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. 離心鑄造法
這(zhe)是在(zai)(zai)熔融金(jin)屬與固體金(jin)屬相互作(zuo)用(yong)基(ji)礎上(shang)獲得結合(he)(he)方(fang)法。特點(dian)是結晶細(xi)密(mi),機(ji)械性(xing)能好(hao),結合(he)(he)面(mian)緊密(mi),但(dan)內表(biao)面(mian)質(zhi)量較(jiao)差(cha),且限制內襯金(jin)屬熔點(dian)必須低于基(ji)材(cai)熔點(dian)。國內代表(biao)廠(chang)家是新興鑄(zhu)(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)。采用(yong)該方(fang)法生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)復(fu)合(he)(he)不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)工藝(yi)流程為:某(mou)層(ceng)(ceng)(ceng)(或(huo)各層(ceng)(ceng)(ceng))金(jin)屬的(de)(de)(de)熔化→空(kong)心復(fu)合(he)(he)不銹(xiu)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)離心澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)→管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)坯(pi)的(de)(de)(de)機(ji)械加工→擠(ji)壓機(ji)、周期式(shi)軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)、連續式(shi)軋(ya)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)機(ji)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)半成品(pin)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)或(huo)成品(pin)管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)→復(fu)合(he)(he)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan)的(de)(de)(de)熱(re)(re)處理→冷軋(ya)或(huo)冷拔(必要時)。離心澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)是向旋轉的(de)(de)(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)模中依次澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)各層(ceng)(ceng)(ceng)金(jin)屬,或(huo)者將(jiang)熔化的(de)(de)(de)覆層(ceng)(ceng)(ceng)金(jin)屬澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)到經加工并預(yu)熱(re)(re)到給定溫度(du)的(de)(de)(de)基(ji)層(ceng)(ceng)(ceng)金(jin)屬上(shang),見(jian)圖8-36。目前(qian),利用(yong)離心澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)的(de)(de)(de)復(fu)合(he)(he)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan),其規格范圍在(zai)(zai)Φ(80~900)mmx(10~250)mm之間(jian)。如(ru)果(guo)與熱(re)(re)冷變形相配合(he)(he),可以生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)外徑為φ6~550mm,壁厚1mm的(de)(de)(de)復(fu)合(he)(he)鋼管(guan)(guan)(guan)(guan)(guan),見(jian)圖8-37。
2. 擠壓/軋制熱加工法(fa)
這種方(fang)法是固態金屬(shu)通(tong)過熱塑性變形(xing)而獲得結合的方(fang)法,采用熱塑性變形(xing)法生產(chan)(chan)復合不銹鋼管(guan)(guan)(guan)的工(gong)藝流程為:在自動(dong)軋管(guan)(guan)(guan)機(ji)、周(zhou)期式軋管(guan)(guan)(guan)機(ji)或(huo)擠壓(ya)機(ji)/冷(leng)軋機(ji)上(shang)。工(gong)藝流程是:分別生產(chan)(chan)內(nei)層(ceng)管(guan)(guan)(guan)和外層(ceng)管(guan)(guan)(guan)(或(huo)離心(xin)澆(jiao)鑄的復合管(guan)(guan)(guan)坯(pi))→用機(ji)械加(jia)工(gong)或(huo)化學法處理待復合表面→配(pei)裝(zhuang)→兩端焊接(jie)密封→雙層(ceng)管(guan)(guan)(guan)坯(pi)加(jia)熱→軋機(ji)、擠壓(ya)機(ji)上(shang)進行(xing)熱塑性變形(xing)→冷(leng)軋或(huo)冷(leng)拔(必要時(shi))。
