CN111396646A - 一种双金属耐磨无缝复合钢管及其成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种双金属耐磨无缝复合钢管及其成型工艺，该双金属耐磨无缝复合钢管包括装配套接的外管道、内管道，以及外管道与内管道间隙的过渡面，外管道内壁环形阵列有内插槽，内管道外壁环形阵列有与内插槽适配插接的外插条，其中，内管道采用不锈钢复合管，过渡面采用以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层，本申请针对性设计过渡面作为内、外管道的粘结过渡层，渗透性好、连接稳定性强，采用多种不同热膨胀性的复合颗粒配合红外热扩形成了多种过盈层，适用于不同环境工况，综合实用性强。

Description

一种双金属耐磨无缝复合钢管及其成型工艺
技术领域
本发明涉及管道加工技术领域，具体的为一种双金属耐磨无缝复合钢管及其成型工艺。
背景技术
无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一种经济截面钢材，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等用钢管制造环形零件，可提高材料利用率，简化制造工序，节约材料和加工工时，已广泛用钢管来制造。
双金属无缝钢管是指把性能和价值不同钢种按照特殊要求复合在一起，以满足特殊用途的高附加值钢管产品。在某些特定行业中，由于需要不同，钢管内外层的金属成份可以不同。如锚杆行业，由于外层金属长时间接触水，需要使用耐腐蚀的不锈钢，而内层金属可以是普通碳钢。再如油气输送管内层金属要求高，需要使用防腐蚀材料，而对外层金属没有特殊要求。可以根据不同应用环境选择内外层金属的合理搭配，在节省贵重金属的同时又可以降低成本。自1991年双金属无缝钢管投入使用以来，经过十几年的发展，得到了广泛的应用。
双金属无缝钢管根据内外层的复合形式可分为机械复合和冶金复合两大类。机械复合的成型方式成本低、工艺简单，但结合力小，界面属于非扩散结合，在高温情况下易发生分层，导致双金属管失效；例如，爆炸成型复合制造方法，此方法为机械复合，可以生产各种材质匹配的复合钢管，包括轻金属与钢的复合,缺点是需建设专门的爆炸场地或空间，要有特殊的安全措施，生产出的双金属无缝钢管界面接合区易形成波形，结合力小，且管坯长度受到限制。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种双金属耐磨无缝复合钢管及其成型工艺，针对性设计过渡面作为内、外管道的粘结过渡层，渗透性好、连接稳定性强，采用多种不同热膨胀性的复合颗粒配合红外热扩形成了多种过盈层，适用于不同环境工况，综合实用性强。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种双金属耐磨无缝复合钢管，包括装配套接的外管道、内管道，以及外管道与内管道间隙的过渡面，外管道内壁环形阵列有内插槽，内管道外壁环形阵列有与内插槽适配插接的外插条，其中，内管道采用不锈钢复合管，过渡面采用以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
作为本发明的进一步优化，内插槽、外插条数目为3-5个，内插槽、外插条截面为梯形结构。
作为本发明的进一步优化，内管道、外管道选自但不限于304、304L、316、316L、347、825、Q345、L245、L360中的任意一种。
作为本发明的进一步优化，过渡面碳纤维布采用单向碳纤维布，且该碳纤维布排列方向为与管道长轴径向平行。
作为本发明的进一步优化，过渡面制备工艺如下，取单向碳纤维布，置于7.5-8wt％聚乙烯醇水溶液中，于55-68℃浸渍处理不低于10min，取出后干燥，再置于35-40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为80-100％，然后于该单向碳纤维布正反面呈条状对应铺设复合颗粒，铺设完成后于50-60℃干燥5-20min，再次置于35-40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为110-120％，然后于75-78℃干燥5-20min，即得以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
作为本发明的进一步优化，复合颗粒包括玻璃粉、硅铁粉、碳化硅、合金粉，四者质量百分含量占比依次为5-20％、5-20％、5-30％、40-60％，其中，合金粉包括热胀冷缩型合金粉和热缩冷涨型合金粉，且含热胀冷缩型合金粉的复合颗粒与含热缩冷涨型合金粉的复合颗粒在单向碳纤维布上交替铺设。
