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在不銹鋼復合管的生產過程中,有一道工序非常的重要,那就是——固溶處理。固溶處理是指將合金加熱到高溫單相區恒溫保持,使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。那么為什么要對不銹鋼復合管進行固溶處理,它有何作用呢?
不銹鋼復合管通過固溶處理來軟化,一般將不銹鋼復合管加熱到950~1150℃左右,保溫一段時間,使碳化物和各種合金元素充分均勻地溶解于奧氏體中,然后快速淬水冷卻,碳及其它合金元素來不及析出,獲得純奧氏體組織。其作用有以下3點:
使焊接鋼管組織和成分均勻一致,這對原料尤其重要,因為熱軋線材各段的軋制溫度和冷卻速度不一樣,造成組織結構不一致。在高溫下原子活動加劇,σ相溶解,化學成分趨于均勻,快速冷卻后就獲得均勻的單相組織。
加工硬化,以利于繼續冷加工。通過固溶處理,歪扭的晶格恢復,伸長和破碎的晶粒重新結晶,內應力,鋼管抗拉強度下降,伸長率上升。
恢復不銹鋼焊接固有的耐蝕性能。由于冷加工造成碳化物析出,晶格缺陷,使不銹鋼耐蝕性能下降,而固溶處理后不銹鋼復合管的耐蝕性能恢復到好狀態。
經過固溶處理的不銹鋼復合管,其各方面性能才能達到狀態,因此固溶處理對不銹鋼復合管而言非常重要。
復合管的離心鑄造和離心鋁熱劑法:離心鑄造是為適應海洋油氣生產而開發的,適用于制造內襯金屬熔點低于外層金屬熔點的復合管。襯層和基體均采用液態金屬。將制外管的鋼液引入一旋轉金屬模,在外管凝固過程中監測管內溫度。當外管凝固并達到一定溫度時,澆入耐蝕合金等內層金屬。通過控制鑄造條件,可以生產出牢固的冶金結合的雙金屬復合管。
當應用液態金屬進行表面堆敷時,采用離心技術可復合層容易出現的氣孔和夾雜。這時,熔化金屬中密度低的渣、雜質和氣體上升到表面,而較重的金屬成分下沉,在管壁上形成一致密層,從而提高熔敷質量和再現性。因此其優缺點分別為:
優點:界面實現冶金結合,致密度高,排渣、排氣性好。
缺點:若沒有其后的熱變形,僅限于鑄態使用,其粗大的鑄態組織導致各層金屬的力學性能不能充分發揮。另外,該方法不能生產外層為輕合金的復合鋼管。
離心鋁熱法也稱為shs—離心法,shs是self propagating high temperature synthesis的縮寫。離心鋁熱法的實質是在離心力場中引起鋁熱反應,所謂鋁熱反應就是金屬鋁粉和其他金屬氧化物粉末均勻的混合在一起, 通過點燃而發生的非常迅速的放熱反應(mo+al→m+al2o3+q)。反應絕熱溫度可接近3000k,因此產物都處于液態,在離心力作用下,比重大的產物如fe、cr、ni等集中在靠近碳鋼鋼管內壁處,形成內襯金屬層;al2o3形成內層殘渣,通過機械方法除去,則制備出雙金屬復合鋼管。
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復合管的熱成型法:熱成型制造工藝包括熱軋和熱擠壓兩種方法,前者主要適用于有縫復合管的生產,后者適用于無縫復合管的生產。
軋制是一種傳統的制備復合金屬的方法。熱軋復合實質上屬于壓力焊,如果變形量足夠大,軋輥施加的壓力就會破壞金屬表面的氧化膜,使表面達到原子接觸,從而使兩表面焊在一起。軋制的優缺點分別為:
優點:生產率高、質量好、成本低,并可大量節省金屬材料的損耗,因此是目前應用極為廣泛的復合材料生產技術。軋制結合的復合板占復合板總產量的90%,而且經常應用于壁厚小于32mm的管材的加工。
缺點:一次性投資大,而且很多材料組合不能通過軋制復合實現。目前應用廣泛的還是利用軋制工藝進行碳鋼、不銹鋼有縫復合管的制造。
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