双金属复合管界面组织研究的论文

1、热复合工艺：离心浇注；2、温复合工艺：在高于常温、但又不超过再结晶温度下的复合；3、冷复合工艺：在常温，有冷却液冷却的复合。

双金属复合管是将镀锌钢管和薄壁不锈钢管结合在一起的一种复合型管材，它包含了两种材料的全部优点，摒除了镀锌钢管表面粗造、易结垢等缺点，价格也比薄壁不锈钢管便宜。综合性非常优越，在使用中安全、可靠又方便，是人们生活中非常理想的给水管材。但是双金属复合管的焊接是有一定技巧的，这当中也存在一定的难度，是需要人们去慢慢解决和克服的。本文小编就与大家谈一谈双金属复合管的焊接技术。

1、双金属复合管焊接难题

双金属复合管以碳素钢管或合金钢管为基管,在其内表面覆衬一定厚度(一般为2~3 mm)的不锈钢、钛合金、铜、铝等耐蚀合金属制造的复合管,这种特殊的结构形式,使其兼顾碳钢的耐压性和不锈钢的耐蚀性以及相对不锈钢价格低廉的特点,其突出的性价比和耐蚀性能,使它在石油及天然气工业、供水工程、化学工业等行业具有广泛的应用前景。但是该材料焊接有许多技术特点,工艺参数和现场措施对接头的组织和性能有很大影响,由于生产工艺的限制,目前国内主要采用“金属管道爆燃加衬技术”或者液压复合技术,其基层和衬层间的结合完全是机械结合,未达到冶金结合,基层和衬层间会有一定的缝隙,其特殊的结构形式导致焊接时层间未熔合或夹渣、主要合金元素易烧损、熔池金属塌陷形成焊瘤、焊缝背面氧化成型不良、焊缝周围碳原子迁移影响防腐效果等焊接缺陷,并且目前国内无法生产复合管的弯头,必然存在两种钢或多种钢的焊接,因此解决复合管的焊接难题是其大规模推广应用的关键。

2、复合管坡口

2.1 坡口接头形式

坡口的接头形式对焊接工艺评定影响很大,由于国内复合管采用的生产形式,无论是爆炸复合还是液压复合,都属于机械式复合,基层和衬层未达到原子或分子间的结合,它们之间有一定的间隙,如果采用常规的坡口形式(见图1)焊接,焊缝区域易造成“渗碳”,且在衬层和基层的间隙交界处出现裂纹,工程技术人员认真摸索,设计出了如图2所示的坡口形式,衬层突出2~3 mm,其优点为:a.便于采用封焊焊道进行衬层的固定,减少焊接组对的错边量;b.衬层突出的部分使碳钢到根焊焊缝距离加长,可以降低“渗碳”对复合管焊接接头防腐性能的影响。

2.2 坡口加工方法

为了保证接头质量和尺寸上的要求,复合管和不锈钢的接头须采用机械加工工艺,可在车床加工,也可用便携式旋转坡口刀进行加工,根据现场施工条件,由于地理条件限制和返修需要,采用了便携式旋转坡口机进行加工坡口,该设备简单便携易操作,加工坡口时,该设备一端伸入管口内部,靠支腿外撑固定在管口处,通电后,管子不动,仅刀头旋转就可加工成需要的坡口,克服了车床的地理条件限制和费工费时的缺点。

3、焊接工序

复合管的焊接不同于复合板的焊接,传统的复合板可以先焊基层,再焊过渡层,见图3。复合管由于受管径的影响,只能先进行衬层对接焊,再焊过渡层,最后进行基层的焊接。在施工中发现,由于管材椭圆度的影响,衬层的厚度一般在2~3 mm,组对十分困难,此外若焊把的位置和力度控制不好,往往造成衬层烧穿,于是确定了先进行封焊再进行根焊的焊接工序,见图4~5,同时为避免电流过大而将2mm不锈钢层烧穿,施工时电弧弧柱中心尽量靠向基层金属,以熔化基层金属为主。实践证明封焊后的焊接接头,减少了组对的错边量,解决了衬层和基层钢管的相对位移问题,同时也解决了衬层金属热导率小、焊接热量传输速度慢和途径单一等问题,避免了焊缝过热而造成焊接困难、焊后成型差和主要合金元素过量烧损等现象的发生;也避免了直接在接头坡口处产生未熔合和焊接裂纹等缺陷,为焊接的顺利进行提供了便利。

4、焊接方法

由于复合管特殊的结构形式, 2~3 mm的衬层对接时不易操作,故选钨极氩弧焊作为封焊和根焊的焊接方法,与其它焊接方法相比,尽管焊接速度较慢,但它是打底焊的理想方法,适用于各种坡口的打底焊。钨极氩弧焊能清晰的观察到焊接熔池和熔透情况,易于实现单面焊双面成形。且钨极氩弧焊背面无熔渣,对保护管内清洁极有利。同时这种焊接方法熔合比较小,对异种钢的焊接来说控制焊缝的组织和成分十分有益。打底焊工序完成后,为普通碳钢之间的焊接,如图5中第3道至第n道工序。为提高焊接速度,解决焊道宽导致的钨极氩弧焊速度慢问题,经焊接工艺评定,确定了焊条电弧焊作为复合管基层的焊接方法。

