專利名稱：真空鑲套冶金復(fù)合雙金屬無縫管生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金復(fù)合管生產(chǎn)制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，雙金屬管的生產(chǎn)工藝有很多種，常用的生產(chǎn)工藝主要有包覆、堆焊、爆炸焊、離心復(fù)合、復(fù)合板卷焊等，上述幾種生產(chǎn)工藝均有其相應(yīng)的不足和缺陷。比如包覆雙金屬管的內(nèi)外層之間存在有間隙，沒有實(shí)現(xiàn)真正的冶金結(jié)合，由于內(nèi)外層金屬管所使用的兩種材料熱膨脹系數(shù)不同，因此無法保證在受熱環(huán)境下安全使用；堆焊雙金屬管生產(chǎn)效率極低，生產(chǎn)成本很高；爆炸焊雙金屬管的生產(chǎn)過程安全系數(shù)較低，存在很強(qiáng)的噪音污染，并且無法達(dá)到全面的冶金結(jié)合，內(nèi)外層金屬管之間的結(jié)合力小，壓扁或彎曲時(shí)易產(chǎn)生裂紋或分層，給施工或設(shè)備制造帶來困難；復(fù)合板卷焊存在有焊封，影響管子性能；離心澆注雖然可以完全冶金結(jié)合，經(jīng)熱擠壓后可以生產(chǎn)冶金結(jié)合雙金屬無縫管，是目前生產(chǎn)冶金復(fù)合雙金屬管的新技術(shù)。但離心管坯在澆注時(shí)內(nèi)層成分及尺寸不易控制，廢品率較高，所以制造成本很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種冶金結(jié)合度高、使用性能好、成品率高、生產(chǎn)成本低的真空鑲套冶金復(fù)合雙金屬無縫管生產(chǎn)方法。為解決上述技 術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種真空鑲套冶金復(fù)合雙金屬無縫管生產(chǎn)方法，其步驟如下:
(1)選擇相應(yīng)材料、尺寸的內(nèi)外層金屬管還，然后將外層管還的內(nèi)表面和內(nèi)層管還的外表面進(jìn)行磨削加工；
(2)將上述磨削加工后的外層管坯和內(nèi)層管坯立即放置在真空狀態(tài)下，然后對(duì)外層管坯進(jìn)行中頻感應(yīng)加熱；
(3)迅速將內(nèi)層管坯過盈鑲套進(jìn)外層管坯內(nèi)，將過盈鑲套好的內(nèi)外層管坯進(jìn)行冷卻，然后破真空取出；
(4 )在熱狀態(tài)下，將內(nèi)外層管坯兩端加工好的坡口進(jìn)行焊封；
(5)將焊封之后的內(nèi)外層管坯加工成擠壓管坯；
(6)將上述加工好的擠壓管坯經(jīng)熱擴(kuò)、熱擠壓后，加工成冶金復(fù)合雙金屬無縫管。所述內(nèi)層管坯的材質(zhì)為低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼或鎳基合金，所述外層管坯的材質(zhì)為低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼或鎳基合金；所述步驟(2)中的加熱溫度為100°C 500°C ；所述步驟(3)中的冷卻溫度為100°C以下。所述步驟(3)中過盈鑲套的過盈量根據(jù)內(nèi)外層管坯的熱膨脹系數(shù)確定，當(dāng)內(nèi)層管坯材料的熱膨脹系數(shù)大于外層管坯材料時(shí)，過盈量取最下限；當(dāng)外層管坯材料的熱膨脹系數(shù)大于內(nèi)層管坯材料時(shí),加大過盈量。所述步驟(I)中還包括在內(nèi)外層管坯的配合面兩端車倒角。上述步驟(3)中當(dāng)外層管坯材料的熱膨脹系數(shù)大于內(nèi)層管坯材料時(shí)，加大過盈量，原則上增大過盈量不得超過外層的區(qū)服強(qiáng)度，也就是說，不得使外層產(chǎn)生塑性變形，這樣一般最大過盈量不超過0.3 0.4mm。本發(fā)明的有益效果如下:
