国外双金属复合管生产工艺.pdf
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1、一5 2 1 9 8 9年 第 4期 国外双金属复合管生产工艺 成都 无缝 钢管厂 工程 师 席 正海 I 内窖简介l兢金属复合管是一种 高藏复合材料,它由两种不同金属通过一 定 的工 艺方 法结合 而成。这种管 精县 有成 拳低 廉,甩连广 泛、综合性 能好等 优 点。国 外采月 4 的工艺方 _县主要有离傩违、爆炸埠接,热 脖胀焊接、热扩散 焊接及热压力 。,加工等。本文着重介绍了国外的发展及生产工 艺,并奸有关技 术问题进行 了 评述。【关键诩l兢金属管 复合工艺 离心锋遣爆炸埠接热扩散焊接 J 曩 提 J ,随着工 业技 术 的探 发展,对各 类 金属 管 材的技术性 能,特别 是综
2、合性能脖 要求越 来 越赫厨 而促使 双金属 复合 管得以 迅速发 展 目前,国外各 类双金属 复合管 已被广 泛 她应用 于 石油化工,机槭制 造,一+电 力,造 l期、造纸,海洋开发、泵子能应用等工业技 术领域。近年来,双金属复 合管 无 论是在品 种结构,质量,产 量还 是生 产技 术方 面均取 得 了长是的进 步。r根据不 同的使 用要 求,国外 巳陆续开发 了油井管,机城结构管、轴承管、输送管、。锅炉管、原子能用管、电缆管,热交换器用管 及耐 热耐蚀管、耐密 管等。由于他们 是 由两种 具有不 同性能特 征的金属复 合商成,因此,和 同品种 的锕管 相 比其综合性 能就更 为理想。崮
3、外用手捌逢双金属管的金属主要有碳钢、台金钢、耐蚀 钢、铜 及铜台金、铝 及铝 合 金、镍 及镍 台金、铣、钽、钴、难 熔 金属 等。产 品规 格有“外 径 0 8 l 0 0 mm,壁厚 0 1 5 瑚 mm,冀 中包 括特 薄 壁 管 l 5 D 0 O z 薄壁管 j S,D:眈 O 0 5;标准管t S,D:O 0 5 0 1 厚壁管 t S D :0 1 L vo 1 8|特 厚鐾 管 l S DO 1 8 j 毛 细暂 r Dl mm 等。在 国外,双 盒l属复合 管按 现行 技术标 准或专 用技术标 措:组织 生严 和检 查 验 收。目前 国 外双金复 合管 的生产 工艺 已 日
4、趋完 善,有些 国家还 选到 了专业 化生产 的水 平,产品除满 足 国内需 求外 还 大量出 口。苏 联于六十 年 代就 已能批 量生产 各 种 耐 热 耐 蚀,有 色金属、镍 等复 合管,以 及用于动 力、机械制 造,造 船等特薄 壁和 大 口径 管,现在 有许 多钢管厂 具有一 定 的生产 能力或 专 业化 生产能 力【I 。日 本住 友金属 公司 利用 现有常规 制管 设 备 生 产 了 外 径 为 z 5 4 4 O 6 4 mv a的多 种不 锈钢 复合管 啪。日本 神 户制钢公司近年建成 的数条原子能用管生产 线,专 门生产 桉反应 堆用锆复 合管 及高级不 锈钢复 合管,其特点
5、是品 种规 格齐全,质量 好,产 量高,仅锫复 合管 的生产 蘸力 就选6 5 万 吨”|。此外,美 国、英 国、西德、东 德 等 国都 有一 定 的生 产能力。国 外 除 进 一 步完 善常规制 管工艺 外,还 研究开 发了一 些 特 殊 工艺及 相应设 备,如 离心铸 造,爆炸焊 接、热黪胀焊 接等,使双金 属管 的生 产技米 达 到了更 高的水 平,品 种规 格更 加齐全。表 1和表 z是苏联 等国玻金属 管 的生产 方法 及品种规 格“1。霹 金 匿复 台 管有 无缝管和焊 接管 两种,本 文主要 就无缝 管的生产 工艺加 以介 绍。2 生产 工芭 2 1 坯 料 生 产 生产 双 金
