CN113294597B - 液压管路用复合不锈钢管及其生产工艺 - Google Patents

液压管路用复合不锈钢管及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种液压管路用复合不锈钢管及其生产工艺，涉及不锈钢管技术领域，其包括由内至外同轴依次套设固定的内衬层、中间层和外层，所述内衬层和外层为不锈钢层，所述中间层由钢骨架和包覆在钢骨架表面的铝合金组成；所述中间层的至少一面设有用于铝合金和不锈钢熔焊的钎焊层；生产工艺包括以下步骤：内衬层、中间层和外层预制；在中间层的至少一面固定一层钎焊层；将中间层套设在内衬层外，再将外层套设在中间层外，形成复合管体；将复合管体在保护气氛下加热至钎焊层熔化，然后冷却得到液压管路用复合不锈钢管。该本申请具有提高液压管路用不锈钢管使用寿命的优点。

Description

液压管路用复合不锈钢管及其生产工艺
技术领域
本申请涉及不锈钢管技术领域，具体涉及一种液压管路用复合不锈钢管及其生产工艺。
背景技术
不锈钢管由于具有良好的耐碱金属和耐酸性，且韧性强，广泛应用于石油、化工等工业输送管道以及机械结构部件等。不锈钢管按生产方式分为无缝管和焊管两大类，无缝钢管又可分为热轧管、冷轧管、冷拔管和挤压管等，冷拔、冷轧是钢管的二次加工。
相关技术见申请公开号为CN103639216A的本申请专利申请，其公开了一种不锈钢管的冷拔处理装置，包括冷拔模具，还包括设置于冷拔模具前的至少两块以上的基板，基板上设置有喷淋头和吹风装置，每个基板共同连接一刮板，刮板的位置位于喷淋头和吹风装置的中间。
针对上述相关技术，发明人认为存在以下缺陷：不锈钢管在冷拔后表面可能存在微小毛刺，不锈钢管在应用到液压管路时，这种毛刺被冲击后进入到液体并高速摩擦管路内壁，加速了液压管内壁磨损，减小了不锈钢管的使用寿命。
发明内容
为了改善不锈钢管在液压管路应用中寿命减短的问题，本申请提供一种液压管路用复合不锈钢管及其生产工艺。
第一方面，本申请提供一种液压管路用复合不锈钢管是通过以下技术方案得以实现的：一种液压管路用复合不锈钢管，包括由内至外同轴依次套设固定的内衬层、中间层和外层，所述内衬层和外层为不锈钢层，所述中间层由钢骨架和包覆在钢骨架表面的铝合金组成；所述中间层的至少一面设有用于铝合金和不锈钢熔焊的钎焊层。
通过采用上述技术方案，同样的壁厚情况下，内衬层的厚度减小，生产加工难度降低，使得内衬层的内壁微小毛刺大大降低，减小了液体冲刷时内壁磨损的情况。中间层对内衬层的强度起到加强作用，减小了内衬层在液压下变形的可能，使得管道内壁保持平直，减小了液体冲刷凸起的可能，进一步延长液压管的使用时间。
优选的，所述钢骨架包括固定连接的多根纵筋和至少一根箍筋，多根纵筋沿着内衬层的长度方向设置并绕内衬层的轴线呈环形阵列分布，箍筋与内衬层同轴设置；铝合金包覆在纵筋和箍筋表面。
通过采用上述技术方案，钢骨架起到主要的加强作用，铝合金一方面减轻整个重量，另一方面增加钎焊层与中间层和熔焊性能，使得管体之间成为一个整体。
优选的，所述内衬层的外壁设有多个限位槽，所述中间层一体设有与限位槽配合的棱筋。
通过采用上述技术方案，棱筋与限位槽配合防止内衬层与中间层相对周向和轴向移动，保持整个管体结构稳定性，利于后续工艺操作。
优选的，所述钎焊层的原料按重量百分数计包括以下成分：0.09-0.15％的C、0.15-0.45％的Si、2.0-2.5％的Mn、8-10％的Cr、0.03-0.2％的V，余量为Fe。
通过采用上述技术方案，钎焊层能够在热处理温度下熔化，在对复合管进行熔焊的同时起到热处理工艺的作用。
第二方面，本申请提供一种液压管路用复合不锈钢管的生产工艺是通过以下技术方案得以实现的：
一种液压管路用复合不锈钢管的生产工艺，包括以下步骤：
内衬层、中间层和外层预制；
在中间层的至少一面固定一层钎焊层；
将中间层套设在内衬层外，再将外层套设在中间层外，形成复合管体；
