复合钢管技术的应用

发布时间 : 2018-05-16  浏览次数 :

复合钢管是由两种(或多种)材质通过特定的工艺手段把它们结合成一体从而使它具有综合特

性的新型钢管。由于复合钢管具有优良的综合性能,自60年代起,日、美、德、英等国家都很重视复合钢管的开发,使复合钢管产品在能源、造船、化工、石油和机械等领域得到了广泛的应用。加工复合钢管的工艺主要有轧制、铸造、挤压、钎焊、焊接等。

  1. 复合钢管的应用范围

复合钢管的两种单层材料的组合方式完全取决于使用要求及其环境特征,基层钢管具有较高的强度和刚性,价格便宜,工艺性能好。覆盖层钢管则应具高硬度和有抗环境介质的腐蚀的能力,该层可以在复合钢管内层(内复合管),也可以复合在外层(外复合管)。按使用性质可分为化工用液体气体用管、石油天然气输送管及油井用复合管、锅炉用复合管、废物焚烧炉用复合管、热交换器用复合管、耐磨损用复合管、耐腐蚀结构用复合管以及建筑装潢用复合管等,随着复合钢管技术的不断开发推广应用,复合钢管的应用范围将扩展到更加广泛的应用领域。

  1. 复合钢管的生产方法

根据两种钢管接触介面的结合状态,复合钢管可分为双金属管和双层管两种。把内外层接触介面连接达到冶金结合程度牢固地结合为一体的复合钢管称为双金属管,而内外层接触介面只达到机械连接,其纵向切片的层与层之间可自由分开的复合钢管称为双层管。生产复合钢管有多种不同的工艺方法,每种方法都具有自身的特点和适用范围。

2.1 热加工法

这种方法是以普碳钢方坯作外层基体金属、中心钻孔,以不锈钢或镍合金棒作内层,棒材直径大小需根据耐腐蚀合金所需厚度而定。外层保证复合钢管的物理性能,内层保证管子的耐蚀要求,当棒材表面和方坯内孔表面清理干净后,将棒材嵌人方坯孔内组成管坯,电焊密封管坯的两端,用低频感应水平线圈进行控制加热,待加热到设定温度后,在1 600t立式液压穿孔机上进行热穿孔,复合管坯在圆形穿孔模中被压缩规圆并进行轴向穿孔,经热穿孔后的管坯,使棒材与基材达到冶金结合。西班牙挤压成形钢管公司(Tubacex)就是采用这种工艺生产复合钢管的,它可制作外径 60· 3、219 · Imm范围内的复合钢管。其中耐蚀内衬管的厚度通常为复合管总厚度的10%到0%,一般在2巧mm之间,最小为1巧mm。

2.2 复合钢板焊接法

利用这种方法可以制造直径大于300mm以上石油天然气输送管道用复合钢管。将所需材质的复合钢板用UO工艺卷成管坯,再进行纵缝焊接。采用这种方法生产复合钢管的工艺流程为,复合钢板I-JO成形管坯纵缝焊接——扩管——热处理。

2.3 冷加工扩散退火法

将不同材质的管坯分别制成冷轧或冷拔无缝管,在内层管坯的外侧缠绕一层特制的低熔点中间层薄带,经冷拔后,再进行高温扩散退火。该工艺生产复合钢管的特点是,接合边界非常明显且均匀。由于在两层接合界面之间增加了一层低熔点金属层,因此其结合强度较高,通常可大于 300MPao其中低熔点金属衬垫材料通常为Ni一P 合金,其熔点温度随含P量增加而下降。另一种衬垫材料为B(1、4Wt% ) , Si(9Wt%以下)、 cr(30Wt%以下)的铁基或Ni基合金。这种衬垫材料的熔点必须比外层基管和内衬管的熔点都低。由该工艺生产的复合钢管可承受弯曲成形,其尺寸精度和表面质量均能满足标准要求。