[发明专利]一种双金属机械复合耐磨钢管及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双金属机械复合耐磨钢管及其生产方法，属于金属机械复合加工领域。

背景技术

目前应用的耐磨钢管材料主要分为以下几种：

1)中高碳碳素结构钢材料(GB/T699-1999)；

中高碳碳素结构钢主要有45、50、55、60、65、40Mn、45Mn、50Mn等材质。中高碳碳素结构钢钢管经内孔超音频或高频感应加热淬火，内表面淬硬层硬度可达HRC55-60，具有一定的耐磨性能，主要用于制造普通耐磨钢管，在输送混凝土、泥浆、矿渣等介质时使用，但使用寿命短，安全性较差，以输送混凝土为例使用寿命一般只有0.8-1.2万方，性价比不高。

2)中高碳合金结构钢材料(GB/T3077-1999)；

中高碳合金结构钢材料主要有45Mn2、50Mn2、55Mn2、65Mn2等材质，此类型材质的耐磨钢管是近几年兴起并逐渐推广的较新型的耐磨钢管材料，该类材料经内表面超音频或高频感应加热淬火，内表面淬硬层硬度可达HRC55-HRC65，具有良好的耐磨性能，使用方向与中高碳碳素结构钢基本相同，使用寿命有较大的提高，以45Mn2材质耐磨钢管为例输送混凝土时的使用寿命为2-3万方，65Mn2材质的耐磨钢管使用寿命可达3-5万方，性价比良好。

3)高铬铸铁材料；

高铬铸铁材料目前用于耐磨钢管，主要以铸态管型式使用，铸态高铬铸铁钢管经热处理后硬度较高，表面硬度可达HRC50-HRC60，由于碳化物浓度高此类材质的耐磨钢管具有很好的耐磨性能，但由于材料冲击性能较差，在普遍具有的压力输送工况下安全性能较差，限制了其使用范围。

4)陶瓷材料

陶瓷材料用于耐磨钢管领域一般通过热喷涂或自漫延法获得，通过上述方法使普通钢管内表面覆盖一层坚硬、耐磨的氧化物涂层，涂层硬度极高可达HV1000-HV2000，耐磨性能极好，但该涂层结合力不高，很容易脱落，至使其使用范围造成很大局限。

5)双金属复合钢管

双金属复合钢管主要型式为机械复合，这种钢管一般外层为普通低碳钢，内层为中高碳碳素结构钢或中高碳合金结构钢，这种结构型式由于外层为普通低碳钢，内孔热处理后不影响其冲击韧性，外层作为支撑层的基本功能仍能很好保持，该型式基本解决了冲击韧性的问题，从根本上解决了耐磨钢管在压力脉动工况下的安全性问题，但是由于复层(耐磨层)的材质原因其耐磨性能及耐腐蚀性能还存在一定的问题，以输送混凝土为例使用寿命最高为3-5万方，仍不理想。

耐磨钢管通常都在较高输送压力、较高的脉动冲击压力、严重的磨粒磨损条件及易腐蚀环境工况下运行，因此，要求耐磨钢管材料须具备下述特点：

1)必须可以充分淬硬，具有较高的硬度和耐磨性；

2)必须具有较高的疲劳强度、特别是工作面具有较高的疲劳强度；

3)在承受冲击载荷情况下耐磨钢管具备较大的抗冲击能力；

4)耐磨钢管具备较好的耐腐蚀性能对提高其使用寿命极为有利；

但是，对于同一种材料而言，硬度、耐磨性和韧性、抗冲击能力是相互矛盾的，要求足够高的硬度、强度和耐磨性必然会以降低材料的韧性和抗冲击性能为代价。虽然用超音频或高频感应加热淬火能控制淬硬层厚度，让未完全淬硬部分保持一定的韧性，能使材料的整体性能有所改善；用普通机械复合的方法让外层普通低碳钢材料作为支撑层，解决了压力、压力脉动工况下的安全性问题；但仍达不到耐磨钢管的理想要求。如何保证在足够的硬度、耐磨性、疲劳强度下不降低材料的冲击韧性，同时又保证工作面具有较高耐腐蚀性能，正是目前迫待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型双金属机械复合耐磨钢管材料及其生产工艺。其特点在于：用普通低碳钢或低合金高强度钢钢管作为外层，用高碳铬轴承钢材料(GB/T18254-2002)钢管作为内层，通过冷拔、热拔(温拔)、冷轧、旋压、热装、冷装、顶压等手段使内、外层钢管紧密贴合，从而得到一种耐磨性能优良、抗冲击载荷能力较强、具有一定耐腐蚀性能、在压力脉动工况下安全性能很高的双金属机械复合耐磨钢管材料。

本发明的目的由以下技术措施实现：

双金属机械复合耐磨钢管包括外层和内层，外层为基层和内层为复层，基层与复层之间采用机械复合。

复层为轴承钢，基层为低碳钢或低合金钢。

双金属机械复合为冷拔、热拔、冷轧、旋压、热装、冷装和顶压中的至少一种。

双金属机械复合耐磨钢管的方法包括以下步骤；

(1)选材