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熱擠壓一般是針對雙金屬管坯進行的,稱為復合擠壓(coextrude)。復合擠壓目前是生產不銹鋼和高鎳合金無縫復合管的好方法,日本制鋼所利用這種方法生產8in(203.2mm)以下的雙金屬復合管。它是將兩種以上的金屬組成的一大直徑復合坯料加熱到1200℃左右,然后擠過由模具和芯軸形成的環狀空間。當擠壓坯料截面縮減到10:1時,高的擠壓壓力和溫度會在界面處產生“壓力焊”的焊接效應,促進界面間的快速擴散和廣泛結合,實現界面的冶金結合。擠壓前的復合管坯制造方法有三種:由鍛造坯料通過熱穿孔和放大擠壓獲得;直接離心旋鑄;用耐蝕粉末顆粒。也有內外兩種金屬原材料均采用粉末的,稱為“nuval”工藝,可以開發新型合金,但粉末制備成本太高。復合擠壓的優缺點分別為:
優點:界面為冶金結合;擠壓過程中涉及的力完全是壓應力,因此特別適合于熱加工性不好、塑性低的高合金金屬的加工。
目前金屬復合無縫管冷成型法大致有以下兩種:內擴漲型和外減徑型。① 內擴漲型,即:采用兩種材質的無縫管相互穿套(如外管采用一般普碳鋼無縫鋼管,內穿一薄壁不銹鋼管作為內層金屬管),在內管中施以高壓,使內層無縫管發生塑性變形外層無縫管僅產生彈性變形,從而使內管與外管緊密結合,形成雙金屬復合無縫管。② 外減徑型,即:仍采用兩種材質的無縫管相互穿套,對外層管進行減徑拉拔或軋制,使內管與外管緊密結合,形成雙金屬復合無縫管。以上兩種工藝生產的金屬復合無縫管的不足之處在于:生產成本高昂,內外管均必須采用現成的熱軋或冷拔無縫管,加上其后的內漲或減徑工序使其制造成本大幅度上升;以上兩種類型的無縫管并非完全意義上的金屬復合,兩層金屬相互間并無冶金熔合,在受軸向力的情況下內外兩層金屬難以傳遞和均衡外力,在需要熱傳遞的應用領域,由于內外兩層金屬間存在間隙,熱阻必將大幅度增加。
雙金屬復合管能實現材料的優勢互補,節省合金元素,降低工程費用,在保證原基管各項性能的基礎上,提高了管道的耐腐蝕性、耐磨性,延長了管道的使用壽命,是純不銹鋼管、銅管或其他耐腐蝕性合金管的替代產品。
由于復合鋼管具有優良的綜合性能,因此自20世紀60年代起,日、美、德、英和前蘇聯等都很重視復合鋼管的開發及使用,從生產工藝、使用性能、檢驗方法等方面進行了大量的研究。目前雙金屬復合鋼管的生產工藝已日趨完善,日本、美國、英國、瑞典、德國等處于好水平。復合管已經在腐蝕性較強的石油、石化企業、核工業以及醫藥、食品加工等領域獲得廣泛認同,也可通過內層復合耐磨金屬,從而滿足電廠粉煤、礦山礦粉和尾礦漿輸送等高磨損工作環境的要求。而起步較晚,技術水平相對落后。
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