冶金復合不銹鋼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(xin)鑄造法
這是(shi)在熔(rong)融金(jin)屬與固體(ti)金(jin)屬相互作用基礎(chu)上(shang)獲得(de)結合方(fang)法。特點(dian)是(shi)結晶(jing)細(xi)密,機(ji)(ji)械性能好,結合面緊(jin)密,但內表(biao)面質量較差,且限制內襯(chen)金(jin)屬熔(rong)點(dian)必(bi)須(xu)低于基材熔(rong)點(dian)。國內代表(biao)廠家是(shi)新興鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)(guan)。采用該方(fang)法生(sheng)產(chan)復合不銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)工藝流程為(wei):某層(或各(ge)層)金(jin)屬的(de)熔(rong)化→空心(xin)復合不銹鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)坯(pi)的(de)離心(xin)澆鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)→管(guan)(guan)(guan)(guan)坯(pi)的(de)機(ji)(ji)械加工→擠壓機(ji)(ji)、周期式軋管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)、連續式軋管(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)(ji)生(sheng)產(chan)半(ban)成品管(guan)(guan)(guan)(guan)或成品管(guan)(guan)(guan)(guan)→復合鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)熱處理→冷(leng)(leng)軋或冷(leng)(leng)拔(必(bi)要時)。離心(xin)澆鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)是(shi)向(xiang)旋轉的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)模中(zhong)依次澆鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)各(ge)層金(jin)屬,或者將熔(rong)化的(de)覆層金(jin)屬澆鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)到經(jing)加工并(bing)預(yu)熱到給定溫度的(de)基層金(jin)屬上(shang),見圖(tu)(tu)8-36。目前,利用離心(xin)澆鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)生(sheng)產(chan)的(de)復合鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan),其(qi)規(gui)格范圍(wei)在Φ(80~900)mmx(10~250)mm之間。如果與熱冷(leng)(leng)變形(xing)相配(pei)合,可以生(sheng)產(chan)外徑為(wei)φ6~550mm,壁(bi)厚1mm的(de)復合鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)(guan),見圖(tu)(tu)8-37。
2. 擠(ji)壓/軋(ya)制熱(re)加(jia)工法
這種方法是(shi)固態金屬通過熱塑性變形而獲(huo)得結合(he)(he)的(de)方法,采(cai)用(yong)熱塑性變形法生(sheng)產(chan)復(fu)(fu)合(he)(he)不銹鋼管(guan)的(de)工(gong)藝(yi)流程為:在自動軋管(guan)機(ji)(ji)、周期式軋管(guan)機(ji)(ji)或(huo)擠壓機(ji)(ji)/冷(leng)軋機(ji)(ji)上。工(gong)藝(yi)流程是(shi):分別生(sheng)產(chan)內(nei)層管(guan)和(he)外(wai)層管(guan)(或(huo)離心澆鑄(zhu)的(de)復(fu)(fu)合(he)(he)管(guan)坯)→用(yong)機(ji)(ji)械加工(gong)或(huo)化(hua)學(xue)法處理待復(fu)(fu)合(he)(he)表面→配裝→兩端焊(han)接密封→雙層管(guan)坯加熱→軋機(ji)(ji)、擠壓機(ji)(ji)上進行熱塑性變形→冷(leng)軋或(huo)冷(leng)拔(必要時)。
