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(li)心鑄造法
這是(shi)(shi)在熔(rong)融金屬(shu)與(yu)固體金屬(shu)相互作(zuo)用(yong)基礎上獲得結合方法。特(te)點(dian)是(shi)(shi)結晶細(xi)密(mi),機械性能好,結合面緊密(mi),但內表(biao)(biao)面質量較差,且限(xian)制內襯金屬(shu)熔(rong)點(dian)必須低于基材熔(rong)點(dian)。國(guo)內代表(biao)(biao)廠家是(shi)(shi)新(xin)興(xing)鑄管(guan)(guan)(guan)。采用(yong)該方法生(sheng)(sheng)產(chan)復(fu)(fu)(fu)合不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)工(gong)藝流程(cheng)為(wei):某層(ceng)(ceng)(或各(ge)層(ceng)(ceng))金屬(shu)的(de)(de)熔(rong)化(hua)→空心復(fu)(fu)(fu)合不銹鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)離心澆(jiao)鑄→管(guan)(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)機械加工(gong)→擠壓(ya)機、周期式軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機、連續(xu)式軋(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)(guan)機生(sheng)(sheng)產(chan)半成品管(guan)(guan)(guan)或成品管(guan)(guan)(guan)→復(fu)(fu)(fu)合鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan)的(de)(de)熱處理→冷軋(ya)(ya)(ya)或冷拔(ba)(必要(yao)時(shi))。離心澆(jiao)鑄是(shi)(shi)向旋轉的(de)(de)鑄模中依次(ci)澆(jiao)鑄各(ge)層(ceng)(ceng)金屬(shu),或者(zhe)將熔(rong)化(hua)的(de)(de)覆(fu)層(ceng)(ceng)金屬(shu)澆(jiao)鑄到經加工(gong)并預熱到給定溫(wen)度的(de)(de)基層(ceng)(ceng)金屬(shu)上,見(jian)圖(tu)8-36。目前,利用(yong)離心澆(jiao)鑄生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)復(fu)(fu)(fu)合鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan),其(qi)規格范(fan)圍在Φ(80~900)mmx(10~250)mm之(zhi)間。如果(guo)與(yu)熱冷變形相配合,可以生(sheng)(sheng)產(chan)外徑為(wei)φ6~550mm,壁厚1mm的(de)(de)復(fu)(fu)(fu)合鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)(guan),見(jian)圖(tu)8-37。
2. 擠壓/軋(ya)制熱加工法
這種方(fang)法(fa)是固態(tai)金屬通過熱(re)塑性(xing)(xing)變(bian)形而獲(huo)得(de)結(jie)合(he)的(de)方(fang)法(fa),采用(yong)熱(re)塑性(xing)(xing)變(bian)形法(fa)生產(chan)(chan)復合(he)不銹鋼管(guan)(guan)的(de)工(gong)藝流程(cheng)為:在自動軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)、周期式軋(ya)管(guan)(guan)機(ji)或擠壓機(ji)/冷(leng)軋(ya)機(ji)上。工(gong)藝流程(cheng)是:分別生產(chan)(chan)內(nei)層(ceng)管(guan)(guan)和外層(ceng)管(guan)(guan)(或離(li)心澆(jiao)鑄(zhu)的(de)復合(he)管(guan)(guan)坯)→用(yong)機(ji)械加(jia)工(gong)或化學法(fa)處理(li)待復合(he)表面→配裝→兩端焊接(jie)密封→雙(shuang)層(ceng)管(guan)(guan)坯加(jia)熱(re)→軋(ya)機(ji)、擠壓機(ji)上進行(xing)熱(re)塑性(xing)(xing)變(bian)形→冷(leng)軋(ya)或冷(leng)拔(必要時)。
