CN106425312A - 一种复合管的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合管的生产工艺，包括如下步骤：炼钢，通电加强热至1200‑1400℃完全融化得到炼钢液；浇锻复合双定型，将炼钢液分别注入三层沙箱模具内，冷却成型；滚动锻打，将冷却成型后的钢块放入空气锤中进行锻打的到复合体，控制不同钢材锻打的次数和速率；轧钢焊接成管，经过等离子切割成型，再进行淬火酸洗外表面和侧面端口，再经过焊接成管型；抛光打磨，将焊接成管型后的整体放入抛光机中进行抛光，在进行抛光以后将两端端口和焊接缝送入打磨机中进行打磨；采用热处理熔融浇筑成型，并经过锻打冲击复合的方法形成复合管面结构，强度大，韧性好，具有优良的物理性能，可以节省钢材。
Description
技术领域
本发明涉及复合管生产工艺技术领域，具体涉及一种复合管的生产工艺。
背景技术
复合管在目前来说应用是极为广泛的，由于耐冲击、热膨胀率低、耐压、耐高温，安装成熟，规格齐全等优点，应用的前景也十分的大，是将钢管或焊管、无缝钢管和壁厚更薄的不锈钢管强力嵌合在一起的新型复合管材，也是一种更理想的管道升级换代产品。它保留了两种不同材料内在的优点，互补了它们内在的不足，并且沿用了钢管传统成熟的安装方式和工艺，因此在使用中方便、可靠、卫生、安全。广泛应用于油田、化工、电力等工业领域，其适用范围越来越广泛，带来的经济、环境、社会效益也更加明显。
但是目前的复合管中的生产工艺中，多采用的是传统的柔和技术，这种糅合技术一般包括爆炸，水压等，但是这种糅合的缺点在于糅合过后的贴合程度不高，难以根据实际的需求来对复合管原料进行准确预测，容易导致常规钢材的浪费，而且传统的应用生产工艺较为复杂，需要专门的生产设备，生产成本较高，不能很好的满足于越来越大的实际需求。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种复合管的生产工艺，以不锈钢和普通钢材为基本原材料，采用热处理熔融浇筑成型，并经过锻打冲击复合的方法形成复合管面结构，再通过焊接成管型，制备出强度大，韧性好的复合管，具有优良的物理性能，能够大大减少钢材的应用，可以节省钢材，按照实际需求来提供钢材的用量，减少不必要使用而导致的钢材废弃和重利用，进一步减少生产过程中的能量消耗，可以有效解决背景技术中的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种复合管的生产工艺，包括如下步骤：
S1、炼钢，将普通钢材和不锈钢分别放入不同的中频炉中，通电加强热至1200-1400℃，维持温度至4-5h至钢材完全融化得到炼钢液；
S2、浇锻复合双定型，将炼钢液分别注入三层沙箱模具内，且将不锈钢炼钢液分别注入内、外两侧的沙箱模具内，将普通钢材炼钢液注入中间的沙箱模具内，调整沙箱温度降至室温冷却成型；
S3、滚动锻打，将冷却成型后的钢块放入空气锤中进行锻打的到复合体，控制不同钢材锻打的次数和速率；
S4、轧钢焊接成管，将经过滚动锻打后的复合体经过粗量，再经过等离子切割成型，再进行淬火酸洗外表面和侧面端口，再经过焊接成管型；
S5、抛光打磨，将焊接成管型后的整体放入抛光机中进行抛光，在进行抛光以后将两端端口和焊接缝送入打磨机中进行打磨。
根据上述技术方案，所述步骤S2中，冷却成型的降温速率为8-10℃/min。
根据上述技术方案，所述沙箱之间的间距为0.2mm。
根据上述技术方案，所述步骤S3中，不锈钢锻打次数为2000-2500次，锻打速率为1000-1500次/min，普通钢材锻打次数为1500-2000次，锻打速率为2000-2200次/min。
根据上述技术方案，所述步骤S4中，滚动锻打的塑性变形程度≤5%。
根据上述技术方案，所述步骤S4中，酸洗采用0.1-0.4mol/L的稀盐酸。
根据上述技术方案，所述步骤S5中，抛光面平整度Ra≤0.0500，端面打磨角度为120-130°，焊缝打磨平整度Ra≤0.0200。
本发明的有益效果：
本发明以不锈钢和普通钢材为基本原材料，采用热处理熔融浇筑成型，并经过锻打冲击复合的方法形成复合管面结构，再通过焊接成管型，制备出强度大，韧性好的复合管，具有优良的物理性能，能够大大减少钢材的应用，可以节省钢材，按照实际需求来提供钢材的用量，减少不必要使用而导致的钢材废弃和重利用，进一步减少生产过程中的能量消耗。
