CN101670383B - 内覆不锈钢复合钢管的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种结合质量好、工序简单、成本较低、不锈钢层与碳钢层可同时获得良好组织和性能的内覆不锈钢复合钢管的制造方法，包括如下步骤：清洁经固溶处理后的不锈钢薄壁焊管、碳钢管及纯铜箔表面；将纯铜箔包在不锈钢薄壁焊管外面一同装入碳钢管内，内管、纯铜箔、外管相互套装；冷拉拔使内管、纯铜箔及外管紧密贴合，形成过盈配合的复合管坯；将复合管坯置于充有保护气体的扩散退火炉中900～950℃加热、保温10～60min，出炉后以100～200℃/min的速度冷却至常温，进行扩散复合。

Description

内覆不锈钢复合钢管的制造方法

技术领域：

本发明涉及一种工业及民用的双金属复合管的制造方法，尤其是一种结合质量好、工序简单、成本较低、不锈钢层与碳钢层可同时获得良好组织和性能的内覆不锈钢复合钢管的制造方法。

背景技术：

碳钢管内覆不锈钢的不锈钢复合钢管，既有不锈钢的优良耐腐蚀性能，又有碳钢的高强度特性，可代替不锈钢管用作工业与民用等多种领域的流体输送管道材料，具有价格便宜、节省资源等优点。现有的不锈钢复合钢管根据结合状况可分为机械结合与冶金结合两种。机械结合的不锈钢复合钢管，在弯、扭等加工过程中，或者在温度、压力、载荷变动时，会发生内管失稳、鼓包等现象，易造成管道堵塞，另外，在使用过程中，腐蚀介质也很容易进入层间间隙而发生腐蚀。因此，机械结合的不锈钢复合钢管的应用受到限制。冶金结合的不锈钢复合钢管可以承受弯、扭等塑性加工，可以在温度、载荷、压力变动的条件下使用，但现有制造方法却存在着不同程度的问题。

中国专利号为200710051877.3，名称为“不锈钢-碳钢复合管爆炸焊接工艺”的发明专利技术，公开了一种不锈钢与碳钢复合管的制造方法。生产过程中需要使用炸药和专用模具等，不但工艺复杂，而且存在着安全隐患，尤其是难于制造细长尺寸的复合管材。

中国专利号为02109254，名称为“复合双金属管的生产方法”的专利技术，具体方法是对内外管进行表面处理；将内管装入外管，内外管过盈配合形成复合管坯；在复合管坯的两端头将空气、液体密封在内管内，并焊接密封内、外管端头缝隙；加热扩散退火至内外管界面冶金结合，即主要依靠密封在内管的空气、液体受热膨胀而产生的内压力进行扩散复合。此方法可使不锈钢管与碳钢管的界面实现冶金结合，但密封、焊接工艺也较为复杂，更主要的是容易引起碳钢管中的碳向不锈钢管中扩散，使不锈钢管的耐腐蚀性能下降。

中国专利申请号为02114525.3，名称为“一种双金属管的制造方法”的专利申请技术，公开了一种使用钎焊技术的双金属复合管的制造方法，包括清洗衬管和基管的表面，在衬管的外表面涂附钎料，将衬管与基管套装，进行冷拉拔，使基管的内表面与衬管的外表面之间获得一个适于钎焊的毛细间隙且基管的内表面与衬管外表面上的钎料涂附层紧密贴合，在惰性气体保护下将冷拉拔复合管在中频感应加热钎焊装置中通过感应圈加热后喷水快速冷却。该方法所用钎料可以防止碳钢管中的碳向不锈钢管中扩散，保证了不锈钢的耐腐蚀性能。但是方法中采用镍基钎料，不但原材料成本高，而且因钎焊温度高，耗能增加，更加大了产品的制造成本，造成基管组织粗大，性能下降；钎料采用涂附方法涂附在衬管外表面，势必产生环境污染问题；感应加热后喷水快速冷却，使基管的塑性、韧性均受到很大损害。

发明内容：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种结合质量好、工序简单、成本较低、不锈钢层与碳钢层可同时获得良好组织和性能的不锈钢复合钢管及制造方法。

