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軋制是一種傳統(tǒng)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(yōu)缺點分別為:優(yōu)點:生產(chǎn)率高、質量好、成本低,并可大量節(jié)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(chǎn)技術。軋制結合的復合板占復合板總產(chǎn)量的90%,而且經(jīng)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(xiàn)。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。 熱擠壓一般是針對雙金屬管坯進行的,稱為復合擠壓(coextrude)。復合擠壓目前是生產(chǎn)不銹鋼和高鎳合金無縫復合管的好方法,日本制鋼所利用這種方法生產(chǎn)8in(203.2mm)以下的雙金屬復合管。它是將兩種以上的金屬組成的一大直徑復合坯料加熱到1200℃左右,然后擠過由模具和芯軸形成的環(huán)狀空間。當擠壓坯料截面縮減到10:1時,高的擠壓壓力和溫度會在界面處產(chǎn)生“壓力焊”的焊接效應,促進界面間的快速擴散和廣泛結合,實現(xiàn)界面的冶金結合。擠壓前的復合管坯制造方法有三種:由鍛造坯料通過熱穿孔和放大擠壓獲得;直接離心旋鑄;用耐蝕粉末顆粒。也有內外兩種金屬原材料均采用粉末的,稱為“nuval”工藝,可以開發(fā)新型合金,但粉末制備成本太高。 復合擠壓的優(yōu)缺點分別為:優(yōu)點:界面為冶金結合;擠壓過程中涉及的力完全是壓應力,因此特別適合于熱加工性不好、塑性低的高合金金屬的加工。缺點:由于結合決定于擠壓過程中極短時間內的元素界面擴散,通常會因氧化物膜的存在而受到影響,因此目前復合擠壓僅限于碳鋼、不銹鋼和高鎳合金間的復合。需要指出的是,熱擠壓的變形抗力小,允許每次變形程度大,導致表面粗糙度較高,因此也有先熱擠壓再進行冷軋(或冷拔)制造復合管的方法。
冷加工程度對奧氏體不銹鋼的高溫持久強度也有不良影響。一般工作溫度越高或斷裂壽命要求越高,允許的冷加工程度也越低。對于承受交變載荷的不銹鋼鋼管應用,冷加工會因伸長率和剩余伸長率降低使其開裂擴展速率上升而造成不利影響。綜上所述,不銹鋼焊管必須進行固溶和光亮處理,以保證不銹鋼焊管達到耐腐蝕性能和防止奧氏體碳化物析出。 雙金屬復合管由兩種不同金屬材料構成,管層之間通過各種變形和連接技術形成緊密結合,從而使兩種材料結合成一體而制成的一種新型金屬復合管材。其一般設計原則是基材滿足管道設計許用應力,復層抵抗腐蝕或磨損等。雙金屬復合管兼有基層和復層的所有優(yōu)點,相對于整體合金管能有效降低成本,而且在對整體合金管具有應力腐蝕開裂敏感性的氯化物和(或) 酸性環(huán)境中復合管可以提高性和可靠性。隨著工業(yè)技術的發(fā)展,環(huán)境介質的復雜化,以及競爭的加劇,許多行業(yè)對金屬管材綜合性能的要求越來越高,因而雙金屬復合管及其生產(chǎn)技術得到迅速發(fā)展。 對于強腐蝕、高磨損、高工作壓力環(huán)境下使用的流體管道,通常采用高品質的不銹鋼或高合金含量的無縫鋼管,這類管材由于大量添加合金元素,其價格是一般普通無縫鋼管的幾倍或幾十倍。多年來,管材用戶和生產(chǎn)商一直在努力尋求通過不同金屬的復合,從而獲得一種既能滿足苛刻的使用環(huán)境,又價廉物美的高性能復合管材。
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