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双金属复合管由两种不同金属材料构成,管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合,从而使两种材料结合成一体而制成的一种新型金属复合管材。其一般设计原则是基材满足管道设计许用应力,复层抵抗腐蚀或磨损等。双金属复合管兼有基层和复层的所有优点,相对于整体合金管能有效降低成本,而且在对整体合金管具有应力腐蚀开裂敏感性的氯化物和(或) 酸性环境中复合管可以提高安全性和可靠性。
随着工业技术的发展,环境介质的复杂化,以及竞争的加剧,许多行业对金属管材综合性能的要求越来越高,因而双金属复合管及其生产技术得到迅速发展。对于强腐蚀、高磨损、高工作压力环境下使用的流体管道,通常采用高品质的不锈钢复合管或高合金含量的无缝钢管,这类管材由于大量添加合金元素,其价格是一般普通无缝钢管的几倍或几十倍。多年来,管材用户和生产商一直在努力寻求通过不同金属的复合,从而获得一种既能满足苛刻的使用环境,又价廉物美的高性能复合管材。
热挤压一般是针对双金属管坯进行的,称为复合挤压(coextrude)。复合挤压目前是生产不锈钢和高镍合金无缝复合管的好方法,日本制钢所利用这种方法生产8in(203.2mm)以下的双金属复合管。它是将两种以上的金属组成的一大直径复合坯料加热到1200℃左右,然后挤过由模具和芯轴形成的环状空间。当挤压坯料截面缩减到10:1时,高的挤压压力和温度会在界面处产生“压力焊”的焊接效应,促进界面间的快速扩散和广泛结合,实现界面的冶金结合。挤压前的复合管坯制造方法有三种:由锻造坯料通过热穿孔和放大挤压获得;直接离心旋铸;用耐蚀粉末颗粒。也有内外两种金属原材料均采用粉末的,称为“nuval”工艺,可以开发新型合金,但粉末制备成本太高。
优点:界面为冶金结合;挤压过程中涉及的力完全是压应力,因此特别适合于热加工性不好、塑性低的高合金金属的加工。缺点:由于结合决定于挤压过程中极短时间内的元素界面扩散,通常会因氧化物膜的存在而受到影响,因此目前复合挤压仅限于碳钢、不锈钢和高镍合金间的复合。需要指出的是,热挤压的变形抗力小,允许每次变形程度大,导致表面粗糙度较高,因此也有先热挤压再进行冷轧(或冷拔)制造不锈钢复合管的方法。
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