将复合管体在保护气氛下加热至钎焊层熔化，然后冷却得到液压管路用复合不锈钢管。
通过采用上述技术方案，同样壁厚的情况下减小了内衬层生产的厚度，降低加工难度的同时，内壁光滑度大大提升，减小了微小毛刺和凹凸的现象，提高抗冲刷性能。
优选的，所述内衬层和外层的制作均包括以下步骤：
定心：在经过表面清洁处理的管坯端部找准中心并钻中心孔标记；
穿孔：将定心后的管坯加热预处理，然后从中心孔标记处沿着中心轴线进行穿孔得到管体；矫直：将管体进行矫直处理，然后进行酸洗处理；
冷轧：将酸洗后的管体进行冷轧，然后脱脂处理；
热处理：将脱脂后的管体进行热处理，然后再次矫直。
通过采用上述技术方案，内衬层和外层生产后表面平直光滑，减小了受外界腐蚀的可能。
优选的，所述中间层的制作工艺包括以下步骤：
将表面处理为金属光泽的板状的钢骨架放入模具中并在表面浇注铝合金熔液，在5S以内向钢骨架表面的铝合金上喷洒钎焊层粉末，冷却后对表面进行平整处理得到预制板；将预制板剪裁后通过卷管成型工艺得到圆管状的中间层。
通过采用上述技术方案，中间层表面带有钎焊层，方便组装。
优选的，所述中间层与内衬层的安装方式为：
在内衬层外表面加工至少一个凹槽，在中间层外表面进行标记，标记位置与凹槽位置一一对应；
将圆管状的中间层套设在内衬层的外部形成组合管；
将组合管套在与内衬层内径相同的芯棒上，使用工具设备在标记处进行冲压，使得中间层在标记位置凹陷并在中间层的内壁凸起形成凸台，此时凸台嵌入到内衬层外表面的凹槽中。
通过采用上述技术方案，中间层和内衬层可以良好的固定为一个整体。
优选的，所述复合管体的加热条件为：以≤30℃/h升温至920-950℃，然后再放入到40-60℃的油中冷却至室温。
通过采用上述技术方案，钎焊层熔化将中间层与外层熔接为一体，中间层上的铝液熔化填充到空隙内。内衬层、中间层和外层都受到热处理，减小了组装过程中产生的应力。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.将壁厚较大的管道变成多个薄壁管道并组装，然后熔焊固定为一体，提高了内衬层的表面光滑性，减小毛刺，液体冲刷时不易腐蚀。
2.各个单元可以预先分工序制作，最后再进行组装和熔焊热处理，生产场地可以分布在不同区域，最终产品的生产占地面积小，节约生产空间。
附图说明
图1为本申请实施例复合不锈钢管的横截面示意图；
图2为显示不锈钢管各部分的结构示意图。
附图标记说明：1、内衬层；11、凹槽；2、中间层；21、钢骨架；211、凸台；212、棱筋；22、铝合金层；3、外层；31、限位槽。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种液压管路用不锈钢管及其生产工艺。
参考图1和图2，液压管路用不锈钢管包括由内至外依次套设固定的内衬层1、中间层2和外层3，中间层2包括钢骨架21和覆盖于钢骨架21表面的铝合金层22，内衬层1与中间层2熔接固定，中间层2与外层3熔接固定。
参考图1和图2，内衬层1整体为圆形不锈钢管，不锈钢的材质可以为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢、马氏体不锈钢的任意一种，使得内衬层1接触液体时不易被腐蚀，延长液压管路的使用寿命。此处优选使用奥氏体不锈钢，具有耐腐蚀性的同时还具有良好的塑性、韧性、焊接性、无磁或若磁性，如1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。
在内衬层1的外表面设有多个凹槽11。中间层2整体为圆管状，中间层2的内径与内衬层1的外径适配，中间层2的内壁上设有与凹槽11配合的凸台211，通过凸台211与凹槽11的配合，限制中间层2与内衬层1之间沿周向和轴向相对转动。凹槽11可以为切割或冲压成型，凸台211可以为冲压成型，具体安装方式可以为：在中间层2外表面进行标记，标记位置与凹槽11位置一一对应；将圆管状的中间层2套设在内衬层1的外部形成组合管，然后将组合管套在与内衬层1内径相同的芯棒上，使用工具设备在标记处进行冲压，使得中间层2在标记位置凹陷并在中间层2的内壁凸起形成凸台211，此时凸台211嵌入到内衬层1外表面的凹槽11中。
