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目前雙金屬復(fù)合管的生產(chǎn)方法主要包括冷成型法、熱成型法、離心鑄造法、離心鋁熱劑法、爆炸焊成型法、電磁成型法等等。 冷成型法:冷成型制造工藝的基本特征是將預(yù)加工好的薄壁不銹鋼管套入碳鋼管中,然后通過機(jī)械方法使不銹鋼管緊緊貼合在碳鋼管內(nèi)壁上。薄壁不銹鋼管有兩種獲得途徑:一種是通過選擇合適規(guī)格的無縫不銹鋼管,通過旋壓的方法使之變薄,達(dá)到要求的外徑和厚度;另一種是用薄的不銹鋼板或鋼帶在專用的制管機(jī)上用tig焊接成直縫或螺旋縫不銹鋼管。采用拉拔、脹接、旋壓和滾壓等方法使不銹鋼管緊緊貼合在碳鋼管內(nèi)壁上,其中拉拔和脹接為常用。拉拔是取兩根分別制成的無縫鋼管,將一根套在另一根外面,然后將兩管通過一模具同時進(jìn)行拉拔,從而實現(xiàn)緊密配合的機(jī)械結(jié)合。 冷成型復(fù)合管的優(yōu)點是生產(chǎn)工藝比較簡單,價格較便宜。缺點是界面非擴(kuò)散結(jié)合,只是依靠對外層進(jìn)行的冷加工來獲得緊密配合,因此冷加工復(fù)合管如果遭遇高溫就有分層傾向,復(fù)合管會因應(yīng)力釋放而失效。這就限制了冷加工管的使用環(huán)境和應(yīng)用領(lǐng)域。脹接分機(jī)械脹接和液壓脹接兩種。機(jī)械脹接是目前生產(chǎn)不銹鋼復(fù)合管的一種主要方法,它是利用滾脹芯軸回轉(zhuǎn)擠壓使復(fù)合管內(nèi)管發(fā)生塑性變形,外管發(fā)生彈性變形,從而使復(fù)合管的外管對內(nèi)管產(chǎn)生接觸壓力,以達(dá)到復(fù)合管內(nèi)外壁的緊密貼合。液壓脹接原理與機(jī)械脹接相同,只是用管內(nèi)高壓水施壓代替滾脹芯軸回轉(zhuǎn)擠壓。機(jī)械脹接時脹接力大小難以確定,易發(fā)生欠脹或過脹,且多次滾脹易造成襯里開裂。液壓脹接時脹接力均勻且大小可進(jìn)行計算,因此更具優(yōu)越性。兩種脹接法的共同缺點是內(nèi)外層只是機(jī)械結(jié)合,和拉拔成型一樣,在高溫環(huán)境下會因應(yīng)力松弛而分層失效。
冷加工程度對奧氏體不銹鋼的高溫持久強(qiáng)度也有不良影響。一般工作溫度越高或斷裂壽命要求越高,允許的冷加工程度也越低。對于承受交變載荷的不銹鋼鋼管應(yīng)用,冷加工會因伸長率和剩余伸長率降低使其開裂擴(kuò)展速率上升而造成不利影響。綜上所述,不銹鋼焊管必須進(jìn)行固溶和光亮處理,以保證不銹鋼焊管達(dá)到耐腐蝕性能和防止奧氏體碳化物析出。 雙金屬復(fù)合管由兩種不同金屬材料構(gòu)成,管層之間通過各種變形和連接技術(shù)形成緊密結(jié)合,從而使兩種材料結(jié)合成一體而制成的一種新型金屬復(fù)合管材。其一般設(shè)計原則是基材滿足管道設(shè)計許用應(yīng)力,復(fù)層抵抗腐蝕或磨損等。雙金屬復(fù)合管兼有基層和復(fù)層的所有優(yōu)點,相對于整體合金管能有效降低成本,而且在對整體合金管具有應(yīng)力腐蝕開裂敏感性的氯化物和(或) 酸性環(huán)境中復(fù)合管可以提高性和可靠性。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,環(huán)境介質(zhì)的復(fù)雜化,以及競爭的加劇,許多行業(yè)對金屬管材綜合性能的要求越來越高,因而雙金屬復(fù)合管及其生產(chǎn)技術(shù)得到迅速發(fā)展。 對于強(qiáng)腐蝕、高磨損、高工作壓力環(huán)境下使用的流體管道,通常采用高品質(zhì)的不銹鋼或高合金含量的無縫鋼管,這類管材由于大量添加合金元素,其價格是一般普通無縫鋼管的幾倍或幾十倍。多年來,管材用戶和生產(chǎn)商一直在努力尋求通過不同金屬的復(fù)合,從而獲得一種既能滿足苛刻的使用環(huán)境,又價廉物美的高性能復(fù)合管材。
復(fù)合管的離心鑄造和離心鋁熱劑法:離心鑄造是為適應(yīng)海洋油氣生產(chǎn)而開發(fā)的,適用于制造內(nèi)襯金屬熔點低于外層金屬熔點的復(fù)合管。襯層和基體均采用液態(tài)金屬。將制外管的鋼液引入一旋轉(zhuǎn)金屬模,在外管凝固過程中監(jiān)測管內(nèi)溫度。當(dāng)外管凝固并達(dá)到一定溫度時,澆入耐蝕合金等內(nèi)層金屬。通過控制鑄造條件,可以生產(chǎn)出牢固的冶金結(jié)合的雙金屬復(fù)合管。 當(dāng)應(yīng)用液態(tài)金屬進(jìn)行表面堆敷時,采用離心技術(shù)可復(fù)合層容易出現(xiàn)的氣孔和夾雜。這時,熔化金屬中密度低的渣、雜質(zhì)和氣體上升到表面,而較重的金屬成分下沉,在管壁上形成一致密層,從而提高熔敷質(zhì)量和再現(xiàn)性。因此其優(yōu)缺點分別為:優(yōu)點:界面實現(xiàn)冶金結(jié)合,致密度高,排渣、排氣性好。缺點:若沒有其后的熱變形,僅限于鑄態(tài)使用,其粗大的鑄態(tài)組織導(dǎo)致各層金屬的力學(xué)性能不能充分發(fā)揮。另外,該方法不能生產(chǎn)外層為輕合金的復(fù)合鋼管。 離心鋁熱法也稱為shs—離心法,shs是self propagating high temperature synthesis的縮寫。離心鋁熱法的實質(zhì)是在離心力場中引起鋁熱反應(yīng),所謂鋁熱反應(yīng)就是金屬鋁粉和其他金屬氧化物粉末均勻的混合在一起, 通過點燃而發(fā)生的非常迅速的放熱反應(yīng)(mo+al→m+al2o3+q)。反應(yīng)絕熱溫度可接近3000k,因此產(chǎn)物都處于液態(tài),在離心力作用下,比重大的產(chǎn)物如fe、cr、ni等集中在靠近碳鋼鋼管內(nèi)壁處,形成內(nèi)襯金屬層;al2o3形成內(nèi)層殘渣,通過機(jī)械方法除去,則制備出雙金屬復(fù)合鋼管。
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