作为本发明的进一步优化，热胀冷缩型合金粉选自但不限于纯铁、5系铝合金、6系铝合金、黄铜中的任意一种或多种，热缩冷涨型合金粉选自但不限于锡铋合金、铝锑合金中的任意一种或多种。
双金属耐磨无缝复合钢管，其成型工艺包括如下操作：
1)取适配的内管道、外管道，酸洗后对内管道、外管道进行打磨抛光处理，并在内管道、外管道两端面结合面处加工倒角；
2)加工完成后取过渡面对内管道外壁进行包覆，先于110-130℃加热处理5-10min，然后与外管道在室温下进行间隙装配，对套接装配的内管道、外管道两端进行密封焊接；
3)将红外碳纤维加热管置于内管道通道内，进行加热扩管至内管道外壁与外管道内壁过盈贴合，得复合坯管；
4)对复合坯管进行热处理，再次进行酸洗、磷化处理，矫直、精整后检验入库。
作为本发明的进一步优化，步骤2)中间隙装配间隙为1-3mm；步骤3)中过盈贴合的过盈量为0.1-1.2mm。
作为本发明的进一步优化，步骤4)中热处理包括正火、淬火、回火，正火温度为840-860℃，淬火温度为850-900℃，回火温度为260-320℃。
本发明的有益效果在于：
本发明针对性设计过渡面作为内、外管道的粘结过渡层，渗透性好、连接稳定性强，采用多种不同热膨胀性的复合颗粒配合红外热扩形成了多种过盈层，适用于不同环境工况，综合实用性强。
本发明复合钢管相较于传统的爆炸型焊接，采用加热外扩过盈相连(本申请以红外加热，温度为800-960℃，加热外扩速率不高于0.5mm/min)，内管道、外管道间还设计有适配的截面为梯形的外插条和内插槽，匹配卡接效果更好，通过热胀冷缩的性质实现连接，相较于爆炸结合，对基体损伤影响小，且过盈状态为阶梯式变化，通过对不同热膨胀性材料的针对性规划，保证了内管道、外管道间过盈量的渐变性，避免了后期应用过程中随环境变化造成的影响，整体结合稳定性更强。另外，本申请中过渡面条状宽度可对应与内管道的各个存在拐点的外侧面设置，如，以图1所示，外插条的三个侧面加上其相邻的一个内管道外弧面形成一个单元(4种复合颗粒或至少2种复合颗粒)，然后依此循环形成闭合的包覆圆形。
采用单向碳纤维布作为中间过渡的连接骨架，一方面其本身的物化性能优异，有利于提高管道的整体性能，另一方面单向排列有利于调控加热升温的导向性，在保证加热膨胀外扩的同时，不仅有利于减轻对管道基体内部组织的影响，而且有利于催化过渡面的反应结合，提高层间结合力。
过渡面以单向纤维布为基体，作为强化骨架，辅以复合颗粒，活化处理后与复合颗粒粘结负载，并以硅酸钠作为粘结剂，形成一体固化的多样性复合层，在加热过程中，玻璃粉、碳化硅作为强化颗粒同时助滑促流变，硅酸钠脱水硬化同时与其中的硅铁粉颗粒缩聚形成稳定高强的网状络合物结构，与界面钢铁基面有优异的结合力，改善了层间结合的稳定性，界面过渡渗透结合性强，显著提高了管道间隙的结合强度，综合力学性能提高，使用寿命延长了4-7倍。
附图说明
图1为本发明内管道、外管道截面示意图(未装配)；
图2为本发明单向碳纤维布示意图；
图3为本发明粘附复合颗粒后的单向碳纤维布示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种双金属耐磨无缝复合钢管，包括装配套接的外管道1、内管道2，以及外管道1与内管道2间隙的过渡面3，外管道1内壁环形阵列有内插槽11，内管道2外壁环形阵列有与内插槽11适配插接的外插条21，内插槽11、外插条21数目为3-5个，内插槽11、外插条21截面为梯形结构，图中为4个；
其中，外管道1、内管道2根据相应领域国标要求选取材质，如，可选自但不限于304、304L、316、316L、347、825、Q345、L245、L360中的任意一种；过渡面3采用以碳纤维布31为骨架的多样性金属复合层(由含不同复合颗粒32的交替铺设成条状组成，正反面对称铺设同种复合颗粒)，碳纤维布采用单向碳纤维布，且该碳纤维布排列方向为与管道长轴径向平行。
过渡面制备工艺如下，取单向碳纤维布，置于7.5-8wt％聚乙烯醇水溶液中，于55-68℃浸渍处理不低于10min，取出后干燥，再置于35-40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为80-100％，然后于该单向碳纤维布正反面呈条状对应铺设复合颗粒，铺设完成后于50-60℃干燥5-20min，再次置于35-40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为110-120％，然后于75-78℃干燥5-20min，即得以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
