冶金復合不銹鋼(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. 離心鑄造(zao)法
這是在(zai)熔融金(jin)屬與固體金(jin)屬相(xiang)互作用基(ji)礎上獲得(de)結合(he)(he)方(fang)(fang)法。特點(dian)是結晶細(xi)密(mi),機(ji)(ji)械性能好,結合(he)(he)面緊(jin)密(mi),但內(nei)表面質量較差,且限(xian)制內(nei)襯金(jin)屬熔點(dian)必須低于基(ji)材熔點(dian)。國內(nei)代表廠家是新興鑄(zhu)(zhu)管。采用該方(fang)(fang)法生產(chan)復(fu)合(he)(he)不銹鋼管的(de)(de)(de)工(gong)藝流程為(wei):某層(ceng)(或各層(ceng))金(jin)屬的(de)(de)(de)熔化→空心(xin)(xin)(xin)復(fu)合(he)(he)不銹鋼管坯的(de)(de)(de)離心(xin)(xin)(xin)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)→管坯的(de)(de)(de)機(ji)(ji)械加工(gong)→擠壓機(ji)(ji)、周(zhou)期式軋管機(ji)(ji)、連續式軋管機(ji)(ji)生產(chan)半(ban)成品管或成品管→復(fu)合(he)(he)鋼管的(de)(de)(de)熱處理→冷(leng)軋或冷(leng)拔(必要時)。離心(xin)(xin)(xin)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)是向旋轉的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)模中(zhong)依次澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)各層(ceng)金(jin)屬,或者將熔化的(de)(de)(de)覆(fu)層(ceng)金(jin)屬澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)到經加工(gong)并預(yu)熱到給定(ding)溫度的(de)(de)(de)基(ji)層(ceng)金(jin)屬上,見(jian)圖(tu)8-36。目前,利用離心(xin)(xin)(xin)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)生產(chan)的(de)(de)(de)復(fu)合(he)(he)鋼管,其規格范圍(wei)在(zai)Φ(80~900)mmx(10~250)mm之間。如果與熱冷(leng)變(bian)形相(xiang)配合(he)(he),可以(yi)生產(chan)外徑為(wei)φ6~550mm,壁(bi)厚1mm的(de)(de)(de)復(fu)合(he)(he)鋼管,見(jian)圖(tu)8-37。
2. 擠壓/軋制(zhi)熱(re)加工法
這種方(fang)法是固態金屬(shu)通過熱(re)塑性(xing)變(bian)形而獲(huo)得結合(he)(he)的(de)方(fang)法,采(cai)用熱(re)塑性(xing)變(bian)形法生產復(fu)合(he)(he)不銹鋼管(guan)的(de)工藝流程為:在自(zi)動軋管(guan)機(ji)(ji)、周期式軋管(guan)機(ji)(ji)或擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)/冷軋機(ji)(ji)上(shang)。工藝流程是:分別生產內層(ceng)管(guan)和外(wai)層(ceng)管(guan)(或離心澆鑄的(de)復(fu)合(he)(he)管(guan)坯)→用機(ji)(ji)械加工或化學法處(chu)理待復(fu)合(he)(he)表面(mian)→配(pei)裝→兩端焊接(jie)密封→雙層(ceng)管(guan)坯加熱(re)→軋機(ji)(ji)、擠(ji)壓(ya)機(ji)(ji)上(shang)進行熱(re)塑性(xing)變(bian)形→冷軋或冷拔(必(bi)要時)。
軋制(zhi)是一種(zhong)傳(chuan)統的制(zhi)備復(fu)合(he)金(jin)(jin)屬(shu)的方(fang)法。熱軋復(fu)合(he)實(shi)質上屬(shu)于壓力(li)焊,如果變形量足夠(gou)大(da),軋輥施加(jia)的壓力(li)就會破壞金(jin)(jin)屬(shu)表面(mian)的氧(yang)化膜,使表面(mian)達到原子(zi)接觸,從而使兩表面(mian)焊在一起。軋制(zhi)的優點是生(sheng)產(chan)率高、質量好、成本低(di),并可(ke)大(da)量節省金(jin)(jin)屬(shu)材料的損耗,因此是目前應用較(jiao)為廣泛的復(fu)合(he)材料生(sheng)產(chan)技術。
