冶金復合不(bu)銹鋼(gang)管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(li)心(xin)鑄造(zao)法
這(zhe)是在熔融金(jin)屬(shu)與固體(ti)金(jin)屬(shu)相(xiang)互作(zuo)用基(ji)礎(chu)上獲得結合(he)方(fang)法(fa)。特點(dian)是結晶細(xi)密,機械性能好,結合(he)面緊密,但(dan)內(nei)表(biao)面質量較(jiao)差,且(qie)限(xian)制(zhi)內(nei)襯金(jin)屬(shu)熔點(dian)必(bi)須低于基(ji)材(cai)熔點(dian)。國內(nei)代表(biao)廠家是新(xin)興鑄(zhu)(zhu)管(guan)(guan)。采用該方(fang)法(fa)生(sheng)(sheng)產復(fu)合(he)不銹鋼管(guan)(guan)的(de)(de)工藝(yi)流程為(wei):某層(ceng)(ceng)(ceng)(或(huo)各(ge)層(ceng)(ceng)(ceng))金(jin)屬(shu)的(de)(de)熔化→空心(xin)(xin)復(fu)合(he)不銹鋼管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)離心(xin)(xin)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)→管(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)機械加工→擠壓機、周(zhou)期式軋(ya)管(guan)(guan)機、連續式軋(ya)管(guan)(guan)機生(sheng)(sheng)產半成(cheng)(cheng)品(pin)管(guan)(guan)或(huo)成(cheng)(cheng)品(pin)管(guan)(guan)→復(fu)合(he)鋼管(guan)(guan)的(de)(de)熱(re)處理(li)→冷(leng)軋(ya)或(huo)冷(leng)拔(必(bi)要時)。離心(xin)(xin)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)是向旋轉的(de)(de)鑄(zhu)(zhu)模中(zhong)依(yi)次澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)各(ge)層(ceng)(ceng)(ceng)金(jin)屬(shu),或(huo)者將熔化的(de)(de)覆層(ceng)(ceng)(ceng)金(jin)屬(shu)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)到(dao)經加工并預(yu)熱(re)到(dao)給(gei)定溫度的(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)金(jin)屬(shu)上,見圖8-36。目前,利(li)用離心(xin)(xin)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)生(sheng)(sheng)產的(de)(de)復(fu)合(he)鋼管(guan)(guan),其規格范圍(wei)在Φ(80~900)mmx(10~250)mm之間。如果與熱(re)冷(leng)變形相(xiang)配合(he),可以(yi)生(sheng)(sheng)產外徑為(wei)φ6~550mm,壁厚1mm的(de)(de)復(fu)合(he)鋼管(guan)(guan),見圖8-37。
2. 擠壓(ya)/軋制熱加工(gong)法(fa)
這種方法(fa)(fa)是固(gu)態(tai)金屬通過熱(re)(re)塑(su)性變(bian)形而獲得結合的(de)方法(fa)(fa),采用(yong)熱(re)(re)塑(su)性變(bian)形法(fa)(fa)生(sheng)產(chan)復合不銹鋼管(guan)的(de)工藝(yi)流程(cheng)為:在自(zi)動軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)、周期式軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)或擠壓(ya)機(ji)(ji)/冷軋(ya)機(ji)(ji)上。工藝(yi)流程(cheng)是:分別生(sheng)產(chan)內層管(guan)和外層管(guan)(或離(li)心澆鑄(zhu)的(de)復合管(guan)坯)→用(yong)機(ji)(ji)械加工或化學(xue)法(fa)(fa)處理待復合表面(mian)→配裝→兩端焊(han)接密封→雙(shuang)層管(guan)坯加熱(re)(re)→軋(ya)機(ji)(ji)、擠壓(ya)機(ji)(ji)上進行熱(re)(re)塑(su)性變(bian)形→冷軋(ya)或冷拔(必要時(shi))。
軋制是(shi)一種傳統的制備復(fu)合(he)金(jin)屬的方(fang)法。熱軋復(fu)合(he)實質上屬于壓(ya)(ya)力焊,如果變形量足(zu)夠大,軋輥施加的壓(ya)(ya)力就會破(po)壞金(jin)屬表(biao)面的氧化膜,使表(biao)面達到原子(zi)接觸,從(cong)而使兩(liang)表(biao)面焊在一起(qi)。軋制的優點是(shi)生產率高、質量好、成本低,并可大量節省金(jin)屬材料(liao)的損(sun)耗,因此是(shi)目(mu)前應用較為廣泛(fan)的復(fu)合(he)材料(liao)生產技(ji)術。