其中，复合颗粒包括玻璃粉、硅铁粉、碳化硅、合金粉，四者质量百分含量占比依次为5-20％、5-20％、5-30％、40-60％，其中，合金粉包括热胀冷缩型合金粉和热缩冷涨型合金粉，且含热胀冷缩型合金粉的复合颗粒与含热缩冷涨型合金粉的复合颗粒在单向碳纤维布上交替铺设。热胀冷缩型合金粉选自但不限于纯铁、5系铝合金、6系铝合金、黄铜中的任意一种或多种，热缩冷涨型合金粉选自但不限于锡铋合金、铝锑合金中的任意一种或多种。
双金属耐磨无缝复合钢管，其成型工艺包括如下操作：
1)取适配的内管道、外管道，酸洗后对内管道、外管道进行打磨抛光处理，并在内管道、外管道两端面结合面处加工倒角；
2)加工完成后取过渡面对内管道外壁进行包覆，先于110-130℃加热处理5-10min，然后与外管道在室温下进行间隙装配，间隙装配间隙为1-3mm，对套接装配的内管道、外管道两端进行密封焊接；
3)将红外碳纤维加热管置于内管道通道内，进行加热扩管至内管道外壁与外管道内壁过盈贴合，过盈贴合的过盈量为0.1-1.2mm，得复合坯管；
4)对复合坯管进行热处理，热处理包括正火、淬火、回火，正火温度为840-860℃，淬火温度为850-900℃，回火温度为260-320℃，再次进行酸洗、磷化处理，矫直、精整后检验入库。
实施例2：
一种双金属耐磨无缝复合钢管，包括装配套接的外管道(Q345)、内管道(304)，以及外管道与内管道间隙的过渡面，外管道内壁环形阵列有内插槽，内管道外壁环形阵列有与内插槽适配插接的外插条，内插槽、外插条数目为4个，内插槽、外插条截面为梯形结构。
过渡面制备工艺如下，取单向碳纤维布，置于8wt％聚乙烯醇水溶液中，于60±2℃浸渍处理10min，取出后干燥，再置于36.5wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为95％，然后于该单向碳纤维布正反面呈条状对应铺设复合颗粒，铺设完成后于55℃干燥20min，再次置于36.5wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为110％，然后于75℃干燥20min，即得以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
其中，复合颗粒包括玻璃粉、硅铁粉、碳化硅、合金粉，四者质量百分含量占比依次为20％、10％、20％、50％(下同)，合金粉包括3种，分别为纯铁、黄铜和锡铋合金，三者交错铺设于单向碳纤维布上，并由硅酸钠溶液作为粘结剂。
进一步的，双金属耐磨无缝复合钢管，其成型工艺包括如下操作：
1)取适配的内管道、外管道，酸洗后对内管道、外管道进行打磨抛光处理，并在内管道、外管道两端面结合面处加工倒角；
2)加工完成后取过渡面对内管道外壁进行包覆，先于120℃加热处理5min，然后与外管道在室温下进行间隙装配，间隙装配间隙为1.88±0.14mm，对套接装配的内管道、外管道两端进行密封焊接；
3)将红外碳纤维加热管置于内管道通道内，进行加热扩管至内管道外壁与外管道内壁过盈贴合，过盈贴合的过盈量为0.3-0.66mm，得复合坯管；
4)对复合坯管进行热处理，热处理包括正火、淬火、回火，正火温度为850℃，淬火温度为900℃，回火温度为280℃，再次进行酸洗、磷化处理，矫直、精整后检验入库。
本实施例制得的产品抗拉强度为785MPa，屈服强度为532MPa，耐压力为431bar，伸长率为29.6％，结合强度为422MPa。
实施例3：
一种双金属耐磨无缝复合钢管，包括装配套接的外管道(Q345)、内管道(L245)，以及外管道与内管道间隙的过渡面，外管道内壁环形阵列有内插槽，内管道外壁环形阵列有与内插槽适配插接的外插条，内插槽、外插条数目为4个，内插槽、外插条截面为梯形结构。
过渡面制备工艺如下，取单向碳纤维布，置于8wt％聚乙烯醇水溶液中，于65±1℃浸渍处理10min，取出后干燥，再置于35wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为90％，然后于该单向碳纤维布正反面呈条状对应铺设复合颗粒，铺设完成后于60℃干燥10min，再次置于35wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为110％，然后于75℃干燥20min，即得以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
