一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，涉及雙金屬無縫鋼管制造【技術領域】。包括以下步驟：1）對外層金屬管坯內(nèi)表面和內(nèi)層金屬管坯外表面進行車削精加工，并在內(nèi)外層金屬管坯兩端面結(jié)合面處加工倒角；2）在室溫下進行裝配，間隙配合，間隙控制在2mm以內(nèi)，并在內(nèi)外層金屬管坯兩端結(jié)合處采用氬弧焊點焊，形成復合管坯；3）對復合管坯兩端面倒角處進行封焊，并精加工復合管坯內(nèi)表面和喇叭口，然后經(jīng)預熱、感應加熱、內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑和熱擠壓，形成擠壓荒管；4）熱擠壓后進行熱處理，得到雙金屬無縫鋼管。本發(fā)明方法操作簡單，生產(chǎn)效率高，成本低，制造出的雙金屬無縫鋼管的內(nèi)外層金屬之間結(jié)合力強，質(zhì)量好，成品率高。
【專利說明】一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及雙金屬無縫鋼管制造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]雙金屬無縫鋼管是指把性能和價值不同鋼種按照特殊要求復合在一起，以滿足特殊用途的高附加值鋼管產(chǎn)品。在某些特定行業(yè)中，由于需要不同，鋼管內(nèi)外層的金屬成份可以不同。如錨桿行業(yè)，由于外層金屬長時間接觸水，需要使用耐腐蝕的不銹鋼，而內(nèi)層金屬可以是普通碳鋼。再如油氣輸送管內(nèi)層金屬要求高，需要使用防腐蝕材料，而對外層金屬沒有特殊要求?？梢愿鶕?jù)不同應用環(huán)境選擇內(nèi)外層金屬的合理搭配，在節(jié)省貴重金屬的同時又可以降低成本。自1991年雙金屬無縫鋼管投入使用以來，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，得到了廣泛的應用。
[0003]雙金屬無縫鋼管根據(jù)內(nèi)外層的復合形式可分為機械復合和冶金復合兩大類。機械復合的成型方式成本低、工藝簡單，但結(jié)合力小，界面屬于非擴散結(jié)合，在高溫情況下易發(fā)生分層，導致雙金屬管失效；例如，爆炸成型復合制造方法，此方法為機械復合，可以生產(chǎn)各種材質(zhì)匹配的復合鋼管，包括輕金屬與鋼的復合，缺點是需建設專門的爆炸場地或空間，要有特殊的安全措施，生產(chǎn)出的雙金屬無縫鋼管界面接合區(qū)易形成波形，結(jié)合力小，且管坯長度受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，該方法操作簡單，生產(chǎn)效率高，成本低，制造出的雙金屬無縫鋼管的內(nèi)外層金屬之間結(jié)合力強，質(zhì)量好，成品率高。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是:一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，包括以下步驟:
O內(nèi)外層金屬管還的加工:對外層金屬管還的內(nèi)表面和內(nèi)層金屬管還的外表面進行車削精加工，并在內(nèi)外層金屬管坯兩端面結(jié)合面處加工倒角；
2)裝配和間隙配合:加工好的內(nèi)外層金屬管坯在室溫下進行裝配，間隙配合，間隙控制在2mm以內(nèi)，并在內(nèi)外層金屬管坯兩端結(jié)合處采用氬弧焊點焊，形成復合管坯；
3)熱擠壓:對復合管坯兩端面倒角處進行封焊，形成倒角焊縫，并精加工復合管坯內(nèi)表面，然后經(jīng)預熱、感應加熱、內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑和熱擠壓，形成擠壓荒管；
4)熱處理:熱擠壓后進行淬火回火熱處理，以及后續(xù)的矯直、精整、檢驗，得到雙金屬無縫鋼管。
