一种煤炭地下气化连续管及其连接方法
技术领域
本发明属于煤炭地下气化开采领域，具体涉及一种煤炭地下气化连续管及其连接方法。
背景技术
煤炭地下气化是指将深层煤在原位创造适当的工艺条件，进行有控制的燃烧，通过煤的热解以及煤与氧气、水蒸汽发生的一系列化学反应，产生氢气、一氧化碳和甲烷等可燃气体的化学采气技术。连续管可控后退注气技术的进步，促进了现代煤炭地下气化技术的发展。地下气化连续管在后退拖移过程中，管内承受高压氧气，管前端面临250℃以上的高温和腐蚀环境，温度越高，材料力学性能和抗腐蚀性能下降越严重，连续管前端会面临失效风险。现有连续管主要为碳钢材料，但抗高温和抗腐蚀性能明显不足，铜基合金强度较低且其最高使用温度约为200℃限制了其使用，而钛合金连续管因成本高昂而得不到广泛使用。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中地下气化连续管在后退拖移过程中容易失效的问题，提供一种煤炭地下气化连续管及其连接方法，在不锈钢连续管前端连接一段钛合金管，增强地下气化连续管管端抵抗高温和腐蚀的能力，满足煤炭地下气化工艺对管材的性能要求。
为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：
一种煤炭地下气化连续管，包括不锈钢连续管和钛合金管，通过相互啮合的螺纹将不锈钢连续管和钛合金管的管端进行连接，所述的不锈钢连续管与钛合金管之间密封，通过沉头销钉由径向将二者的连接部固定。
作为优选，所述不锈钢连续管的管端外表面设置不锈钢连续管外螺纹、外密封面和外台肩面，所述外台肩面设在端面，外密封面为端面与不锈钢连续管外螺纹之间的外表面；
所述钛合金管的管端内表面镗孔并在孔壁设置钛合金管内螺纹、内密封面以及内台肩面；所述的外密封面与内密封面通过过盈接触形成主密封部，所述的外台肩面与内台肩面通过过盈接触形成副密封部。
作为优选，所述钛合金管的镗孔端部内壁与钛合金管内螺纹之间为过渡面，过渡面上径向开设销钉连接螺纹孔至不锈钢连续管的表面，所述沉头销钉安装在销钉连接螺纹孔上。
作为优选，不锈钢连续管外螺纹为圆螺纹或偏梯形螺纹，螺纹齿顶线和齿底线平行于不锈钢连续管的中心线；钛合金管内螺纹为圆螺纹或偏梯形螺纹，螺纹齿顶线和齿底线平行于钛合金管的中心线；不锈钢连续管外螺纹与钛合金管内螺纹同为圆螺纹或同为偏梯形螺纹。
作为优选，所述的外密封面为圆柱面或圆弧面，所述的内密封面为圆柱面。
作为优选，所述的外台肩面与不锈钢连续管的中心线成70°～75°夹角，所述的内台肩面与钛合金管的中心线成70°～75°夹角；所述外台肩面的倾角与内台肩面的倾角相等。
作为优选，所述不锈钢连续管与钛合金管连接后，外密封面与内密封面存在初始过盈量，外台肩面与内台肩面存在初始过盈量；不锈钢连续管和钛合金管的连接螺纹上涂抹高温锁固脂，并使用预设的上扣扭矩将钛合金管旋入不锈钢连续管中。
作为优选，所述钛合金管的管长为2m～5m，钛合金管连接不锈钢连续管的管端为加厚端。
作为优选，所述不锈钢连续管的内径和钛合金管的内径相等，不锈钢连续管内表面和钛合金管内表面平齐。
本发明还提供一种所述煤炭地下气化连续管的连接方法，包括以下步骤：
固定不锈钢连续管，在不锈钢连续管和钛合金管的螺纹上涂抹高温锁固脂后使用预设的上扣扭矩将钛合金管旋入不锈钢连续管中，再在钛合金管与不锈钢连续管之间径向钻带沉孔的销钉连接螺纹孔，最后将沉头销钉拧紧到销钉连接螺纹孔中。
相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：通过在不锈钢连续管前端连接一段钛合金管，增强了不锈钢连续管管端抵抗高温和腐蚀的能力，满足了煤炭地下气化工艺对管材的苛刻要求，同时不会增加比较高昂的成本。不锈钢连续管和钛合金管的管端通过相互啮合的螺纹进行连接，不仅拆装方便，同时便于实现不锈钢连续管与钛合金管之间的密封。本发明的煤炭地下气化连续管适用于煤炭地下气化开采，也适用于抗高温和抗腐蚀要求高的环境，解决了以往地下气化连续管在后退拖移过程中，管前端受高温和腐蚀环境影响而失效的问题，相较碳钢连续管，抗高温和抗腐蚀性能优越，相较铜基合金连续管，强度高且耐温能力强，而相比于钛合金连续管，制作成本低廉，并且能够达到基本接近的使用性能，有利于推广。
