[发明专利]一种不锈钢/碳钢复合管及其制作工艺

说明书

本发明公开了一种不锈钢/碳钢复合管的制作工艺，本发明对基层管内表面(也即内壁)精整以获得良好的结合面状态，为后续熔合准备，并且通过对基层管内壁进行粗糙度加工，使得基层管和复合层能够紧密的结合在一起，增加结合面面积，从而增大复合层与基层之间的结合强度。本发明通过浇注与复合层材质相同的浇注液来获得复合层，并且通过基层管和设置在基层管内的陶瓷模具成型复合层。在浇注过程中，本发明同时向上移动陶瓷模具，使得陶瓷模具不断挤压从顶部注入的浇注液，而且结合陶瓷模具底部的冷却系统可对浇注液进行快速冷却，从而定型得到复合层。本发明自动化程度高，无需大量人工操作，提高了产品稳定性及生产效率。

技术领域

本发明涉及复合管制备技术领域，具体涉及一种不锈钢/碳钢复合管及其制作工艺。

背景技术

双金属复合材料是通过各式复合技术将两种性能不同的金属复合在一起制备的新型材料，既发挥了复层材料耐腐蚀、耐热、耐磨损等性能，又结合了基层材料的强度和刚度，使其获得单一组元金属无法企及的综合性能，更加适应工业与科技快速发展对于材料越来越高的要求。

不锈钢复合管通过在碳钢或低合金钢钢管上以一定工艺结合一层具有高耐蚀性不锈钢的层状复合材料，适应高腐蚀环境的，同时极大地节约昂贵的不锈钢用量，显著降低生产成本。目前双金属复合管成型技术，主要包括机械成型法和冶金成型法，其中机械成型法主要有机械扩径法、爆炸扩径法、定径法等方法，冶金成型法主要有热轧制，热挤压和离心铸造等方法。

有研究者通过锥形挤压模具挤压胀大内衬管，实现与外基管间的机械结合。该方法优点在于生产效率高，适用于大规模生产，但界面间机械结合强度不高，拉拔过程管壁容易产生变形不均，造成开裂等问题。

也有研究者先通过固液复合方式实现界面间冶金结合，再通过拉拔处理提高复合管综合力学性能与物理性能。相较于只进行单一固液复合的双金属，该方法能有效解决浇注温度过高容易形成界面中间化合物的问题，但相对于不锈钢/结构钢进行固液结合，界面附近中间化合物为硬相碳化物，拉拔时容易造成应力集中，诱发裂纹，且该方法拉拔前后需进行两次热处理，影响生产效率。

还有研究者通过消失模铸造制作复合管的内/外不锈钢复层，砂型铸造制作碳钢中间层，经三辊热轧扩径制成三层结构双金属冶金复合管。该方法生产复合管产品精度高，热轧变形抵抗力小，但砂型铸造与消失模铸造法前置生产工艺复杂，生产环境恶劣，且产品管径受热轧扩径设备尺寸限制，无法生产超过一定管径的双金属复合管。

还有研究者通过同一离心管模内先后浇注碳钢外管与不锈钢内管的方式形成复合。离心铸造可以实现内、外管界面良好的冶金结合，但同时工艺设备复杂，存在内壁质量不高、内管形状不均匀等问题，且离心管管径、长度超过一定范围后，离心铸造过程产生的离心力也可能导致外层碳钢管产生形变。

综上所述，目前还没有一种通过固液复合法高效生产大规格碳钢/不锈钢复合管的方法。为解决复合管固液复合浇注过程中的温度控制问题、表面质量问题、生产效率问题，开发一种新型的碳钢/不锈钢固液复合浇注设备显得尤为关键。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种不锈钢/碳钢复合管及其制作工艺，本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种不锈钢/碳钢复合管的制作工艺，不锈钢/碳钢复合管的复合层和基层的材质分别选自不锈钢或碳钢，并且复合层和基层的材质不同，制作工艺包括以下步骤：

(1)基层管的表面处理

取与预计复合层材质不同的管材作为基层管，将基层管的内壁进行精整后加工出具有粗糙度的结合面；

(2)基层管的预热

将基层管调运至加热炉中并在惰性气氛或还原气氛中进行预热，以达到浇注所需的预热温度；

(3)浇注