CN107774737A - 镍基双金属复合管件成型工艺 - Google Patents

镍基双金属复合管件成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍基双金属复合管件的制备方法，包括以下步骤：预处理、冷推成型、固溶处理和回火处理，冷推成型是将镍基双金属复合管件放置到冷挤压成型机中的模具中，冷挤压成型机中的冲头通过模具上设置的成型孔作用在镍基双金属复合管件上，进行冷推成型；依次重复冷推成型、固溶处理和回火处理，直到镍基金属复合管件达到成品规格；采用火焰切割法、带锯、无齿锯或等离子切割法切除镍基金属复合管件的端头，获得成品复合管件；通过化学方法或机械方法除去成品镍基双金属复合管件内外表面的氧化铁皮。本发明可以降低生产成本，提高生产效率。

Description

镍基双金属复合管件成型工艺
技术领域
本发明涉及层状金属复合材料领域，特别是涉及一种镍基双金属复合管件成型工艺。
背景技术
金属复合管材是由两种或两种以上不同材质的金属管通过冶金或机械方法内外嵌套结合在一起的管材，它充分利用了两种或多种金属的优点，具备单一金属管材无法比拟的性价比。因此，金属复合管材越来越受到人们的青睐。
镍基双金属复合管件作为金属复合管材的一种，在一些特殊领域起着重要的作用。对于油气输送管线来说，必须采用耐腐蚀的镍基合金管材，但是纯镍基合金管材的成本很高，而镍基双金属复合管件在满足相同使用条件下大大降低了成本；同时，管件成本占整个管线成本的10％，而镍基双金属复合管件的成本仅相当于镍基纯合金管件的十分之一，其性价比极高。目前，国际上主要采用堆焊的方式制造镍基双金属复合管件。堆焊工艺是先将外管压制成型为三通或弯头等管件，再用电焊或气焊法把镍基合金融化，将熔融的镍基合金堆焊在外管内部，形成耐腐蚀的镍基合金内管。堆焊复合管件的优点是工艺简单、质量容易保证以及过程容易控制。但是存在成本高、效率低等缺点。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种镍基双金属复合管件成型工艺，可以降低生产成本，提高生产效率。
一种镍基双金属复合管件的制备方法，包括以下步骤：
a.预处理：若金属外管的屈服强度大于金属外管最大拉伸强度的三分之二，进行回火处理，回火温度500-650℃；若金属外管的屈服强度小于金属外管最大拉伸强度的三分之二，直接进行步骤b；
b.冷推成型：将预处理后的镍基双金属复合管放置到冷挤压成型机中的模具中，冷挤压成型机中的冲头通过模具上设置的成型孔作用在镍基双金属复合管上，进行冷推成型；
c.固溶处理：将冷推成型的镍基双金属复合管件加热到在980-1250℃，进行恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后进行快速冷却，以得到过饱和固溶体；
d.回火处理：将经过固溶处理后的镍基双金属复合管件重新加热到低于下临界温度AC1的适当温度，保温一段时间后，在空气中进行冷却；
e.依次重复步骤b、c和d，直到镍基双金属复合管件达到成品规格；
f.采用火焰切割法、带锯、无齿锯或等离子切割法切除镍基双金属复合管件的端头，获得成品复合管件；
g.成品复合管件表面处理：通过化学方法或机械方法除去成品镍基双金属复合管件内外表面的氧化铁皮。
优选地，步骤b中，所述冲头呈圆柱形，冲头直径小于成型孔的直径，两者之间的间隙为0.5-2.0mm。
优选地，步骤b中，所述模具的成型孔表面和镍基双金属复合管件的表面均涂抹有润滑剂。
优选地，步骤c中，所述固溶处理的快速冷却方式采用水冷却方式。
优选地，步骤d中，所述回火处理的回火温度为500-650℃。
优选地，步骤g中，所述化学方法包括碱洗法和酸洗法，机械方法包括喷砂、打磨或钢丝刷。
优选地，所述金属外管采用管线钢L360或L415。
优选地，所述镍基合金内衬管采用N08825。
本发明的有益效果体现在：
1.通过重复冷推成型、固溶处理和回火处理三个步骤实现镍基双金属复合管件的最终成型，提高了产品的成材率，提高了镍基双金属复合管件的界面结合强度。
2所述模具中涂抹有润滑剂，减小了模具与管件之间的摩擦力，利于管件成型；同时，冷推成型具备效率高和成本低的优点，易于大批量的工业化生产。
3.固溶处理使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除加工应力，改善钢和合金中的塑性，以便继续加工或成型；固溶处理可促进金属外管和镍基合金内衬管在界面处的冶金扩散，提高复合管件的界面结合强度。
4.回火处理可消除管件冷却时产生的残余应力，防止变形和开裂；调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；稳定组织和尺寸，保证精度；改善和提高加工性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例的结构示意图。
附图中，1-模具，11-半模，12-三通成型孔，2-冲头，3-镍基双金属复合管件，31-金属外管，32-镍基合金内衬管
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本专利的保护范围。
