本發(fā)明涉及一種金屬鑄造成型領域，尤其涉及一種雙金屬復合耐磨管及其制備方法。
背景技術：
雙金屬復合管含碳量高、耐沖擊、熱膨脹率低、耐壓、耐高溫，安裝成熟，規(guī)格齊全。有不少廠家生產的雙金屬復合管廣泛應用于油田、化工、電力等工業(yè)領域，其適用范圍越來越廣泛，帶來的經濟、環(huán)境、社會效益也更加明顯。市售的雙金屬復合管利用兩種不同材質的機械性能，即利用外基管彈性變形范圍，利用內襯管屈服強度低的特性。在滾壓機具螺旋進給的擠壓下，使內襯管連續(xù)局部塑性變形，外基管始終保持在彈性變形范圍之內。當外力去除后，外基管彈性收縮，內襯管由于已呈塑性變形無法收縮。從而達到內襯管外表面強力的嵌合在外基管的內表面中，復合成型。
盡管冶金融合鑄造技術近年來快速發(fā)展，但大范圍的生產應用仍受限制。近年來研發(fā)的陶瓷復合鋼管，耐磨性好但是產品價格高，生產工藝復雜，焊縫連接處的耐磨性能不佳，限制其推廣；高鉻鑄鐵/鋼復合管道硬度高，抗腐蝕性強，耐磨性能好，但是韌性差，易開裂，不利于焊接和架管。新型雙金屬復合耐磨管有待進一步開發(fā)。
技術實現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種雙金屬復合耐磨管及其制備方法。
為了達到以上目的，本發(fā)明提供如下技術方案：
一種雙金屬復合耐磨管，包含內襯管、外套管和防腐涂層，所述內襯管為鈦合金材料，所述外套管包含以下質量分數(shù)的原料：錳0.1%-0.2%，鉻0.3%-0.6%，鈣0.4%-0.8%，硅0.02%-0.25%，鎂0.1%-0.5%，鉬0.08%-0.24 %，鈮0.1%-0.4%，鋅0.6%-1.2%，碳1%-2%，鋁8%-14%，錫0.2%-0.6%，余量為鐵和微量不可避免雜質，所述防腐涂層包含以下重量份的原料：丙烯酸羥乙酯30-40份，甲基丙烯酸羥乙酯35-45份，鋅粉22-28份，偶聯(lián)劑2-4份，聚偏氟乙烯3-7份，硬脂酸4-8份，阻聚劑1-2份。
優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為Z-6040或Z6011。
優(yōu)選地，所述阻聚劑為對氫醌、 甲醌、 吩噻嗪、對苯二酚和羥基苯甲醚中的任意一種或多種組合。
一種雙金屬復合耐磨管的制備方法，包含以下步驟：
S1：分別融化內層鈦合金材料和外層材料；
S2：采用離心澆鑄法分別制成內襯管和外套管；
S3：將內襯管與外套管通過冶金結合制備無縫復合耐磨管；
S4: 退火處理，850-900℃保溫2.8-3.2小時，冷卻至760-800℃保溫1.8-2.2小時，冷卻至480-520℃出爐空冷；
S5：調質處理，880-950℃淬火處理，然后350-400℃回火處理；
S6：對復合耐磨管的外表面進行機械加工；
S7：按化學計量比稱取原料，配成防腐涂層原料液，采用3D打印技術在復合耐磨管的表面涂覆一層防腐層；
S8：精整和捆打。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，當制得外套管后，間隔時間 20-80s，進行內襯管的離心澆鑄，離心機的線速度為：10-24m/s。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，外套管的澆鑄厚度為10-20mm，內襯管的澆鑄厚度為20-60mm。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，當外套管的內表面溫度冷卻低至外套管的金屬固相線溫度時，開始離心澆鑄內襯管的金屬液。
優(yōu)選地，所述步驟S3中的冶金結合為焊接工藝，焊接參數(shù)為：電流105A、電壓638V、焊接速度16m/min，并在高頻感應焊接完成后，送入中頻退火工藝。
優(yōu)選地，所述步驟S5中的淬火在中頻淬火設備中進行，實際輸入功率164.3-168.4Kw、運行速度為102.5r/min。
一種防腐涂層的制備方法，包含以下步驟：
S1：將鋅粉溶于異丙醇中，超聲分散30min;
S2：向S1所得物中加入偶聯(lián)劑，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min；