軋制是一(yi)(yi)種傳統的制備復合(he)金屬(shu)的方法。熱軋復合(he)實質上屬(shu)于(yu)壓力焊(han),如果變形量足(zu)夠大,軋輥施加的壓力就(jiu)會破壞金屬(shu)表(biao)面的氧(yang)化膜,使表(biao)面達到原子接(jie)觸,從而使兩(liang)表(biao)面焊(han)在一(yi)(yi)起(qi)。軋制的優點是生產率高、質量好、成本低(di),并可大量節(jie)省(sheng)金屬(shu)材(cai)料的損(sun)耗,因此是目前(qian)應用較為(wei)廣泛的復合(he)材(cai)料生產技術。
用(yong)擠(ji)壓(ya)機生產(chan)復合(he)管時(shi),當(dang)擠(ji)壓(ya)坯料截面(mian)縮減到10:1時(shi),高的(de)擠(ji)壓(ya)壓(ya)力和(he)溫度會在界面(mian)處產(chan)生“壓(ya)力鍛(duan)”的(de)焊接效應,促進(jin)界面(mian)間(jian)的(de)快速擴散和(he)廣泛結合(he),成品為冶金結合(he)的(de)復合(he)擠(ji)壓(ya)管。
3. 復合鋼(gang)板焊(han)接法
這(zhe)是目前制造(zao)直(zhi)徑大于(yu)300mm以上石油(you)天然(ran)氣輸送(song)管(guan)(guan)道用(yong)復(fu)合(he)鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)主(zhu)要方(fang)法(fa)。它先將兩種(zhong)不同材(cai)質的(de)(de)板坯用(yong)超大功(gong)率熱(re)軋(ya)機進行(xing)(xing)熱(re)復(fu)合(he),然(ran)后用(yong)UO工藝卷成(cheng)管(guan)(guan)坯,再進行(xing)(xing)縱縫焊(han)接。采用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)生產復(fu)合(he)鋼(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)工藝流(liu)程為:
熱(re)軋板坯(pi)→用機械或(huo)化學法處理(li)二層板坯(pi)待復合表(biao)面→組成雙層板進行熱(re)軋復合→UO成形管(guan)坯(pi)→縱縫(feng)焊接→擴管(guan)→熱(re)處理(li)。
4.冷加(jia)工擴(kuo)散退(tui)火法(fa)
這種(zhong)方法與熱(re)加工方法最大(da)的(de)不(bu)同是:首先將不(bu)同材(cai)質的(de)管(guan)坯分別制(zhi)成冷軋或冷拔(ba)無縫管(guan),其(qi)次(ci)在(zai)內層管(guan)坯的(de)外側纏繞(rao)一(yi)層特制(zhi)的(de)低熔(rong)點(dian)中間層薄帶(dai),經冷拔(ba)后,再進行高溫擴散退(tui)火,它的(de)工藝流(liu)程如(ru)下:
冷(leng)(leng)(leng)(leng)軋(ya)與冷(leng)(leng)(leng)(leng)拔(ba)制(zhi)成(cheng)內層管(guan)與外層管(guan)→用機械或(huo)化(hua)學法處理(li)待復合管(guan)的接觸表面(mian)→在內層管(guan)的外側螺旋式纏繞(rao)低熔點金(jin)屬帶→配管(guan)→冷(leng)(leng)(leng)(leng)拔(ba)或(huo)冷(leng)(leng)(leng)(leng)軋(ya)→擴散(san)退火→冷(leng)(leng)(leng)(leng)軋(ya)或(huo)冷(leng)(leng)(leng)(leng)拔(ba)(必要(yao))。
5. 粉末法
粉(fen)末冶金(jin)法制造(zao)復合(he)鋼管的工(gong)(gong)藝(yi),其工(gong)(gong)藝(yi)流程如下:真空(kong)感應(ying)爐熔煉、氣體(ti)霧化制粉(fen)→分級→粉(fen)末充填→冷(或熱(re)(re))等靜壓→坯(pi)料加(jia)熱(re)(re)→熱(re)(re)擠(ji)壓。該(gai)工(gong)(gong)藝(yi)最早由日(ri)(ri)本山(shan)陽特殊(shu)鋼公司和(he)日(ri)(ri)本新日(ri)(ri)鐵公司等開發。
6. 雙金屬壓熔錨(mao)合(he)冶金復合(he)
浙江至德鋼業有限(xian)公司開發的(de)雙金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)壓(ya)熔錨合冶(ye)(ye)金復(fu)合管(guan)(guan),是通過高(gao)溫高(gao)壓(ya)同時(shi)作(zuo)用,基管(guan)(guan)、內管(guan)(guan)材料接觸界面的(de)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)熔融液態化,之(zhi)后兩種金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)材料液相經過混合凝固產生金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)鍵結(jie)合和新的(de)金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)相態組織,最(zui)終實(shi)現高(gao)結(jie)合力(li)的(de)冶(ye)(ye)金復(fu)合管(guan)(guan)。雙金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)壓(ya)熔錨合冶(ye)(ye)金復(fu)合不銹鋼管(guan)(guan)的(de)基管(guan)(guan)和內管(guan)(guan)之(zhi)間結(jie)合強度(du)可超過210MPa,是無縫隙、冶(ye)(ye)金級的(de)整體金屬(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)復(fu)合方法。