用(yong)擠(ji)壓(ya)機生(sheng)產復(fu)合(he)管時(shi)(shi),當擠(ji)壓(ya)坯料截面縮減到10:1時(shi)(shi),高(gao)的擠(ji)壓(ya)壓(ya)力和(he)溫度會(hui)在界(jie)面處產生(sheng)“壓(ya)力鍛(duan)”的焊接效應(ying),促(cu)進界(jie)面間的快速擴散和(he)廣泛結合(he),成品為冶金(jin)結合(he)的復(fu)合(he)擠(ji)壓(ya)管。
3. 復合鋼板焊接法(fa)
這是(shi)目前制造直徑大(da)于300mm以上石油(you)天然氣輸(shu)送管(guan)(guan)道(dao)用復(fu)(fu)合鋼管(guan)(guan)的(de)(de)主(zhu)要方法(fa)。它先(xian)將兩種不同材(cai)質的(de)(de)板坯用超大(da)功(gong)率熱(re)軋機進(jin)行熱(re)復(fu)(fu)合,然后用UO工藝卷成管(guan)(guan)坯,再(zai)進(jin)行縱縫焊接。采(cai)用這種方法(fa)生(sheng)產復(fu)(fu)合鋼管(guan)(guan)的(de)(de)工藝流(liu)程(cheng)為:
熱軋板坯→用(yong)機械或化(hua)學法處(chu)理(li)二層板坯待復合表面→組成(cheng)雙層板進行熱軋復合→UO成(cheng)形(xing)管坯→縱縫焊接→擴管→熱處(chu)理(li)。
4.冷加工擴散退(tui)火(huo)法
這種方法(fa)與熱加工(gong)方法(fa)最大的(de)不同是:首(shou)先將不同材質的(de)管(guan)(guan)坯分別制成冷軋或冷拔無縫管(guan)(guan),其次在內層(ceng)管(guan)(guan)坯的(de)外側纏繞一層(ceng)特制的(de)低熔點中間層(ceng)薄帶,經冷拔后,再進行高(gao)溫(wen)擴(kuo)散(san)退火,它(ta)的(de)工(gong)藝流(liu)程如下:
冷(leng)(leng)(leng)軋與冷(leng)(leng)(leng)拔(ba)(ba)制成內層管(guan)(guan)(guan)與外層管(guan)(guan)(guan)→用機械(xie)或(huo)化學法處(chu)理待復合管(guan)(guan)(guan)的(de)接觸表面→在內層管(guan)(guan)(guan)的(de)外側螺旋式纏繞低熔點(dian)金(jin)屬(shu)帶→配管(guan)(guan)(guan)→冷(leng)(leng)(leng)拔(ba)(ba)或(huo)冷(leng)(leng)(leng)軋→擴散退火→冷(leng)(leng)(leng)軋或(huo)冷(leng)(leng)(leng)拔(ba)(ba)(必要(yao))。
5. 粉末法
粉末冶金法制造復(fu)合鋼管(guan)的(de)工(gong)(gong)藝,其工(gong)(gong)藝流程如(ru)下:真(zhen)空感應(ying)爐熔煉、氣體霧化制粉→分級→粉末充填→冷(或熱(re)(re))等靜(jing)壓→坯(pi)料加熱(re)(re)→熱(re)(re)擠壓。該工(gong)(gong)藝最早由日(ri)本山陽特(te)殊鋼公司和日(ri)本新(xin)日(ri)鐵公司等開發。
6. 雙金屬壓熔錨合(he)冶金復(fu)合(he)
浙江至(zhi)德鋼業有(you)限公(gong)司開發的(de)雙金(jin)屬(shu)壓熔錨合(he)(he)(he)(he)冶(ye)金(jin)復(fu)合(he)(he)(he)(he)管(guan)(guan),是通過高溫高壓同時作用,基(ji)管(guan)(guan)、內管(guan)(guan)材(cai)料接觸界面(mian)的(de)金(jin)屬(shu)熔融液態化,之后兩種金(jin)屬(shu)材(cai)料液相經(jing)過混合(he)(he)(he)(he)凝固(gu)產生金(jin)屬(shu)鍵結(jie)合(he)(he)(he)(he)和新(xin)的(de)金(jin)屬(shu)相態組織,最(zui)終實(shi)現高結(jie)合(he)(he)(he)(he)力的(de)冶(ye)金(jin)復(fu)合(he)(he)(he)(he)管(guan)(guan)。雙金(jin)屬(shu)壓熔錨合(he)(he)(he)(he)冶(ye)金(jin)復(fu)合(he)(he)(he)(he)不銹鋼管(guan)(guan)的(de)基(ji)管(guan)(guan)和內管(guan)(guan)之間結(jie)合(he)(he)(he)(he)強度可超過210MPa,是無縫隙、冶(ye)金(jin)級的(de)整體金(jin)屬(shu)復(fu)合(he)(he)(he)(he)方法。