其中，复合颗粒包括玻璃粉、硅铁粉、碳化硅、合金粉，四者质量百分含量占比依次为20％、10％、20％、50％(下同)，合金粉包括3种，分别为纯铁、黄铜和锡铋合金，三者交错铺设于单向碳纤维布上，并由硅酸钠溶液作为粘结剂。
进一步的，双金属耐磨无缝复合钢管，其成型工艺包括如下操作：
1)取适配的内管道、外管道，酸洗后对内管道、外管道进行打磨抛光处理，并在内管道、外管道两端面结合面处加工倒角；
2)加工完成后取过渡面对内管道外壁进行包覆，先于120℃加热处理10min，然后与外管道在室温下进行间隙装配，间隙装配间隙为2.0±0.15mm，对套接装配的内管道、外管道两端进行密封焊接；
3)将红外碳纤维加热管置于内管道通道内，进行加热扩管至内管道外壁与外管道内壁过盈贴合，过盈贴合的过盈量为0.2-0.73mm，得复合坯管；
4)对复合坯管进行热处理，热处理包括正火、淬火、回火，正火温度为860℃，淬火温度为880℃，回火温度为260℃，再次进行酸洗、磷化处理，矫直、精整后检验入库。
本实施例制得的产品抗拉强度为692MPa，屈服强度为424MPa，耐压力为358bar，伸长率为28.8％，结合强度为401MPa。
实施例4：
一种双金属耐磨无缝复合钢管，包括装配套接的外管道(825)、内管道(304)，以及外管道与内管道间隙的过渡面，外管道内壁环形阵列有内插槽，内管道外壁环形阵列有与内插槽适配插接的外插条，内插槽、外插条数目为4个，内插槽、外插条截面为梯形结构。
过渡面制备工艺如下，取单向碳纤维布，置于7.5wt％聚乙烯醇水溶液中，于68℃浸渍处理10min，取出后干燥，再置于40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为100％，然后于该单向碳纤维布正反面呈条状对应铺设复合颗粒，铺设完成后于60℃干燥10min，再次置于40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为120％，然后于78℃干燥20min，即得以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
其中，复合颗粒包括玻璃粉、硅铁粉、碳化硅、合金粉，四者质量百分含量占比依次为20％、10％、20％、50％(下同)，合金粉包括3种，分别为6系铝合金、黄铜和锡铋合金，三者交错铺设于单向碳纤维布上，并由硅酸钠溶液作为粘结剂。
进一步的，双金属耐磨无缝复合钢管，其成型工艺包括如下操作：
1)取适配的内管道、外管道，酸洗后对内管道、外管道进行打磨抛光处理，并在内管道、外管道两端面结合面处加工倒角；
2)加工完成后取过渡面对内管道外壁进行包覆，先于130℃加热处理5min，然后与外管道在室温下进行间隙装配，间隙装配间隙为2.5±0.2mm，对套接装配的内管道、外管道两端进行密封焊接；
3)将红外碳纤维加热管置于内管道通道内，进行加热扩管至内管道外壁与外管道内壁过盈贴合，过盈贴合的过盈量为0.35-1.1mm，得复合坯管；
4)对复合坯管进行热处理，热处理包括正火、淬火、回火，正火温度为840℃，淬火温度为890℃，回火温度为270℃，再次进行酸洗、磷化处理，矫直、精整后检验入库。
本实施例制得的产品抗拉强度为613MPa，屈服强度为374MPa，耐压力为334bar，伸长率为30.2％，结合强度为374MPa。
实施例5：
一种双金属耐磨无缝复合钢管，包括装配套接的外管道(Q345)、内管道(L245)，以及外管道与内管道间隙的过渡面，外管道内壁环形阵列有内插槽，内管道外壁环形阵列有与内插槽适配插接的外插条，内插槽、外插条数目为4个，内插槽、外插条截面为梯形结构。
过渡面制备工艺如下，取单向碳纤维布，置于7.5wt％聚乙烯醇水溶液中，于58℃浸渍处理10min，取出后干燥，再置于40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为90％，然后于该单向碳纤维布正反面呈条状对应铺设复合颗粒，铺设完成后于50℃干燥20min，再次置于40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为110％，然后于75℃干燥10min，即得以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
其中，复合颗粒包括玻璃粉、硅铁粉、碳化硅、合金粉，四者质量百分含量占比依次为20％、10％、20％、50％(下同)，合金粉包括3种，分别为6系铝合金、黄铜和铝锑合金，三者交错铺设于单向碳纤维布上，并由硅酸钠溶液作为粘结剂。
进一步的，双金属耐磨无缝复合钢管，其成型工艺包括如下操作：
