CN102494196A - 一种铜钢双金属复合管的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合钢管的制造方法，是一种铜钢双金属复合管的制造方法，双金属复合管内层为合金钢管和外层为铜管，根据复合的内层合金钢管和外层铜管之间材料特性的差异，采用冷轧方式使外层铜管发生不可逆的塑性变形，内层合金钢管发生弹性变形；在冷轧结束后，利用内层合金钢管的弹性回复，使外层铜管紧紧贴合在合金钢管外层，从而获得结合牢固的铜钢双金属复合管。本发明采用冷轧手段，使外层覆盖的铜管发生均匀塑性变形，而内层基体钢管发生弹性变形，利用冷轧后铜管变形不可逆，而内层基体钢管发生弹性回复，从而使铜管紧密牢固地覆盖于钢管外表，从而获得一种外覆铜管内衬厚壁合金钢管的双金属复合管。本发明复合管双金属之间具有较强的结合力，管内可承受3600kg/cm2的超高压。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合钢管的制造方法，具体的说是一种铜钢双金属复合管的制造方法。
背景技术
复合钢管是由两种 (或多种) 具有各自特性的单体钢管通过特定的工艺手段把它们结合成一体从而使它具有综合特性的价廉物美的新型钢管。由于复合钢管具有优良的综合性能，因此自六十年代起，日、美、德、英和前苏联等国家都很重视复合钢管的开发及使用，从生产工艺、使用性能、检验方法等方面进行了大量的研究，从而使复合钢管产品在能源、造船、化工、石油和机械等领域得到了广泛的应用。
复合钢管的两种单层材料的组合方式完全取决于使用要求及其环境特征,基本原则是：作为基层钢管,它应具有较高的强度和刚性，价格便宜，工艺性能好；作为复盖层则应具有抗环境介质的腐蚀或者抗磨损能力，该复盖层可以复合在基层管的内层(内复合管)，也可以复合在其外层 (外复合管)。
根据复合钢管的两种单层材料之间的结合方式，目前工业生产中已经采用的复合钢管生产方法有离心浇铸法、热加工法 (挤压或/和轧制)、复合钢板焊接法、粉末法、机械结合型工艺(冷拔法、包复焊接法、热膨胀法和***复合法)，各种方法各有其使用的范畴，但均都存在一定的不足之处。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，尤其是铜与合金钢热膨胀系数差异大，铜管20%的壁厚减薄量而引起的折皱缺陷等问题，提供一种铜钢双金属复合管的制造方法，采用冷轧获得双金属复合管，复合管双金属之间具有较强的结合力。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种铜钢双金属复合管的制造方法，双金属复合管内层为合金钢管和外层为铜管，根据复合的内层合金钢管和外层铜管之间材料特性的差异，采用冷轧方式使外层铜管发生不可逆的塑性变形，内层合金钢管发生弹性变形；在冷轧结束后，利用内层合金钢管的弹性回复，使外层铜管紧紧贴合在合金钢管外层，从而获得结合牢固的铜钢双金属复合管。
以上工艺具体按以下步骤进行：
⑴准备内层合金钢原料管和外层铜原料管,将合金钢40CrNiMo圆管坯加热至1200～1250℃通过热挤压方式加工获得内层合金钢原料管，规格为Φ110×30～35mm；准备Φ89～95×3～3.5mm的外层铜原料管；
⑵通过冷轧设备将合金钢原料管冷轧至管外径70～76mm，壁厚23～28mm的合金钢中间管；通过冷轧设备将铜原料管冷轧至管外径79～89mm，壁厚2～2.5mm的铜中间管；
⑶对步骤⑵所得的合金钢中间管和铜中间管进行脱脂、热处理和酸洗去除氧化皮，合金钢中间管和铜中间管的脱脂工艺为：在温度为50℃，浓度为15～20%的稀硫酸溶液中进行脱脂，合金钢中间管的热处理温度为850～900℃，所述铜中间管的热处理温度为600～650℃，合金钢中间管和铜中间管的酸洗工艺为：在温度为50℃，浓度为15～20%的稀硫酸溶液中进行酸洗；
