[发明专利]一种离心铸造的TP310Cb/T11双金属复合管坯及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产双金属无缝锅炉钢管的原料管坯的双金属复合管的选材及生产方法，属于管坯铸造领域，尤其是一种离心铸造的双金属复合管坯及其生产方法。

背景技术

TP310Cb/T11双金属复合管是煤气化锅炉管道材料，主要用于带有腐蚀性气氛的换热器。

煤气化炉主要用于火力发电厂等热能交换要求较高的领域，由于燃烧烟煤或无烟煤中含有S等杂质，燃烧后产生SO₂等腐蚀性介质，管子的材料主要要求应能够承受高温耐腐蚀性，通常多采用高强度不锈钢，比如TP310Cb等。但是，不朽锈耐热钢的导热系数小，管道的热导率效率低，影响了整体锅炉的使用效率及能源利用率。为了在保证耐高温腐蚀的条件下，增加导热效率，采用外不朽锈耐热钢、内层低合金钢复合管子来代替单金属的不朽锈耐热钢管。TP310Cb /T11双金属复合管是外层采用TP310Cb材质，内层采用T11材质的双金属复合管，外层材料TP310Cb具有良好的耐热性及耐蚀性，可满足耐热耐腐蚀要求，内层材质T11具有较高的导热系数，可以提高换热管道的整体换热效率，节约能源，是普通TP310Cb单金属管的理想替代品。

煤气化炉用双金属复合管有较高的使用要求，需要同时保证其耐热耐蚀性及高热导率。要满足上述要求，需要双金属复合管内外层之间没有热阻，即内外层能够无间隙冶金结合，保证较低的导热系数，提高传热效率。

目前国内此种双金属的生产工艺尚属空白。国外采用的生产工艺为是首先利用机械嵌套的方法，在外层管的内表面、内层管的外表面涂抹渗透剂，然后将两种材质的钢管嵌合在一起，结合面密封抽真空， 放置到炉内高温长时间加热，通过内外层交界面的原子扩散将两者结合到一起。此种方法不会形成全部完全的冶金结合，交界面的缝隙会在内外层热量传输过程中产生较大的热阻，影响换热效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种离心铸造的双金属复合管坯及其生产方法，利用过渡层使内外层之间完全熔合，内外层结合层具有很高的结合强度高，大大缓解了内外层之间的界面应力，能使整支管子的应力分布均匀，避免内外层交界面的应力集中，从而提高了双金属管的使用寿命；同时减少了内外层热传导的热阻，提高了双金属管的热传导效率；提高了成品管的外层抗腐蚀性，方法简便，便于热处理。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种离心铸造的TP310Cb/T11双金属复合管坯，其特征在于所述双金属复合管坯包括管坯内层、管坯外层及管坯过渡层；

复合管坯内层成分的重量百分比为：C 0.05～0.15, Si 0.50～1.00, Mn 0.30～0.60, P ≤0.025, S ≤0.015, Cr 1.00～1.50, Mo 0.44～0.65，其余为Fe和杂质；

复合管坯外层成分的重量百分比为：C ≤0.03, Si ≤0.75, Mn ≤2.00, P ≤0.02, S ≤0.015, Cr 25.0～26.0, Ni 17.0～23.0,Mo 0.3～0.6, Nb 0.2～0.6,N 0.03～0.3，其余为Fe和杂质；

复合管坯过渡层成分的重量百分比为：C 0.005～0.10，Si 0.01～0.7，Mn 0.01～1.4，P 0.003～0.03，S 0.003～0.02，Cr 0.5～6.0，Mo 0.01～0.5，Ni 0.01～5.0，其余为Fe和杂质。

对上述内容作进一步限制，成型后的无缝钢管复合管内层的性能标准要求为：屈服强度≥205MPa，抗拉强度≥415MPa，延伸率≥30%。本发明中复合管外层是高Cr、Ni含量的奥氏体不锈钢，不用做固溶处理也具有良好的耐腐蚀性。

一种离心铸造的TP310Cb/T11双金属复合管坯的生产方法，其特征在于：包括以下步骤

步骤一：检测复合管坯管坯中外层、内层及过渡层选材的成分，合格后熔化管坯，准备浇注；

步骤二：先浇注外层，并控制外层钢水的凝固速度，间隔一定时间t1后，浇注过渡层，停顿一定时间t2后，浇注内层钢水；

步骤三：待内层钢水冷却后，拔管则完成双金属复合管坯材料。

对上述方法做进一步限制，浇注过渡层时，控制外层内表面温度为1250～1350℃。

对上述方法做进一步限制，浇注内层时，控制过渡层内表面温度为1450～1510℃。

对上述方法做进一步限制，t1控制在150～180秒，t2控制在10～14秒。