冶金復合不銹鋼管(guan)成型方法有離心鑄造法、軋制/擠壓、堆焊、爆炸焊等傳統成型方法,也有電磁成型、離心鋁熱劑法等新型成型方法。各成型方法均有其優缺點,技術成熟并用于實際生產的成型方法有。
1. 離心(xin)鑄造法
這(zhe)是(shi)在(zai)(zai)熔融金屬(shu)與(yu)固體(ti)金屬(shu)相互作(zuo)用(yong)基礎上獲得結合(he)方法。特點(dian)是(shi)結晶細(xi)密,機械性能好,結合(he)面緊密,但內表(biao)面質量較差,且限制(zhi)內襯金屬(shu)熔點(dian)必(bi)須低于基材(cai)熔點(dian)。國內代表(biao)廠(chang)家(jia)是(shi)新興鑄(zhu)(zhu)(zhu)管。采用(yong)該(gai)方法生(sheng)產(chan)復合(he)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管的(de)工藝流(liu)程為(wei):某層(ceng)(或(huo)各(ge)層(ceng))金屬(shu)的(de)熔化→空心(xin)復合(he)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)管坯的(de)離心(xin)澆(jiao)(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)→管坯的(de)機械加(jia)(jia)工→擠壓機、周期式(shi)軋(ya)管機、連續式(shi)軋(ya)管機生(sheng)產(chan)半成品管或(huo)成品管→復合(he)鋼(gang)(gang)管的(de)熱處理→冷軋(ya)或(huo)冷拔(必(bi)要(yao)時)。離心(xin)澆(jiao)(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)是(shi)向旋轉的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)模(mo)中依次(ci)澆(jiao)(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)各(ge)層(ceng)金屬(shu),或(huo)者將(jiang)熔化的(de)覆層(ceng)金屬(shu)澆(jiao)(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)到經加(jia)(jia)工并預熱到給定溫度的(de)基層(ceng)金屬(shu)上,見(jian)圖8-36。目前,利(li)用(yong)離心(xin)澆(jiao)(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)生(sheng)產(chan)的(de)復合(he)鋼(gang)(gang)管,其(qi)規(gui)格范圍在(zai)(zai)Φ(80~900)mmx(10~250)mm之間。如(ru)果與(yu)熱冷變形相配合(he),可以生(sheng)產(chan)外(wai)徑為(wei)φ6~550mm,壁厚1mm的(de)復合(he)鋼(gang)(gang)管,見(jian)圖8-37。
2. 擠壓/軋制熱加工法
這種方法(fa)是(shi)固(gu)態金屬通過(guo)熱(re)塑性變(bian)形而獲得結合(he)的方法(fa),采用熱(re)塑性變(bian)形法(fa)生(sheng)產復合(he)不銹鋼管(guan)(guan)的工藝流(liu)程為:在自(zi)動軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)、周期式軋(ya)(ya)管(guan)(guan)機(ji)或擠壓機(ji)/冷(leng)軋(ya)(ya)機(ji)上。工藝流(liu)程是(shi):分(fen)別生(sheng)產內層(ceng)管(guan)(guan)和外層(ceng)管(guan)(guan)(或離心澆(jiao)鑄(zhu)的復合(he)管(guan)(guan)坯(pi))→用機(ji)械加(jia)工或化學法(fa)處理待復合(he)表面→配(pei)裝(zhuang)→兩端(duan)焊(han)接密封→雙層(ceng)管(guan)(guan)坯(pi)加(jia)熱(re)→軋(ya)(ya)機(ji)、擠壓機(ji)上進行熱(re)塑性變(bian)形→冷(leng)軋(ya)(ya)或冷(leng)拔(必要時)。
軋(ya)制(zhi)是一種傳(chuan)統的(de)制(zhi)備復合(he)(he)金屬(shu)的(de)方法(fa)。熱軋(ya)復合(he)(he)實質(zhi)(zhi)上屬(shu)于壓力焊,如果變形量(liang)足夠大(da),軋(ya)輥施加的(de)壓力就(jiu)會破壞金屬(shu)表(biao)面(mian)的(de)氧化膜(mo),使(shi)表(biao)面(mian)達到原子(zi)接(jie)觸,從(cong)而(er)使(shi)兩表(biao)面(mian)焊在一起(qi)。軋(ya)制(zhi)的(de)優(you)點是生(sheng)產(chan)率高、質(zhi)(zhi)量(liang)好、成本低,并可(ke)大(da)量(liang)節省金屬(shu)材(cai)料(liao)的(de)損(sun)耗,因此是目前應用(yong)較為廣泛的(de)復合(he)(he)材(cai)料(liao)生(sheng)產(chan)技術。
用擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)機(ji)生(sheng)產復合(he)管時(shi),當(dang)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)坯料(liao)截(jie)面縮減到10:1時(shi),高的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)壓(ya)(ya)(ya)力(li)和溫(wen)度會在界面處(chu)產生(sheng)“壓(ya)(ya)(ya)力(li)鍛(duan)”的(de)焊接效(xiao)應,促進界面間(jian)的(de)快速擴散(san)和廣泛(fan)結(jie)(jie)合(he),成品為冶金(jin)結(jie)(jie)合(he)的(de)復合(he)擠(ji)壓(ya)(ya)(ya)管。
3. 復合(he)鋼板(ban)焊(han)接法
這是目前(qian)制造(zao)直徑大(da)于(yu)300mm以上(shang)石油天然(ran)氣輸送管道用(yong)(yong)復合鋼(gang)管的(de)主要方法。它先將兩種不(bu)同材質的(de)板坯用(yong)(yong)超(chao)大(da)功率熱(re)軋機進行(xing)熱(re)復合,然(ran)后用(yong)(yong)UO工(gong)(gong)藝(yi)卷成管坯,再進行(xing)縱縫焊接。采用(yong)(yong)這種方法生產復合鋼(gang)管的(de)工(gong)(gong)藝(yi)流程為:
熱(re)(re)軋(ya)板坯(pi)→用機械或(huo)化(hua)學法處(chu)理(li)二層板坯(pi)待(dai)復合(he)表面→組成雙層板進行熱(re)(re)軋(ya)復合(he)→UO成形管坯(pi)→縱縫焊接→擴(kuo)管→熱(re)(re)處(chu)理(li)。
4.冷(leng)加工擴散退火法
這種方法(fa)與熱加工(gong)(gong)方法(fa)最大的(de)不同(tong)是:首先將不同(tong)材質(zhi)的(de)管坯分別制成冷軋或冷拔無縫管,其(qi)次在內層管坯的(de)外側纏(chan)繞一層特制的(de)低(di)熔點(dian)中(zhong)間(jian)層薄帶,經(jing)冷拔后,再(zai)進行高溫擴散退火,它的(de)工(gong)(gong)藝(yi)流程(cheng)如(ru)下:
冷(leng)軋(ya)與冷(leng)拔制成(cheng)內層管(guan)與外層管(guan)→用機械或化學法處理待復合管(guan)的接(jie)觸(chu)表面→在(zai)內層管(guan)的外側螺旋式纏繞低熔(rong)點金屬(shu)帶(dai)→配管(guan)→冷(leng)拔或冷(leng)軋(ya)→擴散(san)退火→冷(leng)軋(ya)或冷(leng)拔(必要)。
5. 粉末法
粉末冶金(jin)法制造復合鋼管的工藝,其(qi)工藝流(liu)程如下:真空感應爐熔煉、氣(qi)體霧化制粉→分(fen)級(ji)→粉末充填→冷(或(huo)熱(re))等(deng)靜壓(ya)→坯料加熱(re)→熱(re)擠壓(ya)。該(gai)工藝最早(zao)由日本(ben)山(shan)陽特(te)殊鋼公(gong)司(si)和日本(ben)新日鐵公(gong)司(si)等(deng)開發。
6. 雙(shuang)金屬壓(ya)熔錨合冶金復合
浙(zhe)江(jiang)至德(de)鋼業有限公(gong)司開(kai)發(fa)的(de)(de)雙金(jin)屬(shu)(shu)壓(ya)熔(rong)(rong)錨合(he)(he)(he)冶(ye)金(jin)復合(he)(he)(he)管(guan)(guan)(guan),是通(tong)過高(gao)溫高(gao)壓(ya)同時作用,基(ji)管(guan)(guan)(guan)、內管(guan)(guan)(guan)材料(liao)接觸界面的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)熔(rong)(rong)融(rong)液態化,之后兩種(zhong)金(jin)屬(shu)(shu)材料(liao)液相經過混合(he)(he)(he)凝固產生金(jin)屬(shu)(shu)鍵結合(he)(he)(he)和(he)新的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)相態組織,最終實(shi)現(xian)高(gao)結合(he)(he)(he)力的(de)(de)冶(ye)金(jin)復合(he)(he)(he)管(guan)(guan)(guan)。雙金(jin)屬(shu)(shu)壓(ya)熔(rong)(rong)錨合(he)(he)(he)冶(ye)金(jin)復合(he)(he)(he)不銹鋼管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)基(ji)管(guan)(guan)(guan)和(he)內管(guan)(guan)(guan)之間(jian)結合(he)(he)(he)強度可超過210MPa,是無縫(feng)隙、冶(ye)金(jin)級的(de)(de)整體金(jin)屬(shu)(shu)復合(he)(he)(he)方法。