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雙金屬不銹鋼復(fù)合管能實現(xiàn)材料的優(yōu)勢互補,節(jié)省合金元素,降低工程費用,在保證原基管各項性能的基礎(chǔ)上,提高了管道的耐腐蝕性、耐磨性,延長了管道的使用壽命,是純不銹鋼管、銅管或其他耐腐蝕性合金管的替代產(chǎn)品。由于復(fù)合鋼管具有優(yōu)良的綜合性能,因此自20世紀(jì)60年代起,日、美、德、英和等都很重視復(fù)合鋼管的開發(fā)及使用,從生產(chǎn)工藝、使用性能、檢驗方法等方面進行了大量的研究。目前雙金屬復(fù)合鋼管的生產(chǎn)工藝已日趨完善,日本、美國、英國、瑞典、德國等處于好水平。復(fù)合管已經(jīng)在腐蝕性較強的石油、石化企業(yè)、核工業(yè)以及、食品加工等領(lǐng)域獲得廣泛認同,也可通過內(nèi)層復(fù)合耐磨金屬,從而滿足電廠粉煤、礦山礦粉和尾礦漿輸送等高磨損工作環(huán)境的要求。而起步較晚,技術(shù)水平相對落后。復(fù)合管是近10年發(fā)展較快的一種工程管道,品種、功能繁多,性能優(yōu)越,形成了比較成熟的工藝技術(shù),并且已經(jīng)投產(chǎn)。主要的工藝方法很多比如熱軋復(fù)合方法、熱擠壓復(fù)合法、鑄造復(fù)合方法、焊接復(fù)合方法、組合式雙金屬復(fù)合管生產(chǎn)方法、激光包覆法等。在技術(shù)開發(fā)方面日本后來居上。據(jù)文獻報道,日本在80年代初就陸續(xù)研制和開發(fā)了多種復(fù)合工藝。其中典型的熱軋或熱軋加冷成型工藝可以實現(xiàn)包覆材料與基材界面的冶金結(jié)合,質(zhì)量優(yōu)良。其產(chǎn)品廣泛用于石油化工、化工行業(yè)、石油及天然氣工業(yè)等。
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熱擠壓一般是針對雙金屬管坯進行的,稱為復(fù)合擠壓(coextrude)。復(fù)合擠壓目前是生產(chǎn)不銹鋼和高鎳合金無縫不銹鋼復(fù)合管的好方法,日本制鋼所利用這種方法生產(chǎn)8in(203.2mm)以下的雙金屬復(fù)合管。它是將兩種以上的金屬組成的一大直徑復(fù)合坯料加熱到1200℃左右,然后擠過由模具和芯軸形成的環(huán)狀空間。當(dāng)擠壓坯料截面縮減到10:1時,高的擠壓壓力和溫度會在界面處產(chǎn)生“壓力焊”的焊接效應(yīng),促進界面間的快速擴散和廣泛結(jié)合,實現(xiàn)界面的冶金結(jié)合。擠壓前的復(fù)合管坯制造方法有三種:由鍛造坯料通過熱穿孔和放大擠壓獲得;直接離心旋鑄;用耐蝕粉末顆粒。也有內(nèi)外兩種金屬原材料均采用粉末的,稱為“nuval”工藝,可以開發(fā)新型合金,但粉末制備成本太高。
外減徑型,即:仍采用兩種材質(zhì)的無縫管相互穿套,對外層管進行減徑拉拔或軋制,使內(nèi)管與外管緊密結(jié)合,形成雙金屬復(fù)合無縫管。以上兩種工藝生產(chǎn)的金屬復(fù)合無縫管的不足之處在于:生產(chǎn)成本高昂,內(nèi)外管均必須采用現(xiàn)成的熱軋或冷拔無縫管,加上其后的內(nèi)漲或減徑工序使其制造成本大幅度上升;以上兩種類型的無縫管并非完全意義上的金屬復(fù)合,兩層金屬相互間并無冶金熔合,在受軸向力的情況下內(nèi)外兩層金屬難以傳遞和均衡外力,在需要熱傳遞的應(yīng)用領(lǐng)域,由于內(nèi)外兩層金屬間存在間隙,熱阻必將大幅度增加。熱成型制造工藝包括熱軋和熱擠壓兩種方法,前者主要適用于有縫復(fù)合管的生產(chǎn),后者適用于無縫復(fù)合管的生產(chǎn)。軋制是一種傳統(tǒng)的制備復(fù)合金屬的方法。熱軋復(fù)合實質(zhì)上屬于壓力焊,如果變形量足夠大,軋輥施加的壓力就會破壞金屬表面的氧化膜,使表面達到原子接觸,從而使兩表面焊在一起。軋制的優(yōu)缺點分別為:優(yōu)點:生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、成本低,并可大量節(jié)省金屬材料的損耗,因此是目前應(yīng)用極為廣泛的復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)。軋制結(jié)合的復(fù)合板占復(fù)合板總產(chǎn)量的90%,而且經(jīng)常應(yīng)用于壁厚小于32mm的管材的加工。缺點:投資大,而且很多材料組合不能通過軋制復(fù)合實現(xiàn)。目前應(yīng)用廣泛的還是利用軋制工藝進行碳鋼、不銹鋼復(fù)合管的制造。
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