S3：向S2所得物中加入硬脂酸和阻聚劑，70℃水浴攪拌30min，攪拌速度為200r/min；
S4：向S3所得物中加入丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯和聚偏氟乙烯，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min；
S5：將S4所得物放入100℃烘箱中，烘干至恒重。
本發(fā)明的有益效果：雙金屬復合耐磨管的外套管和內襯管緊密配合，內外層不易分層，外層金屬對內層金屬提供了支撐作用，提高了使用的安全性及其使用壽命，具有良好的抗沖擊性和耐磨性，且外表面設置防腐層，除了具有防腐蝕功能外，還具有潤滑功能，這樣在拉動過程中，這種潤滑功能在有較大材料變形的工況中，可以有效避免管材被拉傷。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述：
本發(fā)明中的硅烷偶聯(lián)劑Z-6040，分子式為C9H20O5Si，CAS號為2530-83-8，化學名為γ-（2，3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。
本發(fā)明中的硅烷偶聯(lián)劑Z6011，分子式為C9H23NO3Si，CAS號為919-30-2，化學名為氨丙基三乙氧基硅烷。
實施例1
一種制備防腐涂層的方法，包括以下步驟：
S1：將22份鋅粉溶于適量異丙醇中，超聲分散30min;
S2：向S1所得物中加入2份Z-6040偶聯(lián)劑，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，完成偶聯(lián)劑的預處理；
S3：向S2所得物中加入4份硬脂酸和1份對氫醌阻聚劑，70℃水浴攪拌30min，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機及時添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S4：向S3所得物中加入30份丙烯酸羥乙酯、35份甲基丙烯酸羥乙酯和3份聚偏氟乙烯，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機及時添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S5：將S4所得物放入100℃烘箱中，烘干至恒重，即可獲得防腐涂料，封裝備用。
本實施例中的對氫醌阻聚劑也可采用甲醌阻聚劑或對苯二酚阻聚劑。
實施例2
一種制備防腐涂層的方法，包括以下步驟：
S1：將28份鋅粉溶于適量異丙醇中，超聲分散30min;
S2：向S1所得物中加入4份Z6011偶聯(lián)劑，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，完成偶聯(lián)劑的預處理；
S3：向S2所得物中加入8份硬脂酸和2份吩噻嗪阻聚劑，70℃水浴攪拌30min，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機及時添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S4：向S3所得物中加入40份丙烯酸羥乙酯、45份甲基丙烯酸羥乙酯和7份聚偏氟乙烯，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機及時添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S5：將S4所得物放入100℃烘箱中，烘干至恒重，即可獲得防腐涂料，封裝備用。
實施例3
一種制備防腐涂層的方法，包括以下步驟：
S1：將25份鋅粉溶于適量異丙醇中，超聲分散30min;
S2：向S1所得物中加入3份Z-6040偶聯(lián)劑，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，完成偶聯(lián)劑的預處理；