軋(ya)制(zhi)(zhi)是(shi)一種(zhong)傳統的(de)制(zhi)(zhi)備復合(he)金屬(shu)的(de)方法。熱軋(ya)復合(he)實質上(shang)屬(shu)于壓力(li)焊,如果變(bian)形量足(zu)夠大,軋(ya)輥施加的(de)壓力(li)就會破壞金屬(shu)表(biao)(biao)面(mian)的(de)氧化膜,使(shi)(shi)表(biao)(biao)面(mian)達到(dao)原子接(jie)觸,從(cong)而使(shi)(shi)兩表(biao)(biao)面(mian)焊在一起。軋(ya)制(zhi)(zhi)的(de)優點是(shi)生產率高、質量好、成本(ben)低,并可大量節省金屬(shu)材料(liao)的(de)損耗,因此是(shi)目前應用較為廣泛的(de)復合(he)材料(liao)生產技術。
用擠壓機生(sheng)產復(fu)合管(guan)時,當擠壓坯料截面(mian)縮減到10:1時,高的擠壓壓力(li)和溫(wen)度會在界面(mian)處產生(sheng)“壓力(li)鍛”的焊(han)接效應,促進界面(mian)間的快速(su)擴(kuo)散(san)和廣(guang)泛結(jie)合,成品為冶金(jin)結(jie)合的復(fu)合擠壓管(guan)。
3. 復合(he)鋼(gang)板(ban)焊(han)接法
這是目前(qian)制(zhi)造直徑大于(yu)300mm以上石(shi)油天(tian)然氣輸(shu)送(song)管(guan)(guan)道用復(fu)合鋼管(guan)(guan)的(de)主要方法。它(ta)先將兩種(zhong)不(bu)同材質的(de)板坯用超大功(gong)率熱(re)軋機進(jin)(jin)行(xing)熱(re)復(fu)合,然后用UO工藝(yi)卷成管(guan)(guan)坯,再進(jin)(jin)行(xing)縱縫(feng)焊接。采用這種(zhong)方法生產復(fu)合鋼管(guan)(guan)的(de)工藝(yi)流程為(wei):
熱(re)軋板(ban)坯→用機械或化學法處(chu)理二層板(ban)坯待復合表(biao)面→組(zu)成雙層板(ban)進行熱(re)軋復合→UO成形管坯→縱縫焊接(jie)→擴管→熱(re)處(chu)理。
4.冷加(jia)工擴(kuo)散(san)退火法
這種(zhong)方法與熱加工(gong)方法最大(da)的(de)(de)不同(tong)是(shi):首先將(jiang)不同(tong)材質的(de)(de)管(guan)坯(pi)分別制(zhi)成冷(leng)軋或冷(leng)拔無(wu)縫管(guan),其(qi)次在(zai)內層管(guan)坯(pi)的(de)(de)外側纏繞一層特制(zhi)的(de)(de)低(di)熔點中(zhong)間層薄帶,經冷(leng)拔后,再進行高溫擴散(san)退火,它的(de)(de)工(gong)藝流(liu)程如下:
冷(leng)(leng)軋與(yu)冷(leng)(leng)拔制成內層(ceng)管(guan)與(yu)外層(ceng)管(guan)→用機(ji)械或化學法(fa)處理待復合管(guan)的(de)接觸表面→在內層(ceng)管(guan)的(de)外側螺旋式纏繞(rao)低(di)熔(rong)點金屬帶→配管(guan)→冷(leng)(leng)拔或冷(leng)(leng)軋→擴散退火→冷(leng)(leng)軋或冷(leng)(leng)拔(必要)。
5. 粉末法
粉(fen)末冶金法制(zhi)造復(fu)合鋼管(guan)的(de)工藝(yi),其工藝(yi)流程如(ru)下:真空感應爐熔(rong)煉、氣體霧化制(zhi)粉(fen)→分級→粉(fen)末充填→冷(leng)(或(huo)熱(re)(re))等靜壓→坯料加熱(re)(re)→熱(re)(re)擠壓。該工藝(yi)最早由日(ri)本山陽特殊鋼公(gong)司(si)和日(ri)本新日(ri)鐵公(gong)司(si)等開發。
6. 雙金屬壓熔錨合(he)冶金復合(he)
浙江(jiang)至(zhi)德鋼業有限公(gong)司(si)開發的(de)雙金(jin)(jin)(jin)屬(shu)壓(ya)熔(rong)錨合(he)(he)冶金(jin)(jin)(jin)復合(he)(he)管(guan)(guan),是通過高溫高壓(ya)同(tong)時作(zuo)用,基(ji)管(guan)(guan)、內(nei)管(guan)(guan)材料(liao)接(jie)觸界(jie)面(mian)的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)熔(rong)融液態化(hua),之(zhi)后兩種金(jin)(jin)(jin)屬(shu)材料(liao)液相經過混合(he)(he)凝固產(chan)生金(jin)(jin)(jin)屬(shu)鍵結合(he)(he)和新的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)相態組織,最終(zhong)實現高結合(he)(he)力(li)的(de)冶金(jin)(jin)(jin)復合(he)(he)管(guan)(guan)。雙金(jin)(jin)(jin)屬(shu)壓(ya)熔(rong)錨合(he)(he)冶金(jin)(jin)(jin)復合(he)(he)不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)的(de)基(ji)管(guan)(guan)和內(nei)管(guan)(guan)之(zhi)間結合(he)(he)強(qiang)度可超過210MPa,是無縫(feng)隙、冶金(jin)(jin)(jin)級的(de)整體金(jin)(jin)(jin)屬(shu)復合(he)(he)方法(fa)。