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(shi)在熔(rong)融金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)與固體金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)相(xiang)互作用基礎上獲得結(jie)合(he)(he)(he)(he)方法。特點(dian)是(shi)結(jie)晶(jing)細密(mi),機(ji)(ji)械性能好,結(jie)合(he)(he)(he)(he)面緊密(mi),但內(nei)表面質量較差,且限制內(nei)襯(chen)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)熔(rong)點(dian)必(bi)須低(di)于(yu)基材(cai)熔(rong)點(dian)。國(guo)內(nei)代表廠家(jia)是(shi)新興鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)管(guan)。采用該(gai)方法生(sheng)產(chan)復(fu)合(he)(he)(he)(he)不銹鋼(gang)管(guan)的工藝流程為:某層(ceng)(或各層(ceng))金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的熔(rong)化→空(kong)心(xin)(xin)復(fu)合(he)(he)(he)(he)不銹鋼(gang)管(guan)坯的離(li)心(xin)(xin)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)→管(guan)坯的機(ji)(ji)械加工→擠壓機(ji)(ji)、周期式(shi)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)、連續式(shi)軋(ya)管(guan)機(ji)(ji)生(sheng)產(chan)半成品管(guan)或成品管(guan)→復(fu)合(he)(he)(he)(he)鋼(gang)管(guan)的熱(re)處理→冷軋(ya)或冷拔(必(bi)要時)。離(li)心(xin)(xin)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)是(shi)向(xiang)旋轉的鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)模中依次澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)各層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu),或者將熔(rong)化的覆層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)到經加工并(bing)預熱(re)到給定溫度(du)的基層(ceng)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)上,見圖8-36。目前(qian),利用離(li)心(xin)(xin)澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)生(sheng)產(chan)的復(fu)合(he)(he)(he)(he)鋼(gang)管(guan),其規格范圍在Φ(80~900)mmx(10~250)mm之間。如果與熱(re)冷變形(xing)相(xiang)配合(he)(he)(he)(he),可以生(sheng)產(chan)外徑為φ6~550mm,壁厚1mm的復(fu)合(he)(he)(he)(he)鋼(gang)管(guan),見圖8-37。
2. 擠壓/軋制熱加工法
這種方法(fa)(fa)是(shi)固態金(jin)屬通過熱(re)(re)塑(su)性變形(xing)而獲(huo)得結合(he)的(de)方法(fa)(fa),采(cai)用熱(re)(re)塑(su)性變形(xing)法(fa)(fa)生產復(fu)(fu)合(he)不(bu)銹鋼(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)工藝流程為:在自(zi)動軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機、周期(qi)式軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)機或(huo)擠壓(ya)機/冷(leng)軋(ya)機上。工藝流程是(shi):分別(bie)生產內層(ceng)(ceng)管(guan)(guan)(guan)(guan)和(he)外層(ceng)(ceng)管(guan)(guan)(guan)(guan)(或(huo)離(li)心澆鑄的(de)復(fu)(fu)合(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)坯(pi))→用機械加(jia)工或(huo)化學(xue)法(fa)(fa)處理待(dai)復(fu)(fu)合(he)表面→配裝→兩(liang)端焊接(jie)密(mi)封→雙層(ceng)(ceng)管(guan)(guan)(guan)(guan)坯(pi)加(jia)熱(re)(re)→軋(ya)機、擠壓(ya)機上進行熱(re)(re)塑(su)性變形(xing)→冷(leng)軋(ya)或(huo)冷(leng)拔(必要時(shi))。
