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不锈钢双层复合管与单层管相比,充分发挥内外两层材料的材料特性,不仅可以具有高强度,还可防腐蚀、耐磨损等,适用于复杂环境。内层碳钢管、外层不锈钢管可代替纯不锈钢管应用在海底输送管道,而内层不锈钢管、外层碳钢管组成的复合管用于输送腐蚀性介质,提高管材使用寿命同时降低成本。不锈钢双层复合管主要应用于如下领域: 民用领域:冷热水管、供暖管道、太阳能管道、民用建筑给水管、空调循环管等; 工业领域:食品加工、污水处理、海底运输、海水淡化及新兴能源等行业。 按照不锈钢双层复合管的加工成形原理,它的成形方式可分为塑性成形法和非塑性成形法,其中,非塑性方法主要有焊接和铸造等工艺,但由于非塑性成形技术基本上都需要专门设备,工序复杂,技术要求比较高且成本较高,故其应用受到很大局限。 双层管的塑性成形方法主要有轧制、挤抓和滚压等,具体的成形方法有: (1)机械拉拔法 机械拉拔法是取两根金属管,套在一起,通过模具拉拔实现两管间的紧密配合,机械拉拔也分为两种, 种是通过模共拉拔,使管材直径变小,第二种是采用大小不同的锥形拉挤模穿过管材,使管材发生轴向扩径,内外管发生塑性变形,从而紧密结合。 (2)滚压成形法 滚压成形法是利用芯轴回转带动周围滚动体不断挤压内管,且滚旅力保持基本稳定,从而使内管产生直径外扩,内外管间产生残余接触应力而紧密贴合。 (3)液压成形法 液压成形法是将内外管套在一起,利用液体传力介质对内管施加均匀的胀合力,随着内压的提高,内层管将由弹性变形进入塑性变形,当内压达到一定值时,外管也发生弹性变形,当内压力卸除后,如果外层管的弹性回复人于内层管,则内外管紧密贴合。 此外,塑性成形法还有橡胶胀接法和爆炸成形法等。由于塑性成形技术生产效率高、质量高、消耗低,所以已经成为当今先进制造技术的发展方向。
316LN不锈钢管单道次和多道次变形条件下的动态再结晶行为,获得316LN不锈钢管在锻造成形中的晶粒细化判据;提出了上平下V砧的改进砧形,对锻件采用大圆角V砧以及上下不等砧宽比进行拔长,采用数值模拟和物理模拟相结合的方法,研究了拔长过程应力应变分布规律,并确定合理的工艺参数,有效地提高锻件变形区域的等效应变及均匀分布,达到锻件变形均匀和晶粒细化的目的。该结果对核电主管道锻造工艺方案优化具有理论参考价值。 核电主管道是核电蒸气供应系统输出堆芯热能的大型厚壁管道,属于核一级关键部件。AP1000核电主管道用钢为奥氏体不锈钢,牌号为316LN。该钢种在加热或冷却的过程中没有相变,因此不能通过热处理细化晶粒。为了达到终产品的晶粒度要求(ASTM2级或更细的ASTM4级),主管道的锻造成形起着关键的作用[1-3]。目前,国内外在同步进行AP1000核电主管道的研制工作。核电主管道锻造成形包括镦粗、拔长、分料、整圆等工序,其关键工序是拔长。上平下V砧法拔长较无Mannesmann效应的锻造(freefromMannesmanneffect,FM)法和宽砧大压下量锻造(widedieheavyblowforging,WHF)法具有更高的拔长效率;较宽砧大压下量上下V砧(KD)法对压机的吨位要求低,且上平下V砧拔长时,锻件圆截面应变分布不对称,更有利于提高终管坯产品的质量[4-5]。因此,本文提出上平下V砧的改进砧形,采用数值模拟和物理模拟相结合的方法,对锻件采用大圆角V砧以及上下不等砧宽比进行拔长的实验研究,探讨通过改进砧形提高锻件等效应变分布的可能性,以解决316LN不锈钢管锻造过程晶粒细化和晶粒均匀性问题。
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