⑷利用冷轧设备将经步骤⑶处理后的合金钢中间管穿轧至复合后所需的成品合金管规格，将经步骤⑶处理后的铜中间管穿轧至内径比合金管外径大6～10mm，壁厚1.6～2.2mm；
⑸对步骤⑷所得的合金管和铜管按照步骤⑶相同的工艺进行脱脂、热处理和酸洗去除氧化皮；
⑹酸洗后的管子用压缩空气吹干并经内窥镜、涡流探伤、超声波探伤检测合格后，管内壁先后用浸泡丙酮的棉布和干棉布，在压力≥4MP的高压***压力的吹送下进行清洁，管外壁直接用浸泡丙酮的棉布和干棉布先后擦拭进行清洁处理；
⑺将铜管套在合金管外，利用冷轧设备对合金管外套铜管整体进行冷轧，使铜管发生具有变形量的塑性变形，铜管延伸率为1.2～1.5，外覆铜管壁厚为1.2～1.8mm，而内层合金管仅发生弹性变形；
⑻对步骤⑺所得的复合管按照步骤⑶相同的工艺进行脱脂，利用内层合金管的弹性回复将铜管牢牢地撑紧在其外层，得铜钢双金属复合管。
以上技术方案中所用的冷轧工艺都是本领域常用冷轧钢管工艺。
本发明的有益效果是：本发明采用冷轧手段，使外层覆盖的铜管发生均匀塑性变形，而内层基体钢管发生弹性变形，利用冷轧后铜管变形不可逆，而内层基体钢管发生弹性回复，从而使铜管紧密牢固地覆盖于钢管外表，从而获得一种外覆铜管内衬厚壁合金钢管的双金属复合管；由于厚壁合金管强度高，冷轧时仅铜管发生塑性变形，复合后的管材直线度较好；经多次激冷激热试验，未发现复合管有任何松动或脱落的迹象，证明本发明复合管双金属之间具有较强的结合力；另外本发明复合管依靠单层管材的特性，管内可承受3600Kg/cm2的超高压，外层可抵抗酸碱性很强的多种介质的侵蚀。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种铜钢双金属复合管的制造方法，双金属复合管内层为合金钢管和外层为铜管，根据复合的内层合金钢管和外层铜管之间材料特性的差异，采用冷轧方式使外层铜管发生不可逆的塑性变形，内层合金钢管发生弹性变形；在冷轧结束后，利用内层合金钢管的弹性回复，使外层铜管紧紧贴合在合金钢管外层，从而获得结合牢固的铜钢双金属复合管。
以上工艺具体按以下步骤进行，流程如图1所示：
⑴准备内层合金钢原料管和外层铜原料管,将合金钢40CrNiMo圆管坯加热至1200℃通过热挤压方式加工获得内层合金钢原料管，规格为管外径110 mm，壁厚30mm；准备管外径89mm，壁厚3mm的外层铜原料管；
⑵通过冷轧设备将合金钢原料管冷轧至管外径70mm，壁厚23mm的合金钢中间管；通过冷轧设备将铜原料管冷轧至管外径79mm，壁厚2mm的铜中间管；
⑶对步骤⑵所得的合金钢中间管和铜中间管进行脱脂、热处理和酸洗去除氧化皮，合金钢中间管和铜中间管的脱脂工艺为：在温度为50℃，浓度为15%的稀硫酸溶液中进行脱脂，合金钢中间管的热处理温度为850℃，铜中间管的热处理温度为600℃，合金钢中间管和铜中间管的酸洗工艺为：在温度为50℃，浓度为15%的稀硫酸溶液中进行酸洗；
⑷利用冷轧设备将经步骤⑶处理后的合金钢中间管穿轧至复合后所需的成品合金管规格，将经步骤⑶处理后的铜中间管穿轧至内径比合金管外径大6mm mm，壁厚1.6mm；
⑸对步骤⑷所得的合金管和铜管按照步骤⑶相同的工艺进行脱脂、热处理和酸洗去除氧化皮；
⑹酸洗后的管子用压缩空气吹干并经内窥镜、涡流探伤（ET）、超声波探伤（UT）检测合格后，管内壁先后用浸泡丙酮的棉布和干棉布，在压力≥4MP的高压***压力的吹送下进行清洁，管外壁直接用浸泡丙酮的棉布和干棉布先后擦拭进行清洁处理；
⑺将铜管套在合金管外，利用冷轧设备对合金管外套铜管整体进行冷轧，使铜管发生较大变形量的塑性变形，铜管延伸率为1.2，外覆铜管壁厚为1.2mm，而内层合金管仅发生弹性变形；
⑻对步骤⑺所得的复合管按照步骤⑶相同的工艺进行脱脂，由于厚壁合金管强度高，冷轧时仅铜管发生塑性变形，复合后的管材直线度较好；另外利用内层合金管的弹性回复将铜管牢牢地撑紧在其外层，即得铜钢双金属复合管。
实施例2