軋(ya)制是一(yi)種傳統的制備復(fu)合(he)金(jin)屬(shu)的方法。熱軋(ya)復(fu)合(he)實質(zhi)(zhi)上(shang)屬(shu)于壓力焊,如果(guo)變形(xing)量(liang)足夠大(da)(da),軋(ya)輥施加的壓力就會破壞金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)的氧化膜,使表(biao)面(mian)達到原子(zi)接觸(chu),從而(er)使兩表(biao)面(mian)焊在一(yi)起。軋(ya)制的優點是生(sheng)產率高、質(zhi)(zhi)量(liang)好、成本低,并可大(da)(da)量(liang)節(jie)省金(jin)屬(shu)材(cai)料(liao)的損耗(hao),因此(ci)是目前應用較(jiao)為廣泛的復(fu)合(he)材(cai)料(liao)生(sheng)產技術(shu)。
用擠(ji)壓(ya)(ya)機生(sheng)產復合(he)管(guan)(guan)時,當(dang)擠(ji)壓(ya)(ya)坯料截(jie)面(mian)(mian)(mian)縮減(jian)到(dao)10:1時,高的擠(ji)壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)力和溫(wen)度會在界面(mian)(mian)(mian)處產生(sheng)“壓(ya)(ya)力鍛”的焊(han)接效(xiao)應,促(cu)進界面(mian)(mian)(mian)間的快速擴(kuo)散和廣泛結合(he),成品為冶金結合(he)的復合(he)擠(ji)壓(ya)(ya)管(guan)(guan)。
3. 復合鋼板焊接法(fa)
這是目前(qian)制造直(zhi)徑大于300mm以上石油天然氣輸(shu)送管道用復合(he)(he)鋼管的主(zhu)要方法(fa)。它先將兩種(zhong)不同材質的板坯(pi)用超大功率熱(re)軋機進行熱(re)復合(he)(he),然后用UO工藝卷(juan)成管坯(pi),再進行縱縫焊接。采用這種(zhong)方法(fa)生產復合(he)(he)鋼管的工藝流(liu)程(cheng)為(wei):
熱軋板(ban)(ban)坯→用機械或化學(xue)法(fa)處理(li)二層板(ban)(ban)坯待(dai)復合表(biao)面→組(zu)成(cheng)(cheng)雙(shuang)層板(ban)(ban)進行熱軋復合→UO成(cheng)(cheng)形管(guan)坯→縱縫焊接→擴管(guan)→熱處理(li)。
4.冷加工擴(kuo)散退火法
這(zhe)種(zhong)方(fang)法與熱加工方(fang)法最大的不同(tong)是:首先(xian)將不同(tong)材質的管坯分別制成冷(leng)軋(ya)或冷(leng)拔(ba)無縫管,其次在內層(ceng)管坯的外側(ce)纏(chan)繞一層(ceng)特(te)制的低熔點中(zhong)間層(ceng)薄帶,經冷(leng)拔(ba)后,再進行(xing)高溫擴散退(tui)火,它的工藝(yi)流程如下:
冷(leng)(leng)軋與(yu)冷(leng)(leng)拔制成內層(ceng)管(guan)與(yu)外(wai)層(ceng)管(guan)→用機(ji)械或(huo)化學(xue)法處(chu)理待(dai)復合管(guan)的(de)接(jie)觸表面→在內層(ceng)管(guan)的(de)外(wai)側螺旋式纏繞低(di)熔點金屬帶→配管(guan)→冷(leng)(leng)拔或(huo)冷(leng)(leng)軋→擴散退火→冷(leng)(leng)軋或(huo)冷(leng)(leng)拔(必要)。
5. 粉末(mo)法
粉末冶金法(fa)制造復(fu)合鋼(gang)管的工藝,其(qi)工藝流程如下:真空感應爐熔煉、氣體霧化(hua)制粉→分級→粉末充填→冷(或熱(re))等(deng)(deng)靜壓→坯料加熱(re)→熱(re)擠(ji)壓。該工藝最早由日本山(shan)陽特殊(shu)鋼(gang)公(gong)司和日本新日鐵公(gong)司等(deng)(deng)開發。
6. 雙金屬壓熔錨(mao)合冶金復合
浙江至德(de)鋼業(ye)有限公司開發(fa)的(de)雙金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)壓熔錨合(he)(he)(he)冶(ye)(ye)金(jin)(jin)復(fu)合(he)(he)(he)管(guan)(guan)(guan)(guan),是(shi)通過(guo)高溫高壓同時作用(yong),基管(guan)(guan)(guan)(guan)、內管(guan)(guan)(guan)(guan)材(cai)料(liao)接觸界(jie)面的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)熔融液(ye)態化(hua),之后兩(liang)種(zhong)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)材(cai)料(liao)液(ye)相(xiang)經過(guo)混合(he)(he)(he)凝(ning)固產(chan)生金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)鍵結合(he)(he)(he)和新的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)相(xiang)態組織,最(zui)終實現高結合(he)(he)(he)力的(de)冶(ye)(ye)金(jin)(jin)復(fu)合(he)(he)(he)管(guan)(guan)(guan)(guan)。雙金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)壓熔錨合(he)(he)(he)冶(ye)(ye)金(jin)(jin)復(fu)合(he)(he)(he)不銹鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)基管(guan)(guan)(guan)(guan)和內管(guan)(guan)(guan)(guan)之間(jian)結合(he)(he)(he)強度可超過(guo)210MPa,是(shi)無縫隙、冶(ye)(ye)金(jin)(jin)級(ji)的(de)整體金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)復(fu)合(he)(he)(he)方(fang)法。