(I)本發(fā)明采用機(jī)械加工、過盈鑲套的方法制作擠壓管坯，制作過程不產(chǎn)生廢品，大大降低了擠壓管坯的制作成本，其冶金結(jié)合力能夠完全滿足使用要求；生產(chǎn)過程安全度高。(2)采用真空條件下內(nèi)外管坯過盈配合，焊封兩端的交界面，然后熱擴(kuò)、擠壓的方法生產(chǎn)雙金屬無縫管，其內(nèi)外層管得結(jié)合力可達(dá)到240MPa，壓扁、彎曲均不產(chǎn)生裂紋或分層，冶金結(jié)合度高；另外，根據(jù)內(nèi)外層材料的不同，可以滿足耐腐蝕、換熱等苛刻工況條件，也是單金屬貴重管材的替代產(chǎn)品。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
制作304L/20g雙金屬無縫鋼管，外層管坯304L耐腐蝕，內(nèi)層管坯20g導(dǎo)熱性能好，且節(jié)約貴重合金材料，要求冶金復(fù)合，適用于外層耐腐，且有熱交換的工況。外層管坯304L采用離心澆鑄管坯，內(nèi)層管坯采用20g連鑄坯料。由于外層管坯304L的熱膨脹系數(shù)大于內(nèi)層管坯20g，經(jīng)計(jì)算，最合理的過盈量為0.25 0.35mm。內(nèi)外層管坯加工好后，在I小時(shí)內(nèi)，先將外層管坯放置在感應(yīng)圈內(nèi)，然后吊裝內(nèi)層管坯，做好定位；整個(gè)吊裝過程，注意裝配面的純凈，不得有污潰、油脂、氧化物等污染物存在；然后抽真空，待真空度達(dá)到-0.05MPa以下時(shí)，感應(yīng)圈送電加熱，在整個(gè)感應(yīng)加熱過程中采用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫；當(dāng)外層管坯內(nèi)表面溫度達(dá)到350°C以上時(shí)，內(nèi)層管坯緩慢下落，方向定好后，快速套裝；鑲套完成后，感應(yīng)圈停電冷卻，當(dāng)管坯溫度冷卻到100°C以下，內(nèi)外層管坯結(jié)合牢固后，破真空，將內(nèi)外層管坯從感應(yīng)圈中吊出，并將內(nèi)外層管坯兩端交界面溝槽封焊；冷卻到室溫后，加工 內(nèi)孔和外表面，打磨加工后成擠壓管坯。上述擠壓管坯在環(huán)形爐中加熱，預(yù)擴(kuò)孔后熱擠壓成無縫鋼管。實(shí)施例2
制作8028/16Mn雙金屬無縫鋼管，代替單金屬8028無縫管。外層管坯8028為鎳基合金，耐腐蝕性極好，內(nèi)層管坯為16Mn，節(jié)約貴重合金材料，保證機(jī)械性能。外層管坯8028采用擠壓無縫管，內(nèi)層管坯16Mn采用鍛棒料。由于外層管坯8028的熱膨脹系數(shù)大于內(nèi)層管坯16Mn，經(jīng)計(jì)算，最合理的過盈量為0.2 0.3mm。鑲套過程與實(shí)施例1中的304L/20g基本相同。均是在真空狀態(tài)下熱裝配，封焊后，冷卻到室溫，加工內(nèi)孔和外表面，打磨加工后成擠壓管坯。上述擠壓管坯在環(huán)形爐中加熱，無需預(yù)擴(kuò)孔，直接加熱擠壓成無縫鋼管。實(shí)施例3
制作20#/316L雙金屬無縫鋼管，內(nèi)層管坯316L耐腐蝕，外層管坯20#節(jié)約貴重合金材料，該管材適用于輸送腐蝕性流體介質(zhì)。外層采用20#連鑄坯，內(nèi)層316L采用鍛坯。由于外層管坯20#的熱膨脹系數(shù)小于內(nèi)層管坯316L，過盈量為0.05 0.15mm。鑲套過程與實(shí)施例1基本相同，也是在真空狀態(tài)下熱裝配。只是外層管坯加熱溫度偏低，加熱到100 200°C即可裝配，冷卻到室溫，加工內(nèi)孔和外表面，打磨加工后成擠壓管坯。上述擠壓管坯在環(huán)形爐中加熱 ，無需預(yù)擴(kuò)孔，直接加熱擠壓成無縫鋼管。