本实施例提供一种铜钢双金属复合管的制造方法，双金属复合管内层为合金钢管和外层为铜管，根据复合的内层合金钢管和外层铜管之间材料特性的差异，采用冷轧方式使外层铜管发生不可逆的塑性变形，内层合金钢管发生弹性变形；在冷轧结束后，利用内层合金钢管的弹性回复，使外层铜管紧紧贴合在合金钢管外层，从而获得结合牢固的铜钢双金属复合管。
以上工艺具体按以下步骤进行，流程如图1所示：
⑴准备内层合金钢原料管和外层铜原料管,将合金钢40CrNiMo圆管坯加热至1200～1250℃通过热挤压方式加工获得内层合金钢原料管，规格为管外径110 mm，壁厚32mm；准备管外径90 mm，壁厚3.2mm的外层铜原料管；
⑵通过冷轧设备将合金钢原料管冷轧至管外径73mm，壁厚25mm的合金钢中间管；通过冷轧设备将铜原料管冷轧至管外径82mm，壁厚2.3mm的铜中间管；
⑶对步骤⑵所得的合金钢中间管和铜中间管进行脱脂、热处理和酸洗去除氧化皮，合金钢中间管和铜中间管的脱脂工艺为：在温度为50℃，浓度为18%的稀硫酸溶液中进行脱脂，合金钢中间管的热处理温度为880℃，铜中间管的热处理温度为620℃，合金钢中间管和铜中间管的酸洗工艺为：在温度为50℃，浓度为18%的稀硫酸溶液中进行酸洗；
⑷利用冷轧设备将经步骤⑶处理后的合金钢中间管穿轧至复合后所需的成品合金管规格，将经步骤⑶处理后的铜中间管穿轧至内径比合金管外径大8mm mm，壁厚1.9mm；
⑸对步骤⑷所得的合金管和铜管按照步骤⑶相同的工艺进行脱脂、热处理和酸洗去除氧化皮；
⑹酸洗后的管子用压缩空气吹干并经内窥镜、涡流探伤（ET）、超声波探伤（UT）检测合格后，管内壁先后用浸泡丙酮的棉布和干棉布，在压力≥4MP的高压***压力的吹送下进行清洁，管外壁直接用浸泡丙酮的棉布和干棉布先后擦拭进行清洁处理；
⑺将铜管套在合金管外，利用冷轧设备对合金管外套铜管整体进行冷轧，使铜管发生较大变形量的塑性变形，铜管延伸率为1.3，外覆铜管壁厚为1.5mm，而内层合金管仅发生弹性变形；
⑻对步骤⑺所得的复合管按照步骤⑶相同的工艺进行脱脂，由于厚壁合金管强度高，冷轧时仅铜管发生塑性变形，复合后的管材直线度较好；另外利用内层合金管的弹性回复将铜管牢牢地撑紧在其外层，即得铜钢双金属复合管。
实施例3
本实施例提供一种铜钢双金属复合管的制造方法，双金属复合管内层为合金钢管和外层为铜管，根据复合的内层合金钢管和外层铜管之间材料特性的差异，采用冷轧方式使外层铜管发生不可逆的塑性变形，内层合金钢管发生弹性变形；在冷轧结束后，利用内层合金钢管的弹性回复，使外层铜管紧紧贴合在合金钢管外层，从而获得结合牢固的铜钢双金属复合管。
以上工艺具体按以下步骤进行，流程如图1所示，：
⑴准备内层合金钢原料管和外层铜原料管,将合金钢40CrNiMo圆管坯加热至1200～1250℃通过热挤压方式加工获得内层合金钢原料管，规格为管外径110 mm，壁厚35mm；准备管外径95mm，壁厚3.5mm的外层铜原料管；
⑵通过冷轧设备将合金钢原料管冷轧至管外径76mm，壁厚28mm的合金钢中间管；通过冷轧设备将铜原料管冷轧至管外径89mm，壁厚2.5mm的铜中间管；
⑶对步骤⑵所得的合金钢中间管和铜中间管进行脱脂、热处理和酸洗去除氧化皮，合金钢中间管和铜中间管的脱脂工艺为：在温度为50℃，浓度为20%的稀硫酸溶液中进行脱脂，合金钢中间管的热处理温度为900℃，铜中间管的热处理温度为650℃，合金钢中间管和铜中间管的酸洗工艺为：在温度为50℃，浓度为20%的稀硫酸溶液中进行酸洗；
⑷利用冷轧设备将经步骤⑶处理后的合金钢中间管穿轧至复合后所需的成品合金管规格，将经步骤⑶处理后的铜中间管穿轧至内径比合金管外径大10mm，壁厚2.2mm；
⑸对步骤⑷所得的合金管和铜管按照步骤⑶相同的工艺进行脱脂、热处理和酸洗去除氧化皮；
⑹酸洗后的管子用压缩空气吹干并经内窥镜、涡流探伤（ET）、超声波探伤（UT）检测合格后，管内壁先后用浸泡丙酮的棉布和干棉布，在压力≥4MP的高压***压力的吹送下进行清洁，管外壁直接用浸泡丙酮的棉布和干棉布先后擦拭进行清洁处理；
