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热挤压一般是针对双金属管坯进行的,称为复合挤压(coextrude)。复合挤压目前是生产不锈钢和高镍合金无缝复合管的好方法,日本制钢所利用这种方法生产8in(203.2mm)以下的双金属复合管。它是将两种以上的金属组成的一大直径复合坯料加热到1200℃左右,然后挤过由模具和芯轴形成的环状空间。当挤压坯料截面缩减到10:1时,高的挤压压力和温度会在界面处产生“压力焊”的焊接效应,促进界面间的快速扩散和广泛结合,实现界面的冶金结合。挤压前的复合管坯制造方法有三种:由锻造坯料通过热穿孔和放大挤压获得;直接离心旋铸;用耐蚀粉末颗粒。也有内外两种金属原材料均采用粉末的,称为“nuval”工艺,可以开发新型合金,但粉末制备成本太高。复合挤压的优缺点分别为:
优点:界面为冶金结合;挤压过程中涉及的力完全是压应力,因此特别适合于热加工性不好、塑性低的高合金金属的加工。
缺点:由于结合决定于挤压过程中极短时间内的元素界面扩散,通常会因氧化物膜的存在而受到影响,因此目前复合挤压仅限于碳钢、不锈钢和高镍合金间的复合。需要指出的是,热挤压的变形抗力小,允许每次变形程度大,导致表面粗糙度较高,因此也有先热挤压再进行冷轧(或冷拔)制造复合管的方法。
复合管的离心铸造和离心铝热剂法:离心铸造是为适应海洋油气生产而开发的,适用于制造内衬金属熔点低于外层金属熔点的复合管。衬层和基体均采用液态金属。将制外管的钢液引入一旋转金属模,在外管凝固过程中监测管内温度。当外管凝固并达到一定温度时,浇入耐蚀合金等内层金属。通过控制铸造条件,可以生产出牢固的冶金结合的双金属复合管。
焊接要求
复材焊缝表面应尽可能与复材表面保持平整、光顺。焊接过渡层时,要在保证熔合良好的前提下,尽量减少基材金属的熔入量,即降低熔和比。为此应采用较小直径的焊条或焊丝,及较小的焊接丝能量。对接焊缝的余高应不大于1.5mm。
3.9 焊后清理
焊后应仔细清理焊件表面的焊渣、焊瘤飞溅物及其他污物。必要时应对焊缝进行局部修整。焊后清理完毕,应在基材焊缝附近的明显部位打上焊工印记以便日后考查。
3.10 焊接工艺评定
当产品技术条件要求进行焊接工艺评定时,须在开工前进行焊接工艺评定,详见 “JB4708-2000钢制压力容器焊接工艺评定”。
我公司内衬不锈钢复合钢管的焊接焊缝经中国船舶工业总公司船舶工艺研究所做的“焊接工艺评定报告”:复合钢管焊接试样的抗拉强度达到550~565N/mm2。
3.11 焊接管件采用钢制对焊无缝管件应符合GB/T12459-1990,焊接管件采用钢板制对焊管件时应符合GB/T13401-1992,用于输送石油天然气的焊接管件应符合SY/T0510-1998“钢管对焊管件”和SY/T5257-2004“钢制弯管”。
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内衬不锈钢复合钢管之间可以采用焊接。焊接工艺可参照GB/T13148-1991“不锈钢复合钢板焊接技术条件”。也可参照JB/T4790-2000“钢制压力容器焊接规程”附录A。“不锈钢复合钢焊接规程”。
3.2 坡口形式可采用GB/T13148图1的对接6号,也可见本文图1。
3.3 焊前应采用机械方法及有机溶剂,焊缝表面和焊接坡口两侧至少各20mm范围内的油污、锈迹、金属屑、氧化膜及其他污物。
3.4 焊条采用GB/T983 “不锈钢焊条”规定的A302(E309)焊条规格为Φ3.2. 3.5 焊接方法
采用手工电弧焊;对要求较高的焊缝可以采用钨极氩弧焊打底,在接近碳钢部位用手工电弧焊,或者全部采用钨极氩弧焊。采用钨极氩弧焊时,焊丝采用同E309相同成分的A302焊丝。
3.6 焊接设备
焊接设备应满足焊接工艺要求,并符合有关设备标准的规定。采用手工电弧焊时采用直流电焊机。
3.7 焊接程序
先焊复材(不锈钢管),再焊过渡层, 焊基材(碳钢管)。
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