6、属 管的坯科滁 离心铸 造坯外,维普资讯 http:/ 四)1 l-冶金 一5 3 一 裘 l 苏联双金 属管 和双 展 瞥的品种 管 子 寸 允 许 偏 差(皿 咀)l包 层 i 特殊要求 生产工艺 材 科 (mm 包 屠 直 径 壁 厚 每 屠 厚 度 l位 置 基 层 包 层 直 径 总 壁 厚 厚 度 碳南铜 橱 1 5 D-4 一 O 2 8 蔫 蓥 萎 瑟接 质 洼 轧 机 或 周 期 轧 营 枫 轧 翻 2 7 3 I 1 0 14 2 1 0 0 2 5 内外 挤 压,热扩 傲焊 接,降 轧 6 1 5 0 6 0 8-1 0 03 内 超 声波 检 查焊 接质 接嚣 管 机
7、轧 锚 热 扩 做 焊 音盎锕 婀 8 1 1 一 0 4 量,内 窥 髓 观 察 5 8 耐腐蚀 5 10 2 5 o s 0 0 5 l B 0 0 3 l内 抖 超 声 被 挂 壹 捍 接 质 裔 器 萎 萋 萎 扩 锕 合盔 铜 1 5 1 6f 20 1 5 J l 0 0 5 量,内窥幢观察 33 0 1 量 嚣善 接 挤 压 冷 耗 虢索钢 黄 铜 3 4 0 5 1 O 3 1 D 内 4 5 0 3 高蒴和 精确 内通 道 挤压 或热 扩 散焊接,拎轧 碾素锕 青 铺 1 5 0 1 O 2 I蜘。内_。一 趋声波检查焊接质置 挤压、连 续 轧管机 轧制,玲轧 6 I 1 2
8、 0 5 一 3 O8 0 3 碳 素 锕 镍 船 2 e Io 5 1 0 8 0 2 05 O 5 0 2 耐瞎 蚀韶 镶 3 0 2 6 5 I 土 3 0 2 02 扑 靶盛 睦 螂太 挤 压 抟 轧 5 5 O 5 0 5 。霉 替 嚣 芸 :墨 昔 前 轧 蕾 机 上 轧 碳 索锕 耐 腐 蚀 钢 6 一 1 2 5 O 5 0 3 0 2 0 2 内 外 观察 制。商 心、浇铸,热 车 L e 5 O 1 D 口 5 2-O 1 O _。合盘 帮 耐 庸衄 钢 l 2 1 2 2 08 5 0 2 井 罴 嚣 篙 嘉 崔 簧 鬃 量 挤 压,热 扩 散 焊 接,挣 轧 1 5 9
9、 耐 腐 蚀 馏 俺 硪 钢 d 0 2 0 侣 O 0 4 0 0 3 0 0 3 内 外 莴 薹 蓑 篆 囊 涮 厚 热 扩 散 焊 接。嵇 压、砖 轧 2 5 1,5 -0 l O O?O 1 O O 5 嚣麓 酎 腐 饿 礤 9 0 2 0 O 0 0 4 O O 3 0 0 簧 蒜盖 囊 电 抛 光 热 扩 敢 焊 接,挤 压、狰 轧 后 件韵 素 体帮 2 5 2 5 0 0 3 0 2 2 内 隆 0 l0 d 0 0 0 0 6 0 0 d 0 0 3 嚣 塞 藿 釜 i;电 龇 热 扩 散 焊 接 持 轧 耐 腐 蚀 钢 堆 播 垒 厦 内 2 1 0 0 2 0 j 一 O