以上内容就是小编为大家讲解的双金属复合管的焊接技术以及过程中所要注意的一些东西。双金属复合管的性价比是非常高的，它综合下来的成本只有薄壁不锈钢管的三分之二，紫铜管的五分之一，在性能方面却并不输给这两种钢管，甚至还超越了它们。使用双金属复合管需要注意的就是它的焊接，各位技术人员要好好收藏下本文了，对更好的掌握双金属复合管焊接技术是有一定帮助的。

双金属扩散复合钢管特征：1）在反向凝固与高温轧制过程中，母带与凝固层间一直在进行着互扩散，而随后的高温轧制过程中，在高温、高压作用下，随着时间的延长，进一步促进了扩散过程的进行。2）C元素靠反应扩散由母带扩散到凝固层，Cr由凝固层扩散到母带，母带与凝固层之间存在明显的扩散层。Cr在母带中的扩散厚度约为13μ。3）扩散到母带中的’( 和母带中的+0 形成了固溶体，并析出’( 的碳化物。母带与凝固层之间实现了冶金结合，使界面结合强度提高。 高温扩散退火后界面两侧晶粒均有明显长大．除此之外，在界面附近数十微米范围内的碳钢中，珠光体组织明显有所减少．与此同时，在界面附近不锈钢侧，观察到基体中分布有大量细小的第二相组织．随扩散时间延长，出现第二相的区域变宽．在高温下，C、Fe、Cr、Ni等原子将越过界面进行扩散．由于C原子尺寸很小，且C与Cr的亲和力远大于C与Fe的亲和力，因此在高温下C原子从碳钢一侧越过界面向不锈钢中扩散的距离较远，且在一定条件下可能形成cr的碳化物．c原子从碳钢侧向不锈钢侧的扩散将使界面附近碳钢中的珠光体组织减少，而不锈钢侧的第二相则可能是cr的碳化物．文献[10]报导了碳钢与不锈钢热轧复合界面附近碳钢侧碳含量降低、不锈钢侧碳含量增加．对于不锈钢侧的组织，根据C,bmez X等 的报导，也可能为马氏体。界面结合强度 对1 050℃温度下1 h、2 h、4 h扩散退火试样，进行了界面剪切强度试验， 作为对比， 中同时示出了日本工业标准JIs规定的不锈钢／碳钢复合板材剪切强度值 “ ．由图4可以看出，本研究中不锈钢／碳钢复合管的界面剪切强度，在1 050℃ 一1 h扩散退火后，约为420 MPa，1 050 oC一4 h扩散退火后，约为520 MPa，均大大超过JIS规定的200 MPa的剪切强度值．

双金属复合管近年来逐渐被市场、设计专家及工程界看好认可。那么双金属复合管的应用原理是什么？下面我们就来了解一下。

双金属复合钢管的介绍：

双金属复合钢管是将镀锌钢管或焊管、无缝钢管和壁厚更薄的不锈钢管强力嵌合在一起的新型复合给水管材，也是一种更理想的管道升级换代产品。它保留了两种不同材料内在的优点，互补了它们内在的不足，并且沿用了镀锌钢管传统成熟的安装方式和工艺，因此在使用中方便、可靠、卫生、安全。跟据基管与内衬管选材的不同，以及制造工艺的提升，已有不少厂家生产的双金属复合管广泛应用于油田、化工、电力等工业领域，其适用范围越来越广泛，带来的经济、环境、社会效益也更加明显。

应用原理是什么？

外基管负责承压和管道刚性支撑的作用，内衬管承担耐腐蚀的作用。

外基管可以根据输送介质的流量和压力要求，选用不同通径和壁厚的碳钢管材。热镀锌钢管、直缝焊管、螺旋管、低中压流体输送用无缝钢管、高压锅炉、石油裂化用无缝管钢管、管线管等。直径可从φ20-φ1020mm，壁厚可从2.5-50mm。

内衬管可以根据输送介质化学成分，选用不同的耐腐蚀合金。

1、具有良好的机械性能：

由于内外两层均为金属材料，所以其抗压、抗冲击性强，

2、结合强度高：

内衬不锈钢复合管是将内层的不锈钢管套入碳钢管内，在机械挤压力的作用下，外层碳钢管处于弹性变形，内层不锈钢管达到塑性变形，使两层材质紧密嵌合，其结合强度超过国家行业标准的规定，达到lMPa以上，由于内外层材质相近，结合力强，所以在压槽、切割时不会产生两种材料剥离现象，杜绝了电偶腐蚀的发生。

3、防锈耐腐蚀性好：

不锈钢材质由于具有防锈和耐氧化、耐酸堿、耐晶间腐蚀性良好等化学性能，其防锈和防蚀性能比其它材质优越。内衬不锈钢复合管和内衬不锈钢复合管件配套连接，其适用范围更为广泛，主要用于供水、供热、空调、消防、化工、医药、石油、食品、电力、冶金等防蚀要求高的行业。