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復合管的離心鑄造和離心鋁熱劑法:離心鑄造是為適應海洋油氣生產而開發的,適用于制造內襯金屬熔點低于外層金屬熔點的復合管。襯層和基體均采用液態金屬。將制外管的鋼液引入一旋轉金屬模,在外管凝固過程中監測管內溫度。當外管凝固并達到一定溫度時,澆入耐蝕合金等內層金屬。通過控制鑄造條件,可以生產出牢固的冶金結合的雙金屬復合管。 當應用液態金屬進行表面堆敷時,采用離心技術可復合層容易出現的氣孔和夾雜。這時,熔化金屬中密度低的渣、雜質和氣體上升到表面,而較重的金屬成分下沉,在管壁上形成一致密層,從而提高熔敷質量和再現性。因此其優缺點分別為:優點:界面實現冶金結合,致密度高,排渣、排氣性好。缺點:若沒有其后的熱變形,僅限于鑄態使用,其粗大的鑄態組織導致各層金屬的力學性能不能充分發揮。另外,該方法不能生產外層為輕合金的復合鋼管。 離心鋁熱法也稱為shs—離心法,shs是self propagating high temperature synthesis的縮寫。離心鋁熱法的實質是在離心力場中引起鋁熱反應,所謂鋁熱反應就是金屬鋁粉和其他金屬氧化物粉末均勻的混合在一起, 通過點燃而發生的非常迅速的放熱反應(mo+al→m+al2o3+q)。反應絕熱溫度可接近3000k,因此產物都處于液態,在離心力作用下,比重大的產物如fe、cr、ni等集中在靠近碳鋼鋼管內壁處,形成內襯金屬層;al2o3形成內層殘渣,通過機械方法除去,則制備出雙金屬復合鋼管。
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。 復合管是近10年發展較快的一種工程管道,品種、功能繁多,性能優越,形成了比較成熟的工藝技術,并且已經投產。主要的工藝方法很多比如熱軋復合方法、熱擠壓復合法、鑄造復合方法、爆炸焊接復合方法、組合式雙金屬復合管生產方法、激光包覆法等。在技術開發方面日本后來居上。據文獻報道,日本在80年代初就陸續研制和開發了多種復合工藝。其中典型的熱軋或熱軋加冷成型工藝可以實現包覆材料與基材界面的冶金結合,質量優良。其產品廣泛用于石油化工、化工行業、石油及天然氣工業等。
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