[发明专利]真空镶套冶金复合双金属无缝管生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金复合管生产制造技术领域。

背景技术

目前，双金属管的生产工艺有很多种，常用的生产工艺主要有包覆、堆焊、爆炸焊、离心复合、复合板卷焊等，上述几种生产工艺均有其相应的不足和缺陷。比如包覆双金属管的内外层之间存在有间隙，没有实现真正的冶金结合，由于内外层金属管所使用的两种材料热膨胀系数不同，因此无法保证在受热环境下安全使用；堆焊双金属管生产效率极低，生产成本很高；爆炸焊双金属管的生产过程安全系数较低，存在很强的噪音污染，并且无法达到全面的冶金结合，内外层金属管之间的结合力小，压扁或弯曲时易产生裂纹或分层，给施工或设备制造带来困难；复合板卷焊存在有焊封，影响管子性能；离心浇注虽然可以完全冶金结合，经热挤压后可以生产冶金结合双金属无缝管，是目前生产冶金复合双金属管的新技术。但离心管坯在浇注时内层成分及尺寸不易控制，废品率较高，所以制造成本很高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种冶金结合度高、使用性能好、成品率高、生产成本低的真空镶套冶金复合双金属无缝管生产方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种真空镶套冶金复合双金属无缝管生产方法，其步骤如下：

（1）选择相应材料、尺寸的内外层金属管坯，然后将外层管坯的内表面和内层管坯的外表面进行磨削加工；

（2）将上述磨削加工后的外层管坯和内层管坯立即放置在真空状态下，然后对外层管坯进行中频感应加热；

（3）迅速将内层管坯过盈镶套进外层管坯内，将过盈镶套好的内外层管坯进行冷却，然后破真空取出；

（4）在热状态下，将内外层管坯两端加工好的坡口进行焊封；

（5）将焊封之后的内外层管坯加工成挤压管坯；

（6）将上述加工好的挤压管坯经热扩、热挤压后，加工成冶金复合双金属无缝管。

所述内层管坯的材质为低碳钢、低合金钢、不锈钢或镍基合金，所述外层管坯的材质为低碳钢、低合金钢、不锈钢或镍基合金；所述步骤（2）中的加热温度为100℃～500℃；所述步骤（3）中的冷却温度为100℃以下。

所述步骤（3）中过盈镶套的过盈量根据内外层管坯的热膨胀系数确定，当内层管坯材料的热膨胀系数大于外层管坯材料时，过盈量取最下限；当外层管坯材料的热膨胀系数大于内层管坯材料时，加大过盈量。

所述步骤（1）中还包括在内外层管坯的配合面两端车倒角。

上述步骤（3）中当外层管坯材料的热膨胀系数大于内层管坯材料时，加大过盈量，原则上增大过盈量不得超过外层的区服强度，也就是说，不得使外层产生塑性变形，这样一般最大过盈量不超过0.3～0.4mm。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明采用机械加工、过盈镶套的方法制作挤压管坯，制作过程不产生废品，大大降低了挤压管坯的制作成本，其冶金结合力能够完全满足使用要求；生产过程安全度高。

（2）采用真空条件下内外管坯过盈配合，焊封两端的交界面，然后热扩、挤压的方法生产双金属无缝管，其内外层管得结合力可达到240MPa，压扁、弯曲均不产生裂纹或分层，冶金结合度高；另外，根据内外层材料的不同，可以满足耐腐蚀、换热等苛刻工况条件，也是单金属贵重管材的替代产品。

具体实施方式

实施例1

制作304L/20g双金属无缝钢管，外层管坯304L耐腐蚀，内层管坯20g导热性能好，且节约贵重合金材料，要求冶金复合，适用于外层耐腐，且有热交换的工况。

外层管坯304L采用离心浇铸管坯，内层管坯采用20g连铸坯料。由于外层管坯304L的热膨胀系数大于内层管坯20g，经计算，最合理的过盈量为0.25～0.35mm。

内外层管坯加工好后，在1小时内，先将外层管坯放置在感应圈内，然后吊装内层管坯，做好定位；整个吊装过程，注意装配面的纯净，不得有污渍、油脂、氧化物等污染物存在；然后抽真空，待真空度达到-0.05MPa以下时，感应圈送电加热，在整个感应加热过程中采用远红外测温；当外层管坯内表面温度达到350℃以上时，内层管坯缓慢下落，方向定好后，快速套装；镶套完成后，感应圈停电冷却，当管坯温度冷却到100℃以下，内外层管坯结合牢固后，破真空，将内外层管坯从感应圈中吊出，并将内外层管坯两端交界面沟槽封焊；冷却到室温后，加工内孔和外表面，打磨加工后成挤压管坯。

上述挤压管坯在环形炉中加热，预扩孔后热挤压成无缝钢管。

实施例2