權(quán)利要求
1.一種真空鑲套冶金復(fù)合雙金屬無縫管生產(chǎn)方法，其特征在于，其方法步驟如下: (1)選擇相應(yīng)材料、尺寸的內(nèi)外層金屬管還，然后將外層管還的內(nèi)表面和內(nèi)層管還的外表面進(jìn)行磨削加工； (2)將上述磨削加工后的外層管坯和內(nèi)層管坯立即放置在真空狀態(tài)下，然后對(duì)外層管坯進(jìn)行中頻感應(yīng)加熱； (3)迅速將內(nèi)層管坯過盈鑲套進(jìn)外層管坯內(nèi)，將過盈鑲套好的內(nèi)外層管坯進(jìn)行冷卻，然后破真空取出； (4 )在熱狀態(tài)下，將內(nèi)外層管坯兩端加工好的坡口進(jìn)行焊封； (5)將焊封之后的內(nèi)外層管坯加工成擠壓管坯； (6)將上述加工好的擠壓管坯經(jīng)熱擴(kuò)、熱擠壓后，加工成冶金復(fù)合雙金屬無縫管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空鑲套冶金復(fù)合雙金屬無縫管生產(chǎn)方法，其特征在于，所述內(nèi)層管坯的材質(zhì)為低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼或鎳基合金，所述外層管坯的材質(zhì)為低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼或鎳基合金；所述步驟(2)中的加熱溫度為100°C 500°C ;所述步驟(3)中的冷卻溫度為200°C以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空鑲套冶金復(fù)合雙金屬無縫管生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟(3)中過盈鑲套的過盈量根據(jù)內(nèi)外層管坯的熱膨脹系數(shù)確定，當(dāng)內(nèi)層管坯材料的熱膨脹系數(shù)大于外層管坯材料時(shí)，過盈量取最下限；當(dāng)外層管坯材料的熱膨脹系數(shù)大于內(nèi)層管坯材料時(shí)，加大過盈量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空鑲套冶金復(fù)合雙金屬無縫管生產(chǎn)方法，其特征在于，所述步驟(I)中還包括在內(nèi)外層管坯的配合面兩端車倒角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真空鑲套冶金復(fù)合雙金屬無縫管生產(chǎn)方法，其步驟如下將外層管坯的內(nèi)表面和內(nèi)層管坯的外表面進(jìn)行磨削加工；在真空狀態(tài)下對(duì)外層管坯進(jìn)行中頻感應(yīng)加熱；迅速將內(nèi)層管坯過盈鑲套進(jìn)外層管坯內(nèi)，冷卻到100℃以下，然后破真空取出；在熱狀態(tài)下，對(duì)坡口進(jìn)行焊封；加工成擠壓管坯；經(jīng)熱擴(kuò)、熱擠壓后，加工成冶金復(fù)合雙金屬無縫管。本發(fā)明的有益效果如下制作過程不產(chǎn)生廢品，大大降低了擠壓管坯的制作成本，其冶金結(jié)合力能夠完全滿足使用要求；壓扁、彎曲均不產(chǎn)生裂紋或分層，冶金結(jié)合度高；另外，根據(jù)內(nèi)外層材料的不同，可以滿足耐腐蝕、換熱等苛刻工況條件，也是單金屬貴重管材的替代產(chǎn)品。
文檔編號(hào)B23P15/00GK103231209SQ20131012476
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者武賢, 王黎暉, 周延峰, 李仲華, 申勇 申請(qǐng)人:新興鑄管股份有限公司