[0006]優(yōu)選的，步驟2)和3)之間增加冷擴步驟:對復合管坯兩端結(jié)合處采用不干膠密封，復合管坯內(nèi)表面涂潤滑劑，冷擴，形成過盈配合。
[0007]優(yōu)選的，外層金屬管還材質(zhì)為碳鋼、低合金鋼或合金鋼，內(nèi)層金屬管還材質(zhì)為高合金鋼、不銹鋼或鎳基合金。[0008]進一步優(yōu)選的，冷擴步驟中潤滑劑為牛油石灰，干燥溫度在200°C以下。
[0009]進一步優(yōu)選的，冷擴步驟中潤滑劑為二氧化鑰和石墨粉的混合物。
[0010]進一步優(yōu)選的,冷擴步驟中過盈配合的過盈量為0.1mm?1mm。
[0011]優(yōu)選的，步驟3)熱擠壓為:對復合管坯兩端面倒角處進行封焊，形成倒角焊縫，并精加工復合管坯內(nèi)表面和熱擴孔用喇叭口，然后經(jīng)預熱，一次感應加熱，出爐，高壓水除鱗，內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑，熱擴孔，高壓水除鱗，二次感應加熱，出爐，內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑，熱擠壓，形成擠壓荒管。
[0012]優(yōu)選的，步驟3)中封焊采用氬弧焊打底，電弧焊滿焊。
[0013]優(yōu)選的，步驟4)中在進行淬火回火熱處理之前進行冷軋或冷拔。
[0014]采用上述技術方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
(I)本發(fā)明的制造方法操作簡單，生產(chǎn)效率高，成本低，制造出的雙金屬無縫鋼管的內(nèi)外層金屬之間結(jié)合力強，質(zhì)量好，成品率高，可達80%以上。采用本方法制作復合管，坯料間隙配合，成型方式成本低，工藝簡單，且經(jīng)過熱擠壓后，可以形成冶金結(jié)合，結(jié)合強度高，且結(jié)合面清晰，結(jié)合面無新合金生成。
[0015](2)本發(fā)明內(nèi)外層金屬管坯采用間隙配合，易于操作，生產(chǎn)效率高，成本低；間隙控制在2mm以內(nèi)，便于冷擴，且間隙內(nèi)氣體含量較少，大于2mm,間隙內(nèi)氣體含量較多，且不利于冷擴；在內(nèi)外層金屬管坯兩端結(jié)合處采用氬弧焊點焊，使內(nèi)外層金屬管坯相對固定連接，便于后續(xù)操作。
[0016](3)本發(fā)明對復合管坯兩端結(jié)合處采用不干膠密封，可防止?jié)櫥瑒┻M入間隙，影響產(chǎn)品品質(zhì)；復合管坯內(nèi)表面涂潤滑劑，使得內(nèi)表面光滑，易于冷擴；涂牛油石灰后在200°C以下干燥，能保證潤滑效果，大于200°C表面氧化影響熱擠壓后結(jié)合強度；冷擴后，結(jié)合層超聲波探傷有底波，證明內(nèi)外層金屬結(jié)合緊密，形成整體；冷擴后形成過盈配合，過盈量
0.1?1mm，使得內(nèi)外層金屬結(jié)合非常緊密，有效地排除了兩層金屬間的空氣，省去了抽真空環(huán)節(jié)；冷擴過盈量大于1mm，冷擴時內(nèi)層金屬伸長量增加，需要后續(xù)加工端面，過盈量小于0.1_，起不到過盈配合效果，內(nèi)外層金屬結(jié)合強度降低，同時冷擴后，可以有效解決結(jié)合面掉入雜物等情況。如果不進行冷擴，兩層金屬間的氧含量多，結(jié)合面會有缺陷。對于結(jié)合層探傷要求較冷擴后較低的，或復合管坯內(nèi)孔小于80_的，可以不進行冷擴。
[0017](4)本發(fā)明制造方法在進行熱處理之前可進行冷軋或冷拔，冷軋或冷拔對結(jié)合面沒影響，但冷軋或冷拔由于是冷變形，因此可有效提高成品管表面質(zhì)量和交貨長度。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
制造42CrMo/304雙金屬無縫鋼管，包括以下步驟:
O內(nèi)外層金屬管坯的加工:外層金屬管坯采用合金鋼42CrMo，內(nèi)層金屬管坯采用高合金鋼304,用臥式車床對外層金屬管還內(nèi)表面和內(nèi)層金屬管還外表面進行車削精加工，并在內(nèi)外層金屬管坯兩端面結(jié)合面處加工直角邊長度為15X15mm的倒角，該尺寸倒角既可以保證焊接強度，又可以在裝配時起導向作用。
[0019]2)內(nèi)外層金屬管坯的裝配和間隙配合:加工好的內(nèi)外層金屬管坯在室溫下進行裝配，間隙配合，間隙控制在0.2mm,并在內(nèi)外層金屬管坯兩端結(jié)合處采用氬弧焊點焊，形成復合管坯。
[0020]3)復合管坯的冷擴:對復合管坯兩端結(jié)合處采用不干膠密封，復合管坯內(nèi)表面涂牛油石灰，在200°C以下干燥，保證牛油石灰的潤滑效果；干燥好的復合管坯進行冷擴，形成過盈配合，過盈量0.1mm0冷擴可采用擴孔機或其他相關壓力設備。結(jié)合層經(jīng)超聲波探傷有底波。
[0021]4)冷擴后的復合管坯的熱擠壓:對復合管坯兩端面倒角處進行封焊(封焊可以有效地解決管坯在加熱時結(jié)合層部位的氧化現(xiàn)象)，封焊采用氬弧焊打底，電弧焊滿焊，形成倒角焊縫，并采用鏜床精加工復合管坯內(nèi)表面，光潔度1.6 μ m，采用數(shù)控車床，編程控制加工熱擴孔用喇叭口。將加工好的復合管坯在環(huán)形爐內(nèi)于820°C下預熱3h，然后在一次感應爐內(nèi)于1200°C下進行一次感應加熱，出爐，于15Mpa壓力下進行高壓水除鱗，內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑，熱擴孔，高壓水除鱗，再在二次感應爐內(nèi)于1250°C下進行二次感應加熱，出爐，內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑，于150mm/s的速度下進行熱擠壓，形成擠壓荒管。擠壓荒管結(jié)合層探傷不存在分層傷。
[0022]5)擠壓荒管的熱處理:在淬火爐和回火爐內(nèi)進行淬火回火熱處理，860°C淬油，540±10°C回火,熱處理后矯直機矯直，矯直后彎曲度小于矯直后的管子精整處理，并按要求對力學性能、表面質(zhì)量、尺寸規(guī)格等進行檢驗:抗拉強度806MPa，屈服強度638MPa，伸長率19.4%，結(jié)合強度397MPa，結(jié)合面耐蝕層有碳擴散，可提高結(jié)合強度，得到雙金屬無縫鋼管。
[0023]實施例2
制造L245/316L雙金屬無縫鋼管，包括以下步驟:
O內(nèi)外層金屬管坯的加工:外層金屬管坯采用低合金鋼L245，內(nèi)層金屬管坯采用不銹鋼316L，用臥式車床對外層金屬管坯內(nèi)表面和內(nèi)層金屬管坯外表面進行車削精加工，并且內(nèi)外層金屬管坯兩端面結(jié)合面處倒直角邊長度為19X 19mm的倒角。
[0024]2)內(nèi)外層金屬管坯的裝配和間隙配合:加工好的內(nèi)外層金屬管坯在室溫下進行裝配，間隙配合，間隙控制在2_，并在內(nèi)外層金屬管坯兩端結(jié)合處采用氬弧焊點焊，形成復合管坯。
[0025]3)復合管坯的冷擴:對復合管坯兩端結(jié)合處采用不干膠密封，復合管坯內(nèi)表面涂二氧化鑰和石墨粉的混合物；再對潤滑后的復合管坯進行冷擴，形成過盈配合，過盈量1_。冷擴可采用擴孔機或其他相關壓力設備。結(jié)合層經(jīng)超聲波探傷有底波。
[0026]4)冷擴后的復合管坯的熱擠壓:對復合管坯兩端面倒角處進行封焊，封焊采用氬弧焊打底，電弧焊滿焊，形成倒角焊縫，并采用鏜床精加工復合管坯內(nèi)表面，光潔度2.8μπι。將加工好的復合管坯在環(huán)形爐內(nèi)于880°C下預熱2.5h，然后進入感應爐內(nèi)于1200°C下進行感應加熱，出爐，內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑，于200mm/s的速度下進行熱擠壓，形成擠壓荒管。擠壓荒管結(jié)合層探傷不存在分層傷。熱擴孔主要的目的是將坯料內(nèi)孔擴至可以進行擠壓的內(nèi)孔，如果裝配后坯料內(nèi)孔滿足擠壓要求，則不需要進行熱擴孔。
