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热成型制造工艺包括热轧和热挤压两种方法,前者主要适用于有缝复合管的生产,后者适用于无缝复合管的生产。轧制是一种传统的制备复合金属的方法。热轧复合实质上属于压力焊,如果变形量足够大,轧辊施加的压力就会破坏金属表面的氧化膜,使表面达到原子接触,从而使两表面焊在一起。轧制的优缺点分别为:优点:生产率高、质量好、成本低,并可大量节省金属材料的损耗,因此是目前应用极为广泛的复合材料生产技术。轧制结合的复合板占复合板总产量的90%,而且经常应用于壁厚小于32mm的管材的加工。缺点:一次性投资大,而且很多材料组合不能通过轧制复合实现。目前应用广泛的还是利用轧制工艺进行碳钢、不锈钢有缝复合管的制造。
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。
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。
304不锈钢是耐热钢,在400℃时的抗拉强度仍可达到412MPa,高于普通钢材在常温下的抗拉强度,其耐高温眭能更是毫无疑问地远超PPR等塑料材质的管材。因此,内衬不锈钢复合钢管比一般的管材适应各种温差变化大的使用环境,除可以用来输送自来水等低温流体外,还可用来输送热水、沸水和蒸气。
在钢管中内复的薄壁不锈钢管,其材质为“GBl2771-2000的流体输送用不锈钢焊接钢管”的规定的OCr18Ni9(美国标准为AIS1304)。而不锈钢有着很强的耐腐蚀性能,不仅能承受水和空气的腐蚀,而且可以承受弱酸弱碱的腐蚀。所以,内衬不锈钢复合钢管在使用过程中不用担心因内壁锈蚀产生结垢,可有效防止水质的二次污染。采用内衬不锈钢复合钢管配以不锈钢焊接管件和不锈钢法兰,可以用来输送弱酸性或弱碱性的化工流体。
由于内衬管没有达到充分的塑性变形,内衬管内表面由作用力与反作用力产生的表面压应力,达不到充分的体现,表面压应力几乎没有反映。此时,内衬管中直缝焊接处仍处于拉应力状态,因此内衬管表面整体,尤其是直缝焊接处,抗热应力腐蚀能力下降。另外,采用拉拔工艺,拉拔模具呈直线运动,内衬管表面始终处于拉应力状态。
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