附图说明
图1为本发明工艺产品示意图。
图2为本发明应力应变对复合管力学性能的关系曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
一种复合管的生产工艺，包括如下步骤：
S1、炼钢，将普通钢材和不锈钢分别放入不同的中频炉中，通电加强热至1200℃，维持温度至4h至钢材完全融化得到炼钢液；
S2、浇锻复合双定型，将炼钢液分别注入三层沙箱模具内，沙箱之间的间距为0.2mm，且将不锈钢炼钢液分别注入内、外两侧的沙箱模具内，将普通钢材炼钢液注入中间的沙箱模具内，调整沙箱温度降至室温冷却成型，冷却成型的降温速率为8℃/min；
S3、滚动锻打，将冷却成型后的钢块放入空气锤中进行锻打的到复合体，控制不同钢材锻打的次数和速率，具体为不锈钢锻打次数为2000次，锻打速率为1000次/min，普通钢材锻打次数为1500次，锻打速率为2000次/min；
S4、轧钢焊接成管，将经过滚动锻打后的复合体经过粗量，滚动锻打的塑性变形程度≤5%，再经过等离子切割成型，再进行淬火酸洗外表面和侧面端口，酸洗采用0.1mol/L的稀盐酸，再经过焊接成管型；
S5、抛光打磨，将焊接成管型后的整体放入抛光机中进行抛光，在进行抛光以后将两端端口和焊接缝送入打磨机中进行打磨，抛光面平整度Ra≤0.0500，端面打磨角度为120°，焊缝打磨平整度Ra≤0.0200。
实施例2：
一种复合管的生产工艺，包括如下步骤：
S1、炼钢，将普通钢材和不锈钢分别放入不同的中频炉中，通电加强热至1300℃，维持温度至4.5h至钢材完全融化得到炼钢液；
S2、浇锻复合双定型，将炼钢液分别注入三层沙箱模具内，沙箱之间的间距为0.2mm，且将不锈钢炼钢液分别注入内、外两侧的沙箱模具内，将普通钢材炼钢液注入中间的沙箱模具内，调整沙箱温度降至室温冷却成型，冷却成型的降温速率为9℃/min；
S3、滚动锻打，将冷却成型后的钢块放入空气锤中进行锻打的到复合体，控制不同钢材锻打的次数和速率，具体为不锈钢锻打次数为2250次，锻打速率为1250次/min，普通钢材锻打次数为1750次，锻打速率为2100次/min；
S4、轧钢焊接成管，将经过滚动锻打后的复合体经过粗量，滚动锻打的塑性变形程度≤5%，再经过等离子切割成型，再进行淬火酸洗外表面和侧面端口，酸洗采用0.25mol/L的稀盐酸，再经过焊接成管型；
S5、抛光打磨，将焊接成管型后的整体放入抛光机中进行抛光，在进行抛光以后将两端端口和焊接缝送入打磨机中进行打磨，抛光面平整度Ra≤0.0500，端面打磨角度为125°，焊缝打磨平整度Ra≤0.0200。
实施例3：
一种复合管的生产工艺，包括如下步骤：
S1、炼钢，将普通钢材和不锈钢分别放入不同的中频炉中，通电加强热至1400℃，维持温度至5h至钢材完全融化得到炼钢液；
S2、浇锻复合双定型，将炼钢液分别注入三层沙箱模具内，沙箱之间的间距为0.2mm，且将不锈钢炼钢液分别注入内、外两侧的沙箱模具内，将普通钢材炼钢液注入中间的沙箱模具内，调整沙箱温度降至室温冷却成型，冷却成型的降温速率为10℃/min；
S3、滚动锻打，将冷却成型后的钢块放入空气锤中进行锻打的到复合体，控制不同钢材锻打的次数和速率，具体为不锈钢锻打次数为2500次，锻打速率为1500次/min，普通钢材锻打次数为2000次，锻打速率为2200次/min；
S4、轧钢焊接成管，将经过滚动锻打后的复合体经过粗量，滚动锻打的塑性变形程度≤5%，再经过等离子切割成型，再进行淬火酸洗外表面和侧面端口，酸洗采用0.4mol/L的稀盐酸，再经过焊接成管型；
S5、抛光打磨，将焊接成管型后的整体放入抛光机中进行抛光，在进行抛光以后将两端端口和焊接缝送入打磨机中进行打磨，抛光面平整度Ra≤0.0500，端面打磨角度为130°，焊缝打磨平整度Ra≤0.0200。
通过以下测试方法研究了应力应变对复合管性能的影响。
（1）应力应变对复合管力学性能的影响（如图2所示）
在持续的滚动捶打的过程汇总，由于外面的不锈钢弹性变形范围大，内管普通钢管的屈服强度低的特性，在空气锤的持续锻打挤压下，内衬普通钢管连续局部塑性变形，外不锈钢管始终保持在弹性变形范围之内。当外力去除后，外不锈钢管弹性收缩，内衬普通钢管由于已呈塑性变形无法收缩，从而达到内衬普通钢管外表面强力的嵌合在外不锈钢管的内表面中，复合成型。