[0027]5)擠壓荒管的冷拔:將擠壓荒管內(nèi)外表面進行修磨處理，然后進行冷拔，拔制前無缺陷。冷拔:變形量13%，減徑量3.5%，減壁量10.35%，形成冷拔管。
[0028]6)冷拔管的熱處理:在淬火爐和回火爐內(nèi)進行淬火回火熱處理，930±10°C淬水,630±10°C回火,熱處理后矯直機矯直，矯直后彎曲度小于矯直后的管子精整處理，并按要求對力學性能、表面質(zhì)量、尺寸規(guī)格等進行檢驗:抗拉強度497MPa，屈服強度379MPa，伸長率27，1%，結(jié)合強度341MPa，結(jié)合面耐蝕層有碳擴散，可提高結(jié)合強度，得到雙金屬無縫鋼管。
[0029]實施例3
制造L360/825雙金屬無縫鋼管，包括以下步驟:
O內(nèi)外層金屬管坯的加工:外層金屬管坯采用碳鋼L360，內(nèi)層金屬管坯采用鎳基合金825,用臥式車床對外層金屬管還內(nèi)表面和內(nèi)層金屬管還外表面進行車削精加工,并且內(nèi)外層金屬管坯兩端面結(jié)合面處倒直角邊長度為IlX 11_的倒角。
[0030]2)內(nèi)外層金屬管坯的裝配和間隙配合:加工好的內(nèi)外層金屬管坯在室溫下進行裝配，間隙配合，間隙控制在1.2_，并在內(nèi)外層金屬管坯兩端結(jié)合處采用氬弧焊點焊，形成復合管坯。
[0031]3)復合管坯的熱擠壓:對復合管坯兩端面倒角處進行封焊，封焊采用氬弧焊打底，電弧焊滿焊，形成倒角焊縫，并采用鏜床精加工復合管坯內(nèi)表面，光潔度3.2 μ m，采用數(shù)控車床，編程控制加工熱擴孔用喇叭口。將加工好的復合管坯在環(huán)形爐內(nèi)于930°C下預熱2h，然后在一次感應爐內(nèi)于1100°C下進行一次感應加熱，出爐，于23Mpa壓力下進行高壓水除鱗，內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑，熱擴孔，高壓水除鱗，再在二次感應爐內(nèi)于1150°C下進行二次感應加熱，出爐，內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑，于100mm/S的速度下進行熱擠壓，形成擠壓荒管。擠壓荒管結(jié)合層探傷不存在分層傷。
[0032]4)擠壓荒管的冷軋:將擠壓荒管內(nèi)外表面進行修磨處理，然后進行冷軋，軋制前無缺陷。冷軋:變形比1.96，軋制次數(shù)30次，送進量5mm，形成冷軋管。
[0033]5)冷軋管的熱處理:在淬火爐和回火爐內(nèi)進行淬火回火熱處理，960±10°C淬水,600±10°C回火,熱處理后矯直機矯直，矯直后彎曲度小于矯直后的管子精整處理，并按要求對力學性能、表面質(zhì)量、尺寸規(guī)格等進行檢驗:抗拉強度535MPa，屈服強度405MPa，伸長率27.8%，結(jié)合強度318MPa，結(jié)合面耐蝕層有碳擴散，可提高結(jié)合強度，得到雙金屬無縫鋼管。
[0034]實施例4
制造L360/825雙金屬無縫鋼管，包括以下步驟:
O內(nèi)外層金屬管坯的加工:外層金屬管坯采用碳鋼L360，內(nèi)層金屬管坯采用鎳基合金825,用臥式車床對外層金屬管還內(nèi)表面和內(nèi)層金屬管還外表面進行車削精加工,并且內(nèi)外層金屬管坯兩端面結(jié)合面處倒直角邊長度為1X 1mm的倒角。
[0035]2)內(nèi)外層金屬管坯的裝配和間隙配合:加工好的內(nèi)外層金屬管坯在室溫下進行裝配，間隙配合，間隙控制在0.1mm,并在內(nèi)外層金屬管坯兩端結(jié)合處采用氬弧焊點焊，形成復合管坯。
[0036]3)復合管坯的熱擠壓:對復合管坯兩端面倒角處進行封焊，封焊采用氬弧焊打底，電弧焊滿焊，形成倒角焊縫，并采用鏜床精加工復合管坯內(nèi)表面，光潔度3.2μπι。將加工好的復合管坯在環(huán)形爐內(nèi)于800 V下預熱3h，然后進入感應爐內(nèi)于1180°C下進行感應加熱，出爐，內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑，于180mm/s的速度下進行熱擠壓，形成擠壓荒管。擠壓荒管結(jié)合層探傷不存在分層傷。