1)取适配的内管道、外管道，酸洗后对内管道、外管道进行打磨抛光处理，并在内管道、外管道两端面结合面处加工倒角；
2)加工完成后取过渡面对内管道外壁进行包覆，先于110℃加热处理10min，然后与外管道在室温下进行间隙装配，间隙装配间隙为2±0.2mm，对套接装配的内管道、外管道两端进行密封焊接；
3)将红外碳纤维加热管置于内管道通道内，进行加热扩管至内管道外壁与外管道内壁过盈贴合，过盈贴合的过盈量为0.4-0.8mm，得复合坯管；
4)对复合坯管进行热处理，热处理包括正火、淬火、回火，正火温度为850℃，淬火温度为900℃，回火温度为300℃，再次进行酸洗、磷化处理，矫直、精整后检验入库。
本实施例制得的产品抗拉强度为699MPa，屈服强度为431MPa，耐压力为372bar，伸长率为28.0％，结合强度为405MPa。
实施例6：
一种双金属耐磨无缝复合钢管，包括装配套接的外管道(316)、内管道(L360)，以及外管道与内管道间隙的过渡面，外管道内壁环形阵列有内插槽，内管道外壁环形阵列有与内插槽适配插接的外插条，内插槽、外插条数目为4个，内插槽、外插条截面为梯形结构。
过渡面制备工艺如下，取单向碳纤维布，置于7.5wt％聚乙烯醇水溶液中，于60℃浸渍处理10min，取出后干燥，再置于38wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为80％，然后于该单向碳纤维布正反面呈条状对应铺设复合颗粒，铺设完成后于50℃干燥10min，再次置于38wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为110％，然后于78℃干燥20min，即得以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
其中，复合颗粒包括玻璃粉、硅铁粉、碳化硅、合金粉，四者质量百分含量占比依次为20％、10％、20％、50％(下同)，合金粉包括4种，分别为纯铁、6系铝合金、黄铜和锡铋合金，四者交错铺设于单向碳纤维布上，并由硅酸钠溶液作为粘结剂。
进一步的，双金属耐磨无缝复合钢管，其成型工艺包括如下操作：
1)取适配的内管道、外管道，酸洗后对内管道、外管道进行打磨抛光处理，并在内管道、外管道两端面结合面处加工倒角；
2)加工完成后取过渡面对内管道外壁进行包覆，先于120℃加热处理10min，然后与外管道在室温下进行间隙装配，间隙装配间隙为1.6±0.3mm，对套接装配的内管道、外管道两端进行密封焊接；
3)将红外碳纤维加热管置于内管道通道内，进行加热扩管至内管道外壁与外管道内壁过盈贴合，过盈贴合的过盈量为0.2-0.8mm，得复合坯管；
4)对复合坯管进行热处理，热处理包括正火、淬火、回火，正火温度为840℃，淬火温度为870℃，回火温度为260℃，再次进行酸洗、磷化处理，矫直、精整后检验入库。
本实施例制得的产品抗拉强度为765MPa，屈服强度为586MPa，耐压力为394bar，伸长率为23.2％，结合强度为416MPa。
实施例7：
一种双金属耐磨无缝复合钢管，包括装配套接的外管道(Q345)、内管道(316)，以及外管道与内管道间隙的过渡面，外管道内壁环形阵列有内插槽，内管道外壁环形阵列有与内插槽适配插接的外插条，内插槽、外插条数目为4个，内插槽、外插条截面为梯形结构。
过渡面制备工艺如下，取单向碳纤维布，置于7.7wt％聚乙烯醇水溶液中，于55℃浸渍处理10min，取出后干燥，再置于40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为90％，然后于该单向碳纤维布正反面呈条状对应铺设复合颗粒，铺设完成后于60℃干燥10min，再次置于40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为120％，然后于75℃干燥10min，即得以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
其中，复合颗粒包括玻璃粉、硅铁粉、碳化硅、合金粉，四者质量百分含量占比依次为20％、10％、20％、50％(下同)，合金粉包括4种，分别为6系铝合金、黄铜、锡铋合金和铝锑合金，四者交错铺设于单向碳纤维布上，并由硅酸钠溶液作为粘结剂。
进一步的，双金属耐磨无缝复合钢管，其成型工艺包括如下操作：
1)取适配的内管道、外管道，酸洗后对内管道、外管道进行打磨抛光处理，并在内管道、外管道两端面结合面处加工倒角；
2)加工完成后取过渡面对内管道外壁进行包覆，先于120℃加热处理10min，然后与外管道在室温下进行间隙装配，间隙装配间隙为2.3±0.1mm，对套接装配的内管道、外管道两端进行密封焊接；