由图中看出，两种不同的钢材对于应力应变的变化是不一致的，存在着明显的交点，应用这一交点即可完成对应的应力差异进行弹性收缩而形成复合管，这种结构形式对于复合管的强度和韧性都具有保障。
如下表所示：
| 检测项目 | 强度 | 韧性 | 贴合糅合程度 | 材料利用率 | 精度裁剪合格率 |
| 普通品 | 一般 | 一般 | 差，强度与韧性成反比 | 一般 | 良 |
| 实施例1 | 较强 | 较强 | 较强，强度与韧性无关系 | ≥90 | ≥90 |
| 实施例2 | 较强 | 较强 | 较强，强度与韧性无关系 | ≥94 | ≥93 |
| 实施例3 | 较强 | 较强 | 较强，强度与韧性无关系 | ≥95 | ≥95 |
从上表可以看出，与普通成型的复合管来说，本发明提供的工艺生产的古河管在强度和韧性上能够同时满足实际的使用需求，而普通复合管由于材料属性上强度和韧性反比关系，难以同时满足实际需求，本工艺中利用双金属糅合技术，能够同时满足强度和韧性上的需求，不再局限于材料的属性，而且由于可实现高精度的裁剪和原材料预测，对于金属材料的利用来说，也是具有极大的进步，能够大大节省材料，并且采用滚动锻打结构，糅合性能更好。
特别的，所述的滚动锻打即利用外面的不锈钢弹性变形范围大，利用内管普通钢管的屈服强度低的特性，在空气锤的持续锻打挤压下，使内衬普通钢管连续局部塑性变形，外不锈钢管始终保持在弹性变形范围之内。当外力去除后，外不锈钢管弹性收缩，内衬普通钢管由于已呈塑性变形无法收缩，从而达到内衬普通钢管外表面强力的嵌合在外不锈钢管的内表面中，复合成型。
基于上述，本发明的优点在于，本发明以不锈钢和普通钢材为基本原材料，采用热处理熔融浇筑成型，并经过锻打冲击复合的方法形成复合管面结构，再通过焊接成管型，制备出强度大，韧性好的复合管，具有优良的物理性能，能够大大减少钢材的应用，可以节省钢材，按照实际需求来提供钢材的用量，减少不必要使用而导致的钢材废弃和重利用，进一步减少生产过程中的能量消耗，该工艺生产效率得到大大的提高，性能优良，生产工艺操作方便，成本较低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种复合管的生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、炼钢，将普通钢材和不锈钢分别放入不同的中频炉中，通电加强热至1200-1400℃，维持温度至4-5h至钢材完全融化得到炼钢液；
S2、浇锻复合双定型，将炼钢液分别注入三层沙箱模具内，且将不锈钢炼钢液分别注入内、外两侧的沙箱模具内，将普通钢材炼钢液注入中间的沙箱模具内，调整沙箱温度降至室温冷却成型；
S3、滚动锻打，将冷却成型后的钢块放入空气锤中进行锻打的到复合体，控制不同钢材锻打的次数和速率；
S4、轧钢焊接成管，将经过滚动锻打后的复合体经过粗量，再经过等离子切割成型，再进行淬火酸洗外表面和侧面端口，再经过焊接成管型；
S5、抛光打磨，将焊接成管型后的整体放入抛光机中进行抛光，在进行抛光以后将两端端口和焊接缝送入打磨机中进行打磨。
2.根据权利要求1所述的一种复合管的生产工艺，其特征在于，所述步骤S2中，冷却成型的降温速率为8-10℃/min。
3.根据权利要求1所述的一种复合管的生产工艺，其特征在于，所述沙箱之间的间距为0.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种复合管的生产工艺，其特征在于，所述步骤S3中，不锈钢锻打次数为2000-2500次，锻打速率为1000-1500次/min，普通钢材锻打次数为1500-2000次，锻打速率为2000-2200次/min。
5.根据权利要求1所述的一种复合管的生产工艺，其特征在于，所述步骤S4中，滚动锻打的塑性变形程度≤5%。
6.根据权利要求1所述的一种复合管的生产工艺，其特征在于，所述步骤S4中，酸洗采用0.1-0.4mol/L的稀盐酸。
7.根据权利要求1所述的一种复合管的生产工艺，其特征在于，所述步骤S5中，抛光面平整度Ra≤0.0500，端面打磨角度为120-130°，焊缝打磨平整度Ra≤0.0200。
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