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金屬?gòu)?fù)合管是采用復(fù)合技術(shù)，通過(guò)兩種不同材質(zhì)金屬材料的機(jī)械性能旋壓嵌套復(fù)合至一起，雙金屬?gòu)?fù)合管基本原理：外基管負(fù)責(zé)承壓和管道剛性支撐的作用，內(nèi)襯管承擔(dān)耐腐蝕的作用。我們來(lái)匯總一下雙金屬?gòu)?fù)合管到底怎樣形成的，它的生產(chǎn)工藝有哪些。
一、雙金屬不銹鋼復(fù)合管的熱成型法 1、爆炸成形 爆炸成形法是利用炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波，使兩搭接的金屬表面實(shí)現(xiàn)固相焊接的方法。金屬?gòu)?fù)合管的爆炸成形法一般有兩種：一種是間接法，既先把通過(guò)爆炸成形法得到兩種金屬?gòu)?fù)合板，再經(jīng)熱軋、冷軋成復(fù)合帶，然后在焊管機(jī)組上進(jìn)行連續(xù)輥式成型、焊接以得到復(fù)合金屬管； 另一種方法是直接法，其方法是先把基管和覆管組裝成復(fù)合管坯，管內(nèi)炸藥爆炸的沖擊波使內(nèi)管發(fā)生塑性變形緊貼在外管上。但是采用該法比較危險(xiǎn)，需要專(zhuān)用的場(chǎng)地，技術(shù)要求高，對(duì)精確計(jì)算炸藥量需要有相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。 2、擠壓成形 它是將兩種或兩種以上的金屬組成的大直徑復(fù)合管坯料加熱到1200℃左右，然后通過(guò)由模具和心軸組成的環(huán)狀空間進(jìn)行擠壓。當(dāng)擠壓坯料截面縮減到10∶1時(shí)，極高的擠壓壓力和溫度會(huì)在界面處產(chǎn)生“壓力鍛”的焊接效應(yīng)，促進(jìn)界面間的快速擴(kuò)散和充分結(jié)合復(fù)合擠壓法特別適合于熱加工性能差、塑性低的高合金金屬的加工復(fù)合。 例如碳鋼、不銹鋼和高鎳合金鋼管材的復(fù)合。
二、冷成型法 冷成型制造工藝的基本特征是將預(yù)加工好的薄壁不銹鋼管套入碳鋼管中,然后通過(guò)機(jī)械方法使不銹鋼管緊緊貼合在碳鋼內(nèi)壁上。薄壁不銹鋼管有兩種獲得途徑:一種是通過(guò)選擇合適規(guī)格的無(wú)縫不銹鋼管,通過(guò)旋壓的方法使之變薄,達(dá)到要求的外徑和厚度;一種是用薄的不銹鋼板或鋼帶在專(zhuān)用的制管機(jī)上用TIG焊接成直縫或螺旋縫不銹鋼管。采用拉拔、脹接、旋壓和滾壓等方法使不銹鋼管緊緊貼合在碳鋼內(nèi)壁上,其中拉拔和脹接最為常用。拉拔是取兩根分別制成的無(wú)縫鋼管,將一根套在另一根外面,然后將兩管通過(guò)一模具同時(shí)進(jìn)行拉拔,從而實(shí)現(xiàn)緊配合的機(jī)械結(jié)合。這種管的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)工藝比較簡(jiǎn)單,價(jià)格較便宜。缺點(diǎn)是界面非擴(kuò)散結(jié)合,只是依靠對(duì)外層進(jìn)行的冷加工來(lái)獲得緊配合,因此冷加工復(fù)合管如果遭遇高溫就有分層傾向,復(fù)合管會(huì)因應(yīng)力釋放而失效。這就限制了該冷加工管只能在較低溫度的環(huán)境中使用[3]。 脹接分機(jī)械脹接和液壓脹接兩種。機(jī)械脹接[4]是目前生產(chǎn)不銹鋼復(fù)合管的一種主要方法,它是利用滾脹心軸回轉(zhuǎn)擠壓使復(fù)合管內(nèi)管發(fā)生塑性變形,外管發(fā)生彈性變形,從而使復(fù)合管的外管對(duì)內(nèi)管產(chǎn)生殘余應(yīng)力,以達(dá)到復(fù)合管內(nèi)外壁的緊密貼合。液壓脹接原理與機(jī)械脹接相同,只是用管內(nèi)高壓水施壓代替滾脹心軸回轉(zhuǎn)擠壓。機(jī)械脹接時(shí)脹接力大小難以確定,易發(fā)生欠脹或過(guò)脹,且多次滾脹易造成襯里開(kāi)裂。液壓脹接時(shí)脹接力均勻且大小可進(jìn)行計(jì)算，因此更具優(yōu)越性。兩種脹接法的共同缺點(diǎn)是內(nèi)外層只是機(jī)械結(jié)合,和拉拔成型一樣,在高溫環(huán)境下會(huì)因產(chǎn)生應(yīng)力松弛而分層失效。