3)将红外碳纤维加热管置于内管道通道内，进行加热扩管至内管道外壁与外管道内壁过盈贴合，过盈贴合的过盈量为0.1-0.9mm，得复合坯管；
4)对复合坯管进行热处理，热处理包括正火、淬火、回火，正火温度为860℃，淬火温度为900℃，回火温度为320℃，再次进行酸洗、磷化处理，矫直、精整后检验入库。
本实施例制得的产品抗拉强度为793MPa，屈服强度为522MPa，耐压力为407bar，伸长率为35.8％，结合强度为433MPa。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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精神和范围。

Claims (10)

1.一种双金属耐磨无缝复合钢管，其特征在于：包括装配套接的外管道、内管道，以及外管道与内管道间隙的过渡面，外管道内壁环形阵列有内插槽，内管道外壁环形阵列有与内插槽适配插接的外插条，其中，内管道采用不锈钢复合管，过渡面采用以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
2.根据权利要求1所述的双金属耐磨无缝复合钢管，其特征在于：所述内插槽、外插条数目为3-5个，内插槽、外插条截面为梯形结构。
3.根据权利要求1所述的双金属耐磨无缝复合钢管，其特征在于：所述内管道、外管道选自但不限于304、304L、316、316L、347、825、Q345、L245、L360中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的双金属耐磨无缝复合钢管，其特征在于：所述过渡面碳纤维布采用单向碳纤维布，且该碳纤维布排列方向为与管道长轴径向平行。
5.根据权利要求1所述的双金属耐磨无缝复合钢管，其特征在于：过渡面制备工艺如下，取单向碳纤维布，置于7.5-8wt％聚乙烯醇水溶液中，于55-68℃浸渍处理不低于10min，取出后干燥，再置于35-40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为80-100％，然后于该单向碳纤维布正反面呈条状对应铺设复合颗粒，铺设完成后于50-60℃干燥5-20min，再次置于35-40wt％硅酸钠溶液中，取出带液量为110-120％，然后于75-78℃干燥5-20min，即得以碳纤维布为骨架的多样性金属复合层。
6.根据权利要求5所述的双金属耐磨无缝复合钢管，其特征在于：所述复合颗粒包括玻璃粉、硅铁粉、碳化硅、合金粉，四者质量百分含量占比依次为5-20％、5-20％、5-30％、40-60％，其中，合金粉包括热胀冷缩型合金粉和热缩冷涨型合金粉，且含热胀冷缩型合金粉的复合颗粒与含热缩冷涨型合金粉的复合颗粒在单向碳纤维布上交替铺设。
7.根据权利要求6所述的双金属耐磨无缝复合钢管，其特征在于：所述热胀冷缩型合金粉选自但不限于纯铁、5系铝合金、6系铝合金、黄铜中的任意一种或多种，热缩冷涨型合金粉选自但不限于锡铋合金、铝锑合金中的任意一种或多种。
8.根据权利要求1-7任一项所述的双金属耐磨无缝复合钢管，其特征在于，其成型工艺包括如下操作：
1)取适配的内管道、外管道，酸洗后对内管道、外管道进行打磨抛光处理，并在内管道、外管道两端面结合面处加工倒角；
2)加工完成后取过渡面对内管道外壁进行包覆，先于110-130℃加热处理5-10min，然后与外管道在室温下进行间隙装配，对套接装配的内管道、外管道两端进行密封焊接；
3)将红外碳纤维加热管置于内管道通道内，进行加热扩管至内管道外壁与外管道内壁过盈贴合，得复合坯管；
4)对复合坯管进行热处理，再次进行酸洗、磷化处理，矫直、精整后检验入库。
9.根据权利要求8所述的双金属耐磨无缝复合钢管，其特征在于：步骤2)中间隙装配间隙为1-3mm；步骤3)中过盈贴合的过盈量为0.1-1.2mm。
10.根据权利要求8所述的双金属耐磨无缝复合钢管，其特征在于：步骤4)中热处理包括正火、淬火、回火，正火温度为840-860℃，淬火温度为850-900℃，回火温度为260-320℃。
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CN117961446A (zh) * 2024-03-28 2024-05-03 河北汇中管道装备有限公司 一种双金属复合管件及其制备方法

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