进一步的，本发明不锈钢连续管的外密封面与钛合金管的内密封面通过过盈接触形成主密封部，所述的不锈钢连续管的外台肩面与钛合金管的内台肩面通过过盈接触形成副密封部，连接部分利用结构条件，在不影响装配的前提下设置了多个密封部，连接后密封可靠。
附图说明
图1本发明煤炭地下气化连续管装配结构示意图；
图2本发明不锈钢连续管的管端接头示意图；
图3本发明钛合金管的管端接头示意图；
附图中：1-不锈钢连续管；2-钛合金管；3-沉头销钉；11-不锈钢连续管外表面；12-不锈钢连续管内表面；13-不锈钢连续管外螺纹；14-外密封面；15-外台肩面；21-钛合金管外表面；22-钛合金管内表面；23-钛合金管内螺纹；24-内密封面；25-内台肩面；26-过渡面；27-钛合金管加厚端。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种煤炭地下气化连续管包括不锈钢连续管1和钛合金管2，通过相互啮合的螺纹将不锈钢连续管1和钛合金管2的管端进行连接，所述不锈钢连续管1与钛合金管2之间进行密封，通过沉头销钉3由径向将二者的连接部固定。
参见图2，不锈钢连续管1管端的不锈钢连续管外表面11设置不锈钢连续管外螺纹13、外密封面14和外台肩面15，外台肩面15设在端面，外密封面14为端面与不锈钢连续管外螺纹13之间的外表面。参见图3，钛合金管2管端的钛合金管内表面22镗孔，并在孔壁设置过渡面26、钛合金管内螺纹23、内密封面24以及内台肩面25。不锈钢连续管1和钛合金管2装配后，不锈钢连续管1的外密封面14与钛合金管2的内密封面24通过过盈接触形成主密封部，不锈钢连续管1的外台肩面15与钛合金管2的内台肩面25通过过盈接触形成副密封部。过渡面26上径向开设销钉连接螺纹孔至不锈钢连续管1的表面，沉头销钉3安装在销钉连接螺纹孔上。实施例中外密封面14为圆柱面或圆弧面，内密封面24为圆柱面。
本发明不锈钢连续管外螺纹13为圆螺纹或偏梯形螺纹，螺纹齿顶线和齿底线平行于不锈钢连续管1的中心线；钛合金管内螺纹23为圆螺纹或偏梯形螺纹，螺纹齿顶线和齿底线平行于钛合金管2的中心线。本发明的不锈钢连续管外螺纹13与钛合金管内螺纹23同为圆螺纹或同为偏梯形螺纹。外台肩面15与不锈钢连续管1的中心线成70°～75°夹角，内台肩面25与钛合金管2的中心线成70°～75°夹角；外台肩面15的倾角与内台肩面25的倾角相等。
本发明实施例不锈钢连续管1与钛合金管2连接后，外密封面14与内密封面24存在初始过盈量，外台肩面15与内台肩面25存在初始过盈量；不锈钢连续管1和钛合金管2的连接螺纹上涂抹高温锁固脂，并使用预设的上扣扭矩将钛合金管2旋入不锈钢连续管1中。
本发明一种实施例所采用钛合金管2的管长为2m～5m，钛合金管2连接不锈钢连续管1的管端为钛合金管加厚端27，不锈钢连续管1的内径和钛合金管2的内径相等，在装配完成之后，本发明的不锈钢连续管内表面12和钛合金管内表面22平齐。
本发明还提供一种所述煤炭地下气化连续管的连接方法，包括以下步骤：
首先固定不锈钢连续管1，在不锈钢连续管1和钛合金管2的螺纹上均匀涂抹高温锁固脂后使用预设的上扣扭矩将钛合金管2旋入不锈钢连续管1中，再在钛合金管2与不锈钢连续管1之间径向钻带沉孔的销钉连接螺纹孔，最后将沉头销钉3拧紧到销钉连接螺纹孔中。
本发明煤炭地下气化连续管能够有效增强地下气化连续管管端抵抗高温和腐蚀的能力，不仅适用于煤炭地下气化开采，也适用于抗高温和抗腐蚀要求高的环境。
以上所述仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围。