[0037]4)冷軋管的熱處理:在淬火爐和回火爐內(nèi)進行淬火回火熱處理，940±10_°C淬水，580± 10°C回火，熱處理后矯直機矯直，矯直后彎曲度小于2mm/m，矯直后的管子精整處理，并按要求對力學性能、表面質(zhì)量、尺寸規(guī)格等進行檢驗:抗拉強度552MPa，屈服強度415MPa，伸長率28.4%，結(jié)合強度336MPa，結(jié)合面耐蝕層有碳擴散，可提高結(jié)合強度，得到雙金屬無縫鋼管。
【權利要求】
1.一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)內(nèi)外層金屬管還的加工:對外層金屬管還的內(nèi)表面和內(nèi)層金屬管還的外表面進行車削精加工，并在內(nèi)外層金屬管坯兩端面結(jié)合面處加工倒角； 2)裝配和間隙配合:加工好的內(nèi)外層金屬管坯在室溫下進行裝配，間隙配合，間隙控制在2mm以內(nèi)，并在內(nèi)外層金屬管坯兩端結(jié)合處采用氬弧焊點焊，形成復合管坯； 3)熱擠壓:對復合管坯兩端面倒角處進行封焊，形成倒角焊縫，并精加工復合管坯內(nèi)表面，然后經(jīng)預熱、感應加熱、內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑和熱擠壓，形成擠壓荒管； 4)熱處理:熱擠壓后進行淬火回火熱處理，以及后續(xù)的矯直、精整、檢驗，得到雙金屬無縫鋼管。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述的步驟2)和3)之間增加冷擴步驟:對復合管坯兩端結(jié)合處采用不干膠密封，復合管坯內(nèi)表面涂潤滑劑，冷擴，形成過盈配合。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述外層金屬管坯材質(zhì)為碳鋼、低合金鋼或合金鋼，內(nèi)層金屬管坯材質(zhì)為高合金鋼、不銹鋼或鎳基合金。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述冷擴步驟中潤滑劑為牛油石灰，干燥溫度在200°C以下。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述冷擴步驟中潤滑劑為二氧化鑰和石墨粉的混合物。
6.根據(jù)權利要求2所述的一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述冷擴步驟中過盈配合的過盈量為0.1mm?1mm。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述步驟3)熱擠壓為:對復合管坯兩端面倒角處進行封焊，形成倒角焊縫，并精加工復合管坯內(nèi)表面和熱擴孔用喇叭口，然后經(jīng)預熱，一次感應加熱，出爐，高壓水除鱗，內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑，熱擴孔，高壓水除鱗，二次感應加熱，出爐，內(nèi)外表面涂玻璃粉潤滑，熱擠壓，形成擠壓荒管。
8.根據(jù)權利要求1或7所述的一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述步驟3)中封焊采用氬弧焊打底，電弧焊滿焊。
9.根據(jù)權利要求1或2所述的一種熱擠壓復合雙金屬無縫鋼管的制造方法，其特征在于所述步驟4)中在進行淬火回火熱處理之前進行冷軋或冷拔。
【文檔編號】B23P15/00GK104028957SQ201410210614
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權日:2014年5月19日
【發(fā)明者】王黎暉, 鞏國平, 劉富強, 宋亞峰, 申勇, 王錦永, 周延峰, 程小虎, 楊永亮, 龐于思, 劉靜, 張愛亮 申請人:新興鑄管股份有限公司