S3：向S2所得物中加入6份硬脂酸和1.5份阻聚劑，70℃水浴攪拌30min，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機及時添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S4：向S3所得物中加入35份丙烯酸羥乙酯、40份甲基丙烯酸羥乙酯和5份聚偏氟乙烯，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機及時添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S5：將S4所得物放入100℃烘箱中，烘干至恒重，即可獲得防腐涂料，封裝備用。
本實施例中的對氫醌阻聚劑可采用對氫醌、 甲醌、吩噻嗪、對苯二酚和羥基苯甲醚的一種或多種的任意組合。
實施例4
一種雙金屬復合耐磨管，包含內襯管、外套管和防腐涂層，防腐涂層由實施例1、實施例2或實施例3制備所得，內襯管為鈦合金材料，外套管包含以下質量分數(shù)的原料：錳0.1%，鉻0.3%，鈣0.4%，硅0.02%，鎂0.1%，鉬0.08%，鈮0.1%，鋅0.6%，碳1%，鋁8%，錫0.2%，余量為鐵和微量不可避免雜質。
實施例5
一種雙金屬復合耐磨管，包含內襯管、外套管和防腐涂層，防腐涂層由實施例1、實施例2或實施例3制備所得，內襯管為鈦合金材料，外套管包含以下質量分數(shù)的原料：錳0.2%，鉻0.6%，鈣0.8%，硅0.25%，鎂0.5%，鉬0.24 %，鈮0.4%，鋅1.2%，碳2%，鋁14%，錫0.6%，余量為鐵和微量不可避免雜質。
實施例6
一種雙金屬復合耐磨管，包含內襯管、外套管和防腐涂層，防腐涂層由實施例1、實施例2或實施例3制備所得，內襯管為鈦合金材料，外套管包含以下質量分數(shù)的原料：錳0.15%，鉻0.45%，鈣0.6%，硅0.14%，鎂0.3%，鉬0.16 %，鈮0.25%，鋅0.9%，碳1.5%，鋁11%，錫0.4%，余量為鐵和微量不可避免雜質。
實施例7
一種雙金屬復合耐磨管，包含內襯管、外套管和防腐涂層，防腐涂層由實施例1、實施例2或實施例3制備所得，內襯管為鈦合金材料，外套管包含以下質量分數(shù)的原料：錳0.12%，鉻0.4%，鈣0.5%，硅0.1%，鎂0.2%，鉬0.13 %，鈮0.2%，鋅0.8%，碳1.3%，鋁9%，錫0.3%，余量為鐵和微量不可避免雜質。
實施例8
一種雙金屬復合耐磨管，包含內襯管、外套管和防腐涂層，防腐涂層由實施例1、實施例2或實施例3制備所得，內襯管為鈦合金材料，外套管包含以下質量分數(shù)的原料：錳0.18%，鉻0.5%，鈣0.7%，硅0.2%，鎂0.4%，鉬0.2 %，鈮0.3%，鋅1.0%，碳1.8%，鋁12%，錫0.5%，余量為鐵和微量不可避免雜質。
實施例9
實施例4-8中的雙金屬復合耐磨管的制備方法如下：
①分別融化內襯管鈦合金材料和外套管材料；
②采用離心澆鑄法分別制成內襯管和外套管，當制得外套管后，間隔時間 20-80s，進行內襯管的離心澆鑄，離心機的線速度為：10-24m/s，外套管的澆鑄厚度為10-20mm，內襯管的澆鑄厚度為20-60mm。當外套管的內表面溫度冷卻低至外套管的金屬固相線溫度時，開始離心澆鑄內襯管的金屬液；
③將內襯管與外套管通過冶金結合制備無縫復合耐磨管，冶金結合為焊接工藝，焊接參數(shù)為：電流105A、電壓638V、焊接速度16m/min，并在高頻感應焊接完成后，送入中頻退火工藝；
④退火處理，850-900℃保溫2.8-3.2小時，冷卻至760-800℃保溫1.8-2.2小時，冷卻至480-520℃出爐空冷；
⑤調質處理，880-950℃淬火處理，然后350-400℃回火處理，淬火在中頻淬火設備中進行，實際輸入功率164.3-168.4Kw、運行速度為102.5r/min；
⑥對復合耐磨管的外表面進行機械加工，便于與防腐涂層結合；
⑦按化學計量比稱取原料，配成防腐涂層原料液，采用3D打印技術在復合耐磨管的表面涂覆一層防腐層；
⑧待其干燥完全，精整和捆打。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍內。