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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。
目前雙金屬復合管的生產方法主要包括冷成型法、熱成型法、離心鑄造法、離心鋁熱劑法、爆炸焊成型法、電磁成型法等等。
冷成型法:冷成型制造工藝的基本特征是將預加工好的薄壁不銹鋼管套入碳鋼管中,然后通過機械方法使不銹鋼管緊緊貼合在碳鋼管內壁上。薄壁不銹鋼管有兩種獲得途徑:一種是通過選擇合適規格的無縫不銹鋼管,通過旋壓的方法使之變薄,達到要求的外徑和厚度;另一種是用薄的不銹鋼板或鋼帶在專用的制管機上用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管內壁上,其中拉拔和脹接為常用。拉拔是取兩根分別制成的無縫鋼管,將一根套在另一根外面,然后將兩管通過一模具同時進行拉拔,從而實現緊密配合的機械結合。這種管的優點是生產工藝比較簡單,價格較便宜。缺點是界面非擴散結合,只是依靠對外層進行的冷加工來獲得緊密配合,因此冷加工復合管如果遭遇高溫就有分層傾向,復合管會因應力釋放而失效。這就限制了冷加工管的使用環境和應用領域。脹接分機械脹接和液壓脹接兩種。機械脹接是目前生產不銹鋼復合管的一種主要方法,它是利用滾脹芯軸回轉擠壓使復合管內管發生塑性變形,外管發生彈性變形,從而使復合管的外管對內管產生接觸壓力,以達到復合管內外壁的緊密貼合。液壓脹接原理與機械脹接相同,只是用管內高壓水施壓代替滾脹芯軸回轉擠壓。機械脹接時脹接力大小難以確定,易發生欠脹或過脹,且多次滾脹易造成襯里開裂。液壓脹接時脹接力均勻且大小可進行計算,因此更具優越性。兩種脹接法的共同缺點是內外層只是機械結合,和拉拔成型一樣,在高溫環境下會因應力松弛而分層失效。
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為了解決在鎳供應量嚴重不足的情況下,不銹鋼的生產和供應問題,美國開發出了這種以錳代鎳的奧氏體不銹鋼新鋼種系列。結束后,美國鎳的供應狀況逐步改善,因此,300系列不銹鋼的生產不再受原料緊張的制約,因此200系列就沒有再得到大的發展。幾位當初參與開發200系列不銹鋼的印度人,回到印度后,從印度是一個錳資源相對豐富、鎳資源缺乏的國情出發,將在美國開發的200系列鋼種的不銹鋼品種帶回印度。
200系列不銹鋼的應用在印度所以成功,是由于在一些特定的用途中有可能替代304不銹鋼。在市場上售出的大部份200系列不銹鋼幾乎沒有按照國標控制硫、碳含量,以錳(和氮)取代部分或全部鎳來生產更低鎳含量的奧氏體不銹鋼。這種系列材料的缺點是:18%以下的鉻含量與低的鎳含量達不到平衡而形成了鐵素體,為此,200系列不銹鋼中的鉻含量降到13.5%~15%,某些情況下降到了13%~14%,其耐腐蝕是不能與304和其他類似的鋼相比的。
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