10、 1 O O 5 雎 熔 盘 脯 难 瑞 盎 属 s 0 1 O 0 毒 士 0 0 4 O O 2 内 外 簧 篙 蠢 嚣 嚣 抖 扩 敢 焊 接,冷 轧 一8 2 I 1 5 0 4 0 5 0 0 7 0 0 铝台盘 铝 D 1 内 井 曩 曩、嚣 热 馘 2 0 0 2 5 铜 铝 1 8 o 3 o a 士0 1 O O 5 内 联 台拉 拨 耐腐恼镀 韬 而:2 0 0 8 O 2 O 2 o 1 1 5 0Ool。士 1 5 O O 5 内 j 孽蚱 焊接,冷 轧 2 O 乱 霹 O 1 O1 主萼有双盘属坯和双层坯两种,一般 由热轧-管 或冷轧 管装 配而成,前者 各层 之 间
11、是愿 子 结 合而无阐聩,后者接 触面盘 闽 留有一 定间 隙(一般小 于 O 6 mm)。由于坯料 质量对 成品 质量有 极大影 响,故 对坯料的 尺寸精 度 膊表面质量 均 有高的要 求,有 时需对其接 船 直径 进行 定径 或机加 工。为擐高接触表面的活性,保证后继加工 有足 够的结食 强度,管料 接触表 面应 用机 械 加 工 或化 学方 法或 两种方珐 并用进 行清理。机械加 工方法生产 效率低,管斟 尺寸规 格 受 限制,国外 普 遍采 用亿学 方法:脱 脂、酸 挠、活化、喷涂 中 闯屠以 防止 晶闻腐蚀残锈 诎 r 。接触 词处 理之后,将 两根 管料 套接在一 起。列 子双层坯
12、 需进行卷 边或压 凸 缘 处 理(觅 图 1),着 还 要 加 热 时,要 将 其 两 端 密 l;b 尉 l每也(a)和压 凸踩(b)示 意图 1一 顶 头-2,6-包复 屠 盎羼 接管 3,7 一 基屠盒 属 接 昔,4一 支架,5一 压 模,8一 平 台。封焊死。对 于双 金属坯,一 般是 采 用冷挤压 或冷扩 径 消除层坶 闻隙 ,”。复台簧堙的各层在后继蛮形过程中是按 比侧发生变形的,因此可按成品腿寸推 算出 _ 维普资讯 http:/-5 4 一 裹 2 美国等量索双金属瞥和双层蕾的生产 1 9 8 9年 第 4期 公 司 材 料 曹 子尺 寸(ram)生产方甓 用 遗(国家)基
13、层 包层 直 径 盛 壁厚 包 屠厚 碳 素钢、碳素 锯 葺 f 腐 无 缝管t搏 轧,离 心 浇诗,造 船 原 予酋,Tu b o t r o e 甚 司 合 盎钢、蚀 钢、锕 热 扩 散焊接 爆炸 车黼 造 燃辩 耐腐 蚀 接 铝,钛 1 2 1 5 0 D 5 7 0 0 1 3 焊 接、砖轧 血#煤 气、氨气捌 (美国)钢、铜、钮 焊 接 管t热 包 复、砖 包 复、进,热 交换 器 铝(内 外)-直 缝或 螺旋 焊接 冷戚 形 La t c o b e帮铁 盛 司 耐 腐 蚀钢 造 船 原 子能(美茸)碳蠢钢 1 9 0 4 D 6 6 B 7 6 2 霜巍管t热挤压 汽车制造,燃料
14、霸 (内)油 科 攥 气 氮气 辖 避,热 交接 器 Du D 丑 t de 黄锕1外)t Ne mo u$勘l d 碳素锕 耐腐 蚀钢 8 0 2 0 5 4 1 5 2 无 缝管 t爆 炸焊 接 造船、原 子能 甚 司(美 国)L u k e n s钢铁 公寓 耐 腐蚀 钢、碳 素 钢 锋,蒙 乃 尔 2 5 0 7 0 0 1 9 7 6 2 无 缝 曾。蕊 薯 嚣 轧 制 造 船,能 源、采 (美 眉)锕,锕 Ge 0 f 酷l n f i e n ,k 论 期 Os h 碳 寨 帮、锕,青 锕 缝曹 t热 扩 教焊接 砖 造 船 汽主 翻 a r a c k蜚 葡(爵 嗣(内外)6
