CN105710156B - 一种轧制波纹结合面金属复合管工艺 - Google Patents
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Abstract
一种轧制波纹结合面金属复合管工艺，其步骤是：选取金属基管和金属覆管，覆管的变形抗力大于基管的变形抗力，按覆管在外、基管在内组合制坯；将复合管坯通过装有波纹轧辊的复合粗轧机，轧制出外表面和复合面上具有波纹形状的复合毛管，波纹截面形状为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，波纹高度为覆管厚度的（0.1～10）倍，波纹宽度是波纹高度的（2～20）倍；然后将复合毛管通过装有光滑圆孔型的复合精轧机，将外表面波纹轧平、轧圆，轧制到所需管壁厚度，得到复合管。本发明利用粗轧后覆管与基管的博文结合面，解决了异种金属变形抗力不同引起金属塑性变形的差异，增加了金属层的结合强度和结合力，提高了复合率。
Description
技术领域
本发明属于金属复合管的制备技术领域，具体涉及一种轧制波纹结合面金属复合管工艺。
背景技术
双金属复合管(以下简称复合管)又称为双层管或包覆管,是由2种不同的金属管构成。管之间通过各种变形和连接技术紧密结合, 受外力作用时，内外管同时变形且界面不分离。一般设计准则是基材满足设计应力, 覆材能抗腐蚀或磨损等。和单一金属管相比,复合管充分利用基管和覆管的最佳性能，不仅具有高强度,而且还具有优良耐腐蚀、耐磨损性能,节省了大量贵重金属,降低了生产成本，因而双金属复合管的应用领域很广泛 。
爆炸复合法依靠炸药爆炸产生连接金属所需的压力,使两搭接表面实现固相焊接。具体方法是先把基管和覆管组装成复合管坯,靠炸药爆炸产生的冲击波使内管发生塑性变形,紧贴于外管。
但该方法生产的复合管尺寸较小管形较差，成材率低；而且由于爆炸高能量的冲击，金属组织结构受到影响，并对环境污染较重。
压力加工复合法是指异种金属在塑性变形过程中受到变形力的作用使接触表面接近原子厚距离形成大量结合点，进而扩散形成稳固的冶金结合。其制坯工艺及界面复合机制是制约复合金属管质量、产量的主要因素。压力加工法中研究最多的是轧制复合，有热轧、冷轧、非等温轧制、异步轧制等。而轧制复合能量较低，异种金属材料力学性能差异大，结合界面比爆炸复合更为复杂。滚压复合法，内管易开裂且易加工硬化；旋压复合法，工艺简单, 成本低, 效率高，但是结合强度低, 加工大管径较困难。所以使异种金属界面结合稳固，质量精度高，品种范围广，复合效率高是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决复合管生产时复合界面结合性能不良的技术问题，提供一种轧制波纹结合面金属复合管工艺。
本发明是通过下述技术方案实现。
1. 一种轧制波纹结合面金属复合管工艺，包括如下步骤：
1）坯料选择，选取金属基管和金属覆管，所述覆管金属层的变形抗力大于基管金属层的变形抗力，清理基管和覆管进行复合的表面，直至见到金属基体；
2）制坯，将覆管和基管按顺序叠装，覆管在外，基管在内，组合制坯，得到复合管坯；
3）粗轧，将复合管坯通过装有波纹轧辊的Y型三辊或者二辊复合粗轧机，所述复合粗轧机是三个轧辊圆孔型均刻有波纹辊面的Y型轧机或者为两个轧辊圆孔型均刻有波纹辊面的二辊轧机，使轧辊波纹辊面与覆管接触，使基管内表面与芯轴光滑表面接触，轧制出外表面和复合面上具有波纹形状的复合毛管，所述复合毛管的外表面波纹截面形状为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，波纹高度覆管厚度的（0.1～10）倍，波纹宽度是波纹高度的（2～20）倍，所述复合毛管波纹分别沿复合毛管轴向连续布置或者垂直于复合毛管轴向连续布置；
4）精轧，将复合毛管通过复合精轧机，所述精轧机为三辊轧机或者二辊轧机，轧辊带有光滑圆孔型，将复合毛管外表面波纹轧平，复合毛管轧圆，将复合毛管定、减径，轧制到所需管壁厚度，得到复合管；
5）精整，精轧轧出的复合管进行切头尾，热处理，矫直，分段。
2、其中，一种轧制波纹结合面金属复合管工艺，步骤2）中，所述制坯过程为：将叠装的基管和覆管送往压力机压紧，在叠装的复合管坯两端沿着圆周进行埋弧焊封装焊接，在焊接好的复合管坯料端部钻孔抽真空，然后封闭该孔，得到复合管坯。
3、其中，一种轧制波纹结合面金属复合管工艺，在步骤3）中，用于热轧，在粗轧前，将检验合格后的复合管坯送往加热炉，加热到一定温度，然后再进行粗轧。或者用于冷轧，在粗轧前，将检验合格的复合管坯送往酸洗设备酸洗，然后再进行粗轧。
本发明的优点及积极效果：