三、離心鑄造和離心鋁熱劑法 當(dāng)應(yīng)用液態(tài)金屬進(jìn)行表面堆敷時(shí),采用離心技術(shù)可消除復(fù)合層容易出現(xiàn)的氣孔和夾雜。這時(shí), 熔化金屬中密度低的渣、雜質(zhì)和氣體上升到表面,而較重的金屬成分下沉,在管壁上形成一致密層,從而提高熔敷質(zhì)量和再現(xiàn)性。 離心鑄造是為適應(yīng)海洋油氣的生產(chǎn)而開(kāi)發(fā)的,適用于制造內(nèi)襯金屬熔點(diǎn)低于外層金屬熔點(diǎn)的復(fù)合管。
離心鋁熱劑法實(shí)質(zhì)是在離心力場(chǎng)中引起鋁熱反應(yīng)。可以利用它制備耐蝕耐磨涂層,也可以對(duì)安全性要求苛刻的工程組件進(jìn)行快速焊接。管道復(fù)合時(shí),先將金屬鋁粉和其它金屬氧化物粉末混合均勻,澆入管內(nèi),然后將管子旋轉(zhuǎn),在離心力作用下,粉末如液體一樣流動(dòng),在整個(gè)內(nèi)表面形成一均勻涂層。點(diǎn)燃后,放熱反應(yīng)在幾秒鐘內(nèi)就可達(dá)到焊接或堆敷的溫度。 四、爆炸焊成型法 爆炸焊是依靠炸藥爆炸產(chǎn)生連接金屬所需的壓力,使兩搭接表面實(shí)現(xiàn)固相焊接的方法，廣泛用于生產(chǎn)各種復(fù)合板,基體的兩側(cè)都可以進(jìn)行復(fù)合。很多情況下,爆炸復(fù)合板進(jìn)一步軋成較薄的板,再進(jìn)行其它產(chǎn)品的生產(chǎn)。例如,不銹鋼碳鋼復(fù)合管就常采用這種工藝,爆炸焊合的復(fù)合板經(jīng)熱軋、冷軋成復(fù)合帶,然后在焊管機(jī)組進(jìn)行連續(xù)輥式成型,最后通過(guò)焊接生產(chǎn)直縫焊管和螺旋管，利用爆炸焊也可以直接生產(chǎn)復(fù)合管。這時(shí)是靠炸藥爆炸產(chǎn)生的沖擊波,使內(nèi)管發(fā)生塑性變形,緊貼外管[4]。該方法的主要缺點(diǎn)是,對(duì)尺寸較長(zhǎng)的復(fù)合管炸藥量很難準(zhǔn)確確定,而且具有一定的危險(xiǎn)性。利用爆炸成型,覆層可小于0.2mm,熔合比最小可達(dá)到5%;覆層緊密,產(chǎn)品適用性強(qiáng)。另外,利用爆炸焊可實(shí)現(xiàn)多種金屬間的連接,有些是采用其它方法不能實(shí)現(xiàn)的。還可實(shí)現(xiàn)三種以上金屬的組合。
四、堆焊成型法 堆焊是較早使用的制作復(fù)合金屬的方法,它是用熔焊、釬焊、熱噴涂、噴熔等方法，在工件表面堆敷一層具有特定性能材料的工藝過(guò)程。堆焊包括硬質(zhì)堆焊和金屬?lài)娡?/span>,前者指利用熔化技術(shù)使金屬表面熔敷上另外一層金屬,后者則是將微細(xì)的金 屬顆粒沉積到金屬表面。 五、電磁成型法 電磁成型工藝屬于高能加工范疇,是很有發(fā)展前途的。它是利用瞬間的高壓脈沖磁場(chǎng)迫使金屬產(chǎn)生塑性變形,管件電磁成型原理。當(dāng)高壓直流電源對(duì)高壓脈沖電容器充電,電壓達(dá)到隔離開(kāi)關(guān)的臨界擊穿電壓時(shí),隔離間隙被擊穿,電容器將儲(chǔ)存的全部能量加在線圈上,由此在線圈上幾微秒的瞬間通過(guò)很大的電流,從而產(chǎn)生強(qiáng)脈沖磁場(chǎng)。放置在線圈外的管材金屬就會(huì)感應(yīng)反方向電流,而產(chǎn)生的反向磁通阻止磁通穿過(guò)管材金屬,迫使磁力線密集在線圈和管材金屬的間隙內(nèi),密集的磁力線具有擴(kuò)張的特性,使管材金屬表面各部分受到巨大的沖擊壓力,在幾微秒內(nèi)就可與模具或另外一管材進(jìn)行撞合。
與常規(guī)壓力加工方法相比,電磁成型制造的復(fù)合管其包覆層與基體間的界面與爆炸焊相似,呈波浪狀,壓接質(zhì)量好。結(jié)合處不僅有塑性流動(dòng),而且局部出現(xiàn)熔合。與爆炸焊相比,電磁成型的噪音小、效率高、不需復(fù)雜的安全設(shè)備。與常規(guī)焊接方法相比,可無(wú)缺陷連接性質(zhì)迥異的兩種金屬。電磁成型僅適于加工銅或鋁等強(qiáng)度低、導(dǎo)電性高的材料