一种镍基双金属复合管件的制备方法，以金属外管31采用管线钢L360和镍基合金内衬管采用N08825为例，该方法的步骤如下：
如图1，金属外管31采用管线钢L360，金属外管31屈服强度小于金属外管31最大拉伸强度的三分之二，直接进行冷推成型。本实施例中，模具1设置在冷挤压成型机中，模具1包括两个半模11，半模11内部设置有三通成型孔12。三通成型孔12和镍基双金属复合管件3的外表面均涂抹有润滑剂，减小了模具1与镍基双金属复合管件3之间的摩擦力，利于镍基双金属复合管件3成型。将镍基双金属复合管件3放置到三通成型孔12的横向通孔中，两个冲头2通过模具1上设置的成型孔12作用在镍基双金属复合管件3上，进行冷推成型。冲头2呈圆柱形，冲头2直径小于成型孔12的直径，两者之间的间隙为0.5-2.0mm；当冲头2和成型孔12的间隙小于0.5mm时，不便于冲头2进入成型孔12的横向通孔中，提高了冲头2和成型孔12的加工精度，提高了成本；当冲头2和成型孔12的间隙大于2.0mm时，会造成镍基双金属复合管件3的金属外管31和镍基合金内衬管32在进行冷推成型时受力不均，从而影响金属外管31和镍基合金内衬管32的界面结合质量，可导致镍基双金属复合管件3成为废品。
本实施例中，将冷推成型后的镍基金属复合管件3加热到1100℃，进行恒温保持3小时，然后通过水冷却方式进行快速冷去，实现固溶处理。固溶处理可使合金中各种相充分溶解，强化固溶体，并提高韧性及抗蚀性能，消除加工应力，改善钢和合金中的塑性，以便继续加工或成型；固溶处理可促进金属外管31和镍基合金内衬管32在界面处的冶金扩散，提高镍基金属复合管件3的界面结合强度。
本实施例中，将经过固溶处理后的镍基金属复合管件3重新加热到600℃，保温1小时，然后在空气中进行冷却，实现回火处理。该回火处理属于高温回火，可使管件内部获得回火索氏体组织，具有良好的综合性能。回火处理可消除管件冷却时产生的残余应力，防止变形和开裂；调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；稳定组织和尺寸，保证精度；改善和提高加工性能。
在实践过程中，依次重复冷推成型、固溶处理和回火处理，直到镍基金属复合管件3达到成品规格，提高了产品的成材率，提高了镍基双金属复合管件的界面结合强度。最后采用火焰切割切除镍基金属复合管件3的端头，获得成品复合管件。最后，通过化学方法或机械方法除去成品镍基双金属复合管件3内外表面的氧化铁皮。本发明具备效率高和成本低的优点，易于大批量的工业化生产。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种镍基双金属复合管件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.预处理：若金属外管的屈服强度大于金属外管最大拉伸强度的三分之二，进行回火处理，回火温度500-650℃；若金属外管的屈服强度小于金属外管最大拉伸强度的三分之二，直接进行步骤b；
b.冷推成型：将预处理后的镍基双金属复合管件放置到冷挤压成型机中的模具中，冷挤压成型机中的冲头通过模具上设置的成型孔作用在镍基双金属复合管上，进行冷推成型；
c.固溶处理：将冷推成型的镍基双金属复合管件加热到在980-1250℃，进行恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中，然后进行快速冷却，以得到过饱和固溶体；
d.回火处理：将经过固溶处理后的镍基双金属复合管件重新加热到低于下临界温度AC1的适当温度，保温一段时间后，在空气中进行冷却；
e.依次重复步骤b、c和d，直到镍基双金属复合管件达到成品规格；
f.采用火焰切割法、带锯、无齿锯或等离子切割法切除镍基双金属复合管件的端头，获得成品复合管件；
g.成品复合管件表面处理：通过化学方法或机械方法除去成品镍基双金属复合管件内外表面的氧化铁皮。
2.如权利要求1所述的镍基双金属复合管件的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述冲头呈圆柱形，冲头直径小于成型孔的直径，两者之间的间隙为0.5-2.0mm。
3.如权利要求1所述的镍基双金属复合管件的制备方法，其特征在于：步骤b中，所述模具的成型孔表面和镍基双金属复合管件的表面均涂抹有润滑剂。
4.如权利要求1所述的镍基双金属复合管件的制备方法，其特征在于：步骤c中，所述固溶处理的快速冷却方式采用水冷却方式。
5.如权利要求1所述的镍基双金属复合管件的制备方法，其特征在于：步骤d中，所述回火处理的回火温度为500-650℃。
6.如权利要求1所述的镍基双金属复合管件的制备方法，其特征在于：步骤g中，所述化学方法包括碱洗法和酸洗法，机械方法包括喷砂、打磨或钢丝刷。
7.如权利要求1所述的镍基双金属复合管件的制备方法，其特征在于：所述金属外管采用管线钢L360或L415。
8.如权利要求1所述的镍基双金属复合管件的制备方法，其特征在于：所述镍基合金内衬管采用N08825。
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