本发明的技术解决方案是：一种内覆不锈钢复合钢管的制造方法，包括如下步骤：

a.清洁经固溶处理后的不锈钢薄壁焊管、碳钢管及纯铜箔表面；

b.将纯铜箔包在不锈钢薄壁焊管外面一同装入碳钢管内，内管、纯铜箔、外管相互套装；

c.冷拉拔使内管、纯铜箔及外管紧密贴合，形成过盈配合的复合管坯；

d.将复合管坯置于充有保护气体的扩散退火炉中900～950℃加热、保温10～60min，出炉后以100～200℃/min的速度冷却至常温，进行扩散复合。

所述纯铜箔的厚度为0.02～0.1mm。

本发明在扩散复合的加热和保温中，纯铜箔及不锈钢的热膨胀大于碳钢，因此内层、中间层及外层始终紧密接触且产生一定压力，中间层与内、外层材料之间分别形成几个微米距离的扩散，内层不锈钢管和外层碳钢管通过中间层形成良好的冶金结合。同时，所用的加热温度、保温时间和冷却速度保证碳钢得到细小的珠光体+铁素体组织，强度与塑性匹配良好，不锈钢处于固溶状态，具有最佳的耐腐蚀性能。

本发明同现有技术相比还具有如下优点：

1.克服了爆炸复合方法中使用炸药和专用模具而导致的工艺复杂及安全性差的问题；

2.克服了无中间层的不锈钢与碳钢固相扩散时，因不锈钢增碳而降低不锈钢防腐蚀性能的问题，同时以纯铜箔做中间层及合理的扩散温度、冷却速度可保证在没有内压作用下，内外层也能形成牢固的冶金结合，因此无需将空气、液体密封在内管内并焊接密封内、外管端头缝隙，使复合工艺更加简单；

3.克服了使用镍基钎料涂附层的钎焊复合方法所产生的污染环境、钎料昂贵、钎焊温度高、耗能高、碳钢管组织性能受到损伤的问题。

本发明具有制造成本低、工序简单，结合质量高，不锈钢与碳钢层组织性能优良等优点。

具体实施方式：

a.选用外径为25mm、壁厚为0.5mm的薄壁奥氏体型不锈钢焊管为内层管，外径为32mm、壁厚为2.5mm的低碳钢无缝钢管为外层管，厚度为0.05mm的纯铜箔为中间层。不锈钢管预先经过固溶处理，其外径略小于碳钢管的内径，以使不锈钢管能够方便的装入碳钢管，且两者之间可以放入一层纯铜箔。

同现有技术一样，用清洗剂去除不锈钢管外表面、碳钢管内表面及纯铜箔表面的油污；用机械方法去除不锈钢管外表面及碳钢管内表面的氧化物。

b.将纯铜箔包在不锈钢管的外面一起插进碳钢管中，内管、纯铜箔、外管相互套装，可以将纯铜箔纵向或螺旋缠绕包在不锈钢管外面。

c.冷拉拔使内管、纯铜箔及外管紧密贴合，形成过盈配合的复合管坯。

d.将复合管坯装入扩散退火炉中，在保护气氛下加热到900～950℃，保温10～60min，扩散复合的加热温度略高于不锈钢中碳化铬的析出温度，金属原子有足够扩散能力；但远低于中间层纯铜的熔化温度。出炉后在空气中控制空气流动速度进行冷却，冷却速度为100～200℃/min。

e.进行矫直、表面处理、检验，即得到本发明的内覆不锈钢复合钢管。

Claims (2)

1.一种内覆不锈钢复合钢管的制造方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

a.清洁不锈钢薄壁焊管、碳钢管及纯铜箔表面，所述不锈钢薄壁焊管预先经过固溶处理；

b.将纯铜箔包在作为内管的不锈钢薄壁焊管外面一同装入作为外管的碳钢管内，内管、纯铜箔、外管相互套装；

c.冷拉拔使内管、纯铜箔及外管紧密贴合，形成过盈配合的复合管坯；

d.将复合管坯置于充有保护气体的扩散退火炉中900～950℃加热、保温10～60min，出炉后以100～200℃/min的速度冷却至常温，进行扩散复合。

2.根据权利要求1所述的内覆不锈钢复合钢管的制造方法，其特征在于：所述纯铜箔的厚度为0.02～0.1mm。