15、6 O 1 5 1 轧r热 挤压 或拉 按 造,铁路 运输 墓),Ac de s 姐 d 锕,锕镍 垒属 P o llo 畦 公 司一 碾 寨 锕 银 铬 耐 腐 蚀 8 1 7 e 0 2 一1 0 0 0 5 1。道 香 霎 喜 蒡 成 象 通 机 器 造、仅 袁 英 国)匍、蚀 1 赫造、造 船 S e f c k 管材啵 司 蒜素拊 慵,黄,船 能掉、让学、诰 音叠锯、青 1 5 9 6 0 5 8 1 2 无 缝管;焊 接 管,砖成 形 船 热 交 换(莫 茸)讨寓 饿帮 任 发 生 属 鞣 I菖、黄 ,青 牖、梧,耐 庸 1 5 1 0 1 5 l 0 5 1 4 无 缝 营 t
16、热 轧 拉 按 砖 轧 石 化 工 韭、造 船(日奉)蚀帮 硪素 锕 铜(内)3 2 1 9 4 3 1 0 0 3 2 无 缝瞥 t周 船 轧曾 机 热(捷克)合盘帮 1 0 2 0 0 D 1 1 0 0 0 3 0 2 乳,精 密 管 I拙 拄 坯料 的各层 尺寸 。2 2成品 管生产,成 品着 韵 生产 有 多种 方 法 各有其特 点 和蹙聪范围,主要是由各层金属豹特性、产 品尺 小、对质量的唼求以及技术经济指 标等决定,-根据结合方式大致可分 以 下 几、。种 t 0 :。2 2 1离心铸造 离心铸 造是将 两层金属 液依 次浇八 旋转 的锭模 中,在 离心办豹 作用 下形成 空心
17、双金 属管坯 或半成品,其后 经其他 变形加 工方法 制成 成品,工 艺流程如图 2所示”。这种 浇铸工 艺虽能一 次形 成空心 管坯,但铸坯 质量不 稳定,如层伺 容 易氧化、两层 容 易混 台、外层 内表面钢 渣不 易脱 离等 均影 嗬铸 坯质量,特别 是 当外层 凝固温度 比 内层 低时 浇铸 就更 为困难 i s 7 。为 此,国外 普 遍采 用下 述措 施:(1)添加层 间 绝 热 熔 剂,一 般是采用渣化速度侠、熔点低 的 熔 剂 j(2)控制外层 内表面 温度及 内层 浇铸 温度 J(3)内层 分批浇铸 并降 低 锭 模 旋 转频 率(约 3 0 6 0 )或分散 浇 铸 流 量
18、J (4)使用定 量称料 装置等。日本 电气制钢 还开 发 了一种 二 孔式水 E l 浇 铸 装 置(见 图 3),该 装置的 特点 是 能大幅度减 少 因钢 水 冲击在 外层 内面 造成 的凹 坑深 度|以 及能 避 免冷端“缺肉、焊 台不 良等歃 陪”。离心 铸造法 可浇铸 巾 8 0 9 O 01 0-;2 5 0 mm 的 多种 双金属 管,在 与冷热变 形配台 时 可生 产直径6 5 5 0 mm 壁厚 l mm的成品 管”。2,2,2爆炸焊接,维普资讯 http:/ 四 川冶金 5 一 目 2 采用 离心 浇l*和塑 性变 形法生 产 双金 属管 的 工艺 过程 示 意 盥 1
19、一各层盘J l 熔化J 卫-:空心双金属管坯 的商 浇特I 3一管蛙机械加工,t 一 在挤压机(a ,周期轧管机(b)和 连轧扭 c)上生产虞晶和半成品管 5 双 垒属臂加热或热处理I e一热轧管的糟整柑打捆I 7 降乳 必要肘)。圉 3 =孔式 承 口浇 镥嵌婪 这种 方法的工 艺流程 如图 4。坯 料为搔 一定 间隙(0 5 5 mm)装配 的双层 管,根 据管复层的位置将炸药放置在管坯的外面或 内面,以水为 能 量传 递介 质在 特制爆破 室 中 进 行爆破。当炸药爆 轰后,所 形成 的高压 脉 冲 载荷作 用于 包复 层金 属管 上,使其 以很高 的 速度 发生 变形 并与基层 碰撞
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