軋(ya)(ya)制(zhi)是(shi)一種傳(chuan)統(tong)的制(zhi)備復(fu)合金(jin)屬(shu)的方法。熱軋(ya)(ya)復(fu)合實質(zhi)上屬(shu)于壓(ya)(ya)力(li)焊,如果變形量足夠大(da),軋(ya)(ya)輥施加的壓(ya)(ya)力(li)就會破壞金(jin)屬(shu)表面的氧(yang)化(hua)膜,使表面達到(dao)原子接觸,從而(er)使兩表面焊在一起。軋(ya)(ya)制(zhi)的優(you)點是(shi)生產(chan)率高、質(zhi)量好、成本低(di),并可大(da)量節省金(jin)屬(shu)材料(liao)的損耗,因(yin)此是(shi)目前應(ying)用較(jiao)為廣(guang)泛的復(fu)合材料(liao)生產(chan)技術。
用擠(ji)壓(ya)(ya)機(ji)生產復(fu)合管(guan)時,當擠(ji)壓(ya)(ya)坯料(liao)截(jie)面縮減到(dao)10:1時,高的(de)擠(ji)壓(ya)(ya)壓(ya)(ya)力和溫度會(hui)在界面處(chu)產生“壓(ya)(ya)力鍛(duan)”的(de)焊接(jie)效應,促進界面間的(de)快速擴散(san)和廣(guang)泛結合,成品為冶金結合的(de)復(fu)合擠(ji)壓(ya)(ya)管(guan)。
3. 復合鋼(gang)板焊接法(fa)
這(zhe)(zhe)是目前制造直(zhi)徑(jing)大于(yu)300mm以上石油天然氣輸送管(guan)道用(yong)復合(he)鋼(gang)管(guan)的(de)主要方法(fa)。它先將兩種(zhong)不(bu)同材質的(de)板坯(pi)用(yong)超大功率熱(re)(re)軋(ya)機進(jin)行(xing)(xing)熱(re)(re)復合(he),然后用(yong)UO工藝卷成(cheng)管(guan)坯(pi),再(zai)進(jin)行(xing)(xing)縱(zong)縫焊(han)接(jie)。采用(yong)這(zhe)(zhe)種(zhong)方法(fa)生產復合(he)鋼(gang)管(guan)的(de)工藝流程(cheng)為:
熱軋板(ban)坯→用機械或化學法處(chu)理二層(ceng)板(ban)坯待復(fu)合表面→組成(cheng)雙層(ceng)板(ban)進行(xing)熱軋復(fu)合→UO成(cheng)形管坯→縱縫(feng)焊接→擴管→熱處(chu)理。
4.冷加工擴散退火法
這(zhe)種方法與熱加(jia)工(gong)方法最(zui)大(da)的(de)(de)不(bu)(bu)同是:首先將不(bu)(bu)同材質的(de)(de)管坯(pi)分別(bie)制成冷(leng)(leng)軋或冷(leng)(leng)拔無(wu)縫管,其次在內層(ceng)管坯(pi)的(de)(de)外側纏繞一層(ceng)特制的(de)(de)低熔點中間層(ceng)薄帶,經冷(leng)(leng)拔后,再進行高溫擴散退火(huo),它的(de)(de)工(gong)藝流程如下(xia):
冷軋(ya)(ya)與冷拔制(zhi)成內層(ceng)(ceng)管(guan)(guan)與外層(ceng)(ceng)管(guan)(guan)→用機械或(huo)化學法(fa)處(chu)理待復合管(guan)(guan)的接觸(chu)表面→在內層(ceng)(ceng)管(guan)(guan)的外側(ce)螺旋式纏繞(rao)低熔點金屬(shu)帶(dai)→配管(guan)(guan)→冷拔或(huo)冷軋(ya)(ya)→擴散(san)退(tui)火→冷軋(ya)(ya)或(huo)冷拔(必要)。
5. 粉末法
粉末(mo)冶金法制(zhi)造復合鋼(gang)管的工(gong)藝,其工(gong)藝流程如下:真空(kong)感應爐熔煉、氣體(ti)霧化制(zhi)粉→分級→粉末(mo)充填→冷(或熱(re))等(deng)靜壓→坯料加(jia)熱(re)→熱(re)擠壓。該工(gong)藝最(zui)早(zao)由日本山陽特殊鋼(gang)公(gong)司和日本新日鐵公(gong)司等(deng)開發。
6. 雙(shuang)金屬(shu)壓熔錨合(he)冶金復合(he)
浙江至(zhi)德鋼(gang)業(ye)有限公司開發的(de)雙金(jin)(jin)(jin)屬壓(ya)熔(rong)錨(mao)合(he)(he)冶金(jin)(jin)(jin)復合(he)(he)管(guan),是通過高(gao)溫高(gao)壓(ya)同時作用,基管(guan)、內(nei)管(guan)材料(liao)接觸界面的(de)金(jin)(jin)(jin)屬熔(rong)融液態化,之(zhi)后兩種(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬材料(liao)液相(xiang)經過混合(he)(he)凝(ning)固產生(sheng)金(jin)(jin)(jin)屬鍵(jian)結合(he)(he)和(he)新的(de)金(jin)(jin)(jin)屬相(xiang)態組織,最終實現高(gao)結合(he)(he)力的(de)冶金(jin)(jin)(jin)復合(he)(he)管(guan)。雙金(jin)(jin)(jin)屬壓(ya)熔(rong)錨(mao)合(he)(he)冶金(jin)(jin)(jin)復合(he)(he)不銹鋼(gang)管(guan)的(de)基管(guan)和(he)內(nei)管(guan)之(zhi)間結合(he)(he)強(qiang)度可(ke)超過210MPa,是無縫隙、冶金(jin)(jin)(jin)級的(de)整體(ti)金(jin)(jin)(jin)屬復合(he)(he)方法。