参考图1和图2，钢骨架21呈圆管状，钢骨架21可以采用高强钢加工制作，此处高强钢采用Q460。钢骨架21包括固定连接的多根纵筋和至少一根箍筋，多根纵筋沿着内衬层1的长度方向设置并绕内衬层1的轴线呈环形阵列分布，箍筋与内衬层1同轴设置。在钢骨架21的外表面沿轴线方向一体固定有棱筋212，棱筋212的厚度大于纵筋的厚度，棱筋212厚度占整个钢骨架21壁厚的1/3-1/2，此处棱筋212占壁厚的1/2。铝合金层22固定于钢骨架21外表面的棱筋212之间，铝合金层22可以为3系铝合金如3003。
中间层2的加工方式可以为：8mm厚的Q460不锈钢板放入到矩形框的模具中，带棱筋212的一面向上，在棱筋212底部钻孔使得相邻两个凹槽区域连通，同时凹槽区域密布钻盲孔。对不锈钢板加热至600-700℃，然后向棱筋212之间的凹槽区域浇注3003铝合金熔液并凝固形成整板，此时铝液进入到凹槽中的盲孔以及棱筋212上的通孔中凝固为一体，铝液表面距离棱筋212的上表面约5mm。在铝液浇注5S内向铝液表面喷洒1-2mm厚的钎焊层粉末，钎焊层的原料按重量百分数计包括以下成分：0.09-0.15％的C、0.15-0.45％的Si、2.0-2.5％的Mn、8-10％的Cr、0.03-0.2％的V，余量为Fe。此处选择用的钎焊层原料为0.12％的C、0.3％的Si、2.2％的Mn、9％的Cr、0.11％的V，余量为Fe。最后将中间层2的板体通过卷管工艺制作成圆管，带棱筋212的一面为圆管的外表面。不锈钢板的厚度根据整体管壁的厚度适应性调整，中间层的厚度占整体管壁厚度的1/2。
利用车削加工设备对中间层2外表面进行加工，使得棱筋212高出铝合金表面2，高出的距离可以为2-3mm，此处选择棱筋212高出铝合金表面2mm。
参考图1和图2，外层3为圆形不锈钢管，不锈钢选择铁素体不锈钢材质，如00Cr17Mo、00Cr18Mo2、00Cr26Mol、00Cr30Mo2任意一种。外层3的内径与中间层2的外径相适配，外层3的内壁沿轴向加工成多个限位槽31，限位槽31的深度为2mm，使得棱筋212能够伸入到限位槽31中，防止中间层2与外层3之间出现周向转动。外层3与中间层2通过钎焊层熔接固定为一体。
该液压管路用不锈钢管的生产工艺如下：
内衬层和外层的制作：
(1)定心：在经过表面清洁处理的不锈钢管坯端部找准中心并钻中心孔标记；
(2)穿孔：将定心后的管坯加热预处理，然后从中心孔标记处沿着中心轴线进行穿孔得到管体；
(3)矫直：将管体进行矫直处理，然后进行酸洗处理；
(4)冷轧：将酸洗后的管体进行冷轧，然后脱脂处理；
(5)热处理：将脱脂后的管体进行热处理，然后再次矫直。内衬层1的热处理工艺为将脱脂后的管体加热至Ac3或Acm以上30-50℃，此处选择900℃，保温一段时间如3H后，从炉中取出将管体浸入水中淬火处理。再把经过淬火的管体重新加热到AC1以下20-30℃，此处选择700℃，保温2H后水冷至室温。
中间层制作；
组装复合管体：中间层2与内衬层1的安装方式为：
在中间层2外表面进行标记，标记位置与凹槽11位置一一对应；将圆管状的中间层2套设在内衬层1的外部形成组合管，然后将组合管套在与内衬层1内径相同的芯棒上，使用工具设备在标记处进行冲压，使得中间层2在标记位置凹陷并在中间层2的内壁凸起形成凸台211，此时凸台211嵌入到内衬层1外表面的凹槽11中。
将外层3套设在组合管体外部，外层3的限位槽31与中间层2上的棱筋212配合。然后将组装后的复合管置入Ar气氛的炉中加热，加热条件为：以≤30℃/h升温至920-950℃，然后再放入到40-60℃的油中冷却至室温，此时中间层2和外层3通过钎焊层熔接为一体，最终得到液压管路用复合不锈钢管。
