟 申請人:新興鑄管股份有限公司