用擠壓(ya)機生(sheng)產(chan)復合(he)(he)管(guan)時,當擠壓(ya)坯料截面(mian)縮減到(dao)10:1時,高(gao)的(de)(de)擠壓(ya)壓(ya)力和溫度會(hui)在界面(mian)處產(chan)生(sheng)“壓(ya)力鍛”的(de)(de)焊接效應,促進界面(mian)間的(de)(de)快速擴(kuo)散和廣泛結(jie)(jie)合(he)(he),成品為冶金(jin)結(jie)(jie)合(he)(he)的(de)(de)復合(he)(he)擠壓(ya)管(guan)。
3. 復合鋼(gang)板焊(han)接法(fa)
這(zhe)是(shi)目前制造直徑大于(yu)300mm以上石油天然(ran)氣輸送管道用復合鋼(gang)管的(de)主要方(fang)法(fa)。它先將兩種不同材質的(de)板坯(pi)用超大功率(lv)熱軋機進行(xing)熱復合,然(ran)后用UO工(gong)藝(yi)卷(juan)成管坯(pi),再進行(xing)縱縫焊接。采用這(zhe)種方(fang)法(fa)生產復合鋼(gang)管的(de)工(gong)藝(yi)流(liu)程為:
熱(re)軋(ya)(ya)板(ban)坯(pi)→用機械或化學法處(chu)(chu)理二層(ceng)板(ban)坯(pi)待復合表(biao)面→組(zu)成(cheng)雙層(ceng)板(ban)進行(xing)熱(re)軋(ya)(ya)復合→UO成(cheng)形管坯(pi)→縱縫焊接(jie)→擴管→熱(re)處(chu)(chu)理。
4.冷加工(gong)擴(kuo)散退火法
這(zhe)種方法與(yu)熱加工方法最大(da)的(de)(de)不同是:首先將不同材質的(de)(de)管坯(pi)分別制成(cheng)冷(leng)(leng)軋或冷(leng)(leng)拔(ba)(ba)無縫管,其(qi)次在(zai)內層(ceng)管坯(pi)的(de)(de)外(wai)側纏繞一層(ceng)特(te)制的(de)(de)低熔點中(zhong)間(jian)層(ceng)薄帶,經冷(leng)(leng)拔(ba)(ba)后,再進行高溫擴散退火,它的(de)(de)工藝流程(cheng)如下:
冷軋(ya)與冷拔(ba)制成內層(ceng)管(guan)與外層(ceng)管(guan)→用(yong)機械或化學法處理(li)待復合管(guan)的接觸表(biao)面→在內層(ceng)管(guan)的外側(ce)螺(luo)旋式纏繞低熔點(dian)金屬帶(dai)→配管(guan)→冷拔(ba)或冷軋(ya)→擴散(san)退火→冷軋(ya)或冷拔(ba)(必(bi)要)。
5. 粉末法
粉末冶金法制(zhi)造(zao)復合鋼管的工(gong)藝,其工(gong)藝流(liu)程如下:真空感應(ying)爐(lu)熔(rong)煉(lian)、氣體霧化制(zhi)粉→分(fen)級→粉末充填(tian)→冷(或熱)等(deng)靜壓→坯(pi)料加熱→熱擠壓。該工(gong)藝最早(zao)由日(ri)本(ben)山(shan)陽特殊鋼公司和日(ri)本(ben)新(xin)日(ri)鐵公司等(deng)開發(fa)。
6. 雙金屬壓(ya)熔錨合冶金復合
浙(zhe)江至德鋼(gang)業有限公司開發(fa)的(de)雙金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)壓(ya)熔(rong)錨合(he)(he)冶(ye)金(jin)(jin)(jin)復(fu)(fu)合(he)(he)管,是通過(guo)高溫高壓(ya)同時作用,基管、內(nei)(nei)管材料(liao)接觸界面的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)熔(rong)融液態(tai)化,之(zhi)后兩種金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)材料(liao)液相經過(guo)混合(he)(he)凝固產(chan)生金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)鍵結(jie)合(he)(he)和新的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)相態(tai)組(zu)織(zhi),最終實現高結(jie)合(he)(he)力(li)的(de)冶(ye)金(jin)(jin)(jin)復(fu)(fu)合(he)(he)管。雙金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)壓(ya)熔(rong)錨合(he)(he)冶(ye)金(jin)(jin)(jin)復(fu)(fu)合(he)(he)不銹鋼(gang)管的(de)基管和內(nei)(nei)管之(zhi)間結(jie)合(he)(he)強度可超過(guo)210MPa,是無(wu)縫隙、冶(ye)金(jin)(jin)(jin)級(ji)的(de)整體(ti)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)復(fu)(fu)合(he)(he)方法(fa)。