本发明利用基管波纹和覆管波纹之间的啮合力增大了基管和覆管之间的结合力；利用粗轧后整体波纹覆管与基管波纹结合面，解决异种金属变形抗力不同引起金属塑性变形的差异，即塑性变形不一致的问题；利用基管和覆管的波纹复合面，增大了基管和覆管的接触面积，增加了金属层的结合强度，避免了轧制过程中基管和覆管的开裂现象，提高了复合率；所述一种轧制波纹结合面金属复合管工艺，工艺简单，能耗低，复合质量、产量高。
附图说明
图1为复合管坯示意图；
图2为复合管粗轧示意图；
图3为复合管精轧示意图；
图中： 1-基管2-覆管；3-芯轴；4-Y型粗轧机波纹轧辊；5-Y型轧机精轧轧辊。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：制备不锈钢-碳钢单面复合管
制坯：选取304不锈钢管和Q345R碳钢管按照1︰3比例组坯，不锈钢管尺寸为厚5mm×直径250mm×长2000mm，作为覆管1；碳钢管尺寸为厚15mm×直径248mm×长2000mm，作为基管2；清理碳钢管内壁和不锈钢管外壁，直至见到金属基底；叠装覆管1和基管2，送往压力机压紧，在叠装的复合管坯两端周围用10mm厚的碳钢先点焊后用埋弧焊封装焊接，在焊接好的复合管坯料端部钻孔抽真空，然后封闭该孔，得到复合管坯，如图1，复合管坯的厚度为20mm；
加热：将检验合格后的复合管坯送往加热炉，加热到1250℃；
粗轧：将加热好的复合管坯送往复合粗轧机轧制，如图2，所述复合粗轧机是三个轧辊为圆弧形波纹表面Y型轧机，使波纹表面的上粗轧辊4与不锈钢覆管外表面接触，光滑芯轴的外表面与碳钢基管内表面接触，沿轧制方向，将不锈钢-碳钢复合管坯轧制成碳钢管外壁为整体圆弧形波纹复合毛管，所述复合毛管是碳钢管与不锈钢管复合面以圆弧形波纹相互配合的粗轧复合毛管，圆弧形波纹高度为3mm，波纹宽度为波纹高度的6倍；
精轧：如图3，将粗轧后的外表面为圆弧形波纹复合毛管送往三辊精轧Y型轧机轧制，所述精轧机工作辊为光滑表面辊，使粗轧复合毛管波纹沿轧制方向布置，在精轧机上轧制直到复合毛管外波纹轧平、复合毛管轧圆，将复合毛管定、减径，轧制到所需管壁厚度，得到碳钢不锈钢复合管；
精整：将精轧轧出的复合管进行切头尾，热处理，矫直，分段，制成成品。
本实施例中，粗轧形成的覆管的波纹截面形状还可以为椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，波纹高度可以为覆管厚度的（0.1～10）倍，波纹宽度可以为波纹高度的（2～20）倍。
上述实施例利用基管波纹和覆管波纹之间的结合力增大了基管和覆管之间的结合力；利用粗轧后整体波纹覆管与基管波纹结合面，解决了异种金属变形抗力不同引起金属塑性变形的差异；其复合效果良好，金属层界面的结合强度较采用光滑管轧制复合的结合强度有了实质的提高。
Claims (3)
1.一种轧制波纹结合面金属复合管工艺，包括如下步骤：
1）坯料选择，选取金属基管和金属覆管，所述覆管金属层的变形抗力大于基管金属层的变形抗力，清理基管和覆管进行复合的表面，直至见到金属基体；
2）制坯，将覆管和基管按顺序叠装，覆管在外，基管在内，组合制坯，得到复合管坯；
3）粗轧，将复合管坯通过装有波纹轧辊的Y型三辊或者二辊复合粗轧机，所述复合粗轧机是三个轧辊圆孔型均刻有波纹辊面的Y型轧机或者为两个轧辊圆孔型均刻有波纹辊面的二辊轧机，使轧辊波纹辊面与覆管接触，使基管内表面与芯轴光滑表面接触，轧制出外表面和复合面上具有波纹形状的复合毛管，所述复合毛管的外表面波纹截面形状为圆弧形、椭圆形、正弦波型、三角形、梯形或矩形，波纹高度为覆管厚度的（0.1～10）倍，波纹宽度是波纹高度的（2～20）倍，所述复合毛管波纹分别沿复合毛管轴向连续布置或者垂直于复合毛管轴向连续布置；
4）精轧，将复合毛管通过复合精轧机，所述精轧机为三辊轧机或者二辊轧机，轧辊带有光滑圆孔型，将复合毛管外表面波纹轧平，复合毛管轧圆，将复合毛管定、减径，轧制到所需管壁厚度，得到复合管；
5）精整，将精轧轧出的复合管进行切头尾，热处理，矫直，分段。
2.根据权利要求1所述的一种轧制波纹结合面金属复合管工艺，其特征在于，步骤2）中，所述制坯过程为：将叠装的基管和覆管送往压力机压紧，在叠装的复合管坯两端沿着圆周进行埋弧焊封装焊接，在焊接好的复合管坯料端部钻孔抽真空，然后封闭该孔，得到复合管坯。
3.根据权利要求1所述的一种轧制波纹结合面金属复合管工艺，其特征在于，在步骤3）中，用于热轧，在粗轧前，将检验合格后的复合管坯送往加热炉，加热到一定温度，然后再进行粗轧；或者用于冷轧，在粗轧前，将检验合格的复合管坯送往酸洗设备酸洗，然后再进行粗轧。
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