⑺将铜管套在合金管外，利用冷轧设备对合金管外套铜管整体进行冷轧，使铜管发生较大变形量的塑性变形，铜管延伸率为1.5，外覆铜管壁厚为1.8mm，而内层合金管仅发生弹性变形；
⑻对步骤⑺所得的复合管按照步骤⑶相同的工艺进行脱脂，由于厚壁合金管强度高，冷轧时仅铜管发生塑性变形，复合后的管材直线度较好；另外利用内层合金管的弹性回复将铜管牢牢地撑紧在其外层，即得铜钢双金属复合管。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种铜钢双金属复合管的制造方法，其特征在于：所述双金属复合管内层为合金钢管和外层为铜管，根据复合的内层合金钢管和外层铜管之间材料特性的差异，采用冷轧方式使外层铜管发生不可逆的塑性变形，内层合金钢管发生弹性变形；在冷轧结束后，利用内层合金钢管的弹性回复，使外层铜管紧紧贴合在合金钢管外层，从而获得结合牢固的铜钢双金属复合管。
2.如权利要求1所述的铜钢双金属复合管的制造方法，其特征在于：具体按以下步骤进行：
⑴准备内层合金钢原料管和外层铜原料管,将合金钢40CrNiMo圆管坯加热至1200～1250℃通过热挤压方式加工获得内层合金钢原料管，规格为Φ110×30～35mm，准备Φ89～95×3～3.5mm的外层铜原料管；
⑵通过冷轧设备将合金钢原料管冷轧至管外径70～76mm，壁厚23～28mm的合金钢中间管；通过冷轧设备将铜原料管冷轧至管外径79～89mm，壁厚2～2.5mm的铜中间管；
⑶对步骤⑵所得的合金钢中间管和铜中间管进行脱脂、热处理和酸洗去除氧化皮，所述合金钢中间管和铜中间管的脱脂工艺为：在温度为50℃，浓度为15～20%的稀硫酸溶液中进行脱脂，所述合金钢中间管的热处理温度为850～900℃，所述铜中间管的热处理温度为600～650℃，所述合金钢中间管和铜中间管的酸洗工艺为：在温度为50℃，浓度为15～20%的稀硫酸溶液中进行酸洗；
⑷利用冷轧设备将经步骤⑶处理后的合金钢中间管穿轧至复合后所需的成品合金管规格，将经步骤⑶处理后的铜中间管穿轧至内径比合金管外径大6～10mm，壁厚1.6～2.2mm；
⑸对步骤⑷所得的合金管和铜管按照步骤⑶相同的工艺进行脱脂、热处理和酸洗去除氧化皮；
⑹酸洗后的管子用压缩空气吹干并经内窥镜、涡流探伤、超声波探伤检测合格后，管内壁先后用浸泡丙酮的棉布和干棉布，在压力≥4MP的高压***压力的吹送下进行清洁，管外壁直接用浸泡丙酮的棉布和干棉布先后擦拭进行清洁处理；
⑺将铜管套在合金管外，利用冷轧设备对合金管外套铜管整体进行冷轧，使铜管发生具有变形量的塑性变形，铜管延伸率为1.2～1.5，外覆铜管壁厚为1.2～1.8mm，而内层合金管仅发生弹性变形；
⑻对步骤⑺所得的复合管按照步骤⑶相同的工艺进行脱脂，利用内层合金管的弹性回复将铜管牢牢地撑紧在其外层，得铜钢双金属复合管。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: JIANGSU YINHUAN PRECISION STEEL TUBE CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: JIANGSU YINHUAN STEEL TUBE CO., LTD. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 214200 Yixing City, Jiangsu Province Economic Development Zone, Wuxi Patentee after: Jiangsu Yin Huan precision tube company limited Address before: 214200 Yixing City, Jiangsu Province Economic Development Zone, Wuxi Patentee before: Jiangsu Yinhuan Steel Tube Co., Ltd. |