将复合不锈钢管与内衬层1材质相同的不锈钢管、外层3材质相同的不锈钢管、未热处理的不锈钢管进行液压试验，即将管道安装成循环泵送结构，液体采用质量分数为5％的盐水，液体流速为5m/s，保持循环冲刷，然后检验单位长度(1m)下管道内壁的腐蚀点，记录如表1。
表1不同液压管道进行液压试验后的腐蚀点统计表
Figure BDA0003050024210000051
Figure BDA0003050024210000061
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种液压管路用复合不锈钢管的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
内衬层(1)、中间层(2)和外层(3)预制；
在中间层(2)的至少一面固定一层钎焊层；
将中间层(2)套设在内衬层(1)外，再将外层(3)套设在中间层(2)外，形成复合管体；
将复合管体在保护气氛下加热至钎焊层熔化，然后冷却得到液压管路用复合不锈钢管；
所述中间层(2)的制作工艺包括以下步骤：
将表面处理为金属光泽的板状的钢骨架(21)放入模具中并在表面浇注铝合金熔液，在5S以内向钢骨架(21)表面的铝合金上喷洒钎焊层粉末，冷却后对表面进行平整处理得到预制板；将预制板剪裁后通过卷管成型工艺得到圆管状的中间层(2)。
2.根据权利要求1所述的一种液压管路用复合不锈钢管的生产工艺，其特征在于：所述内衬层(1)和外层(3)的制作均包括以下步骤：
定心：在经过表面清洁处理的管坯端部找准中心并钻中心孔标记；
穿孔：将定心后的管坯加热预处理，然后从中心孔标记处沿着中心轴线进行穿孔得到管体；
矫直：将管体进行矫直处理，然后进行酸洗处理；
冷轧：将酸洗后的管体进行冷轧，然后脱脂处理；
热处理：将脱脂后的管体进行热处理，然后再次矫直。
3.根据权利要求1所述的一种液压管路用复合不锈钢管的生产工艺，其特征在于：所述中间层(2)与内衬层(1)的安装方式为：
在内衬层(1)外表面加工至少一个凹槽(11)，在中间层(2)外表面进行标记，标记位置与凹槽(11)位置一一对应；
将圆管状的中间层(2)套设在内衬层(1)的外部形成组合管；
将组合管套在与内衬层(1)内径相同的芯棒上，使用工具设备在标记处进行冲压，使得中间层(2)在标记位置凹陷并在中间层(2)的内壁凸起形成凸台(211)，此时凸台(211)嵌入到内衬层(1)外表面的凹槽(11)中。
4.根据权利要求1所述的液压管路用复合不锈钢管的生产工艺，其特征在于：所述复合管体的加热条件为：以≤30℃/h升温至920-950℃，然后再放入到40-60℃的油中冷却至室温。
5.一种通过权利要求1-4任意一项所述工艺制成的液压管路用复合不锈钢管，其特征在于：包括由内至外同轴依次套设固定的内衬层(1)、中间层(2)和外层(3)，所述内衬层(1)和外层(3)为不锈钢层，所述中间层(2)由钢骨架(21)和包覆在钢骨架(21)表面的铝合金组成；所述中间层(2)的至少一面设有用于铝合金和不锈钢熔焊的钎焊层。
6.根据权利要求5所述的一种液压管路用复合不锈钢管，其特征在于：所述钢骨架(21)包括固定连接的多根纵筋和至少一根箍筋，多根纵筋沿着内衬层(1)的长度方向设置并绕内衬层(1)的轴线呈环形阵列分布，箍筋与内衬层(1)同轴设置；铝合金包覆在纵筋和箍筋表面。
7.根据权利要求5所述的一种液压管路用复合不锈钢管，其特征在于：所述内衬层(1)的外壁设有多个限位槽(31)，所述中间层(2)一体设有与限位槽(31)配合的棱筋(212)。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的一种液压管路用复合不锈钢管，其特征在于：所述钎焊层的原料按重量百分数计包括以下成分：0.09-0.15%的C、0.15-0.45%的Si、2.0-2.5%的Mn、8-10%的Cr、0.03-0.2%的V，余量为Fe。
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