一种双金属管加工方法技术

本发明专利技术公开了一种双金属复合管的加工方法，包括以下工艺步骤：在内管外表面缠绕作为钎焊用的金属带；将缠绕金属带的内管穿套到外管内；通过冷拉拔使外管和内管贴合到一起，完成机械复合；将机械复合完成后的复合管胚放置到热处理炉内加热并保温促使金属带的分子扩散到内管、外管；取出复合管胚，冷却至室温。该方法可以大幅度提高双金属复合管内、外两层金属材料之间的结合强度，完全可以抵消热膨胀导致的界面剪切力，两层金属不会产生相对滑移，按照该工艺方法制造的复合管，可以满足耐高温、冷弯、热弯、任意切割等使用需要。任意切割等使用需要。

【技术实现步骤摘要】
一种双金属管加工方法


[0001]本专利技术属于双金属复合管制造技术，具体涉及一种内覆铜镍合金双金属管加工方法。

技术介绍

[0002]当前，海洋行驶的船舶、舰艇制造过程中需要大量使用20#钢无缝钢管，由于20#钢不耐海水腐蚀，因此每过一段时间就需要维修、更换管道，这不仅造成维护成本大幅度提升，并且也带来使用上的不便。对于海水而言，最合适的耐腐蚀材料是B10铜镍合金管，但是这种材料十分昂贵，为此，如果能采用20#钢无缝管与铜镍合金管复合形成双金属复合管将可以大幅度降低材料成本。
[0003]传统的机械复合双金属管，由于内外两层金属之间仅为物理性贴合，结合强度较低（一般≦2.0MPa），且内外两层金属材料的热膨胀系数差异较大，为此这种复合管不宜用在高温场所（一般指温度≧250℃）、也不适合冷弯加工，无法满足船用管道在狭窄的甲板仓内迂回曲折的连接方式。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术的缺点，设计了一种双金属管加工方法，该方法可以大幅度提高双金属复合管内、外两层金属材料之间的结合强度。
[0005]本专利技术公开的技术方案如下：一种双金属管加工方法，包括以下工艺步骤：（1）在内管表面缠绕作为钎剂用的金属带；（2）将缠绕金属带的内管穿套到外管内；（3）通过冷拉拔使外管和内管贴合到一起，完成机械复合；（4）将机械复合完成后的复合管胚放置到热处理炉内加热并保温促使金属带的分子扩散到内管、外管；（5）取出复合管胚，冷却至室温。
[0006]内管为B10铜镍合金无缝管，外管为20#钢无缝钢管。
[0007]在上述方案的基础上，作为优选，金属带为紫铜钢带，将铜镍合金管外壁清洗干净，去除油、污以后，以螺旋状均匀缠绕0.4
‑
0.8毫米壁厚的紫铜钢带。
[0008]在上述方案的基础上，作为优选，在内管穿套到外管内之前，20#钢无缝管内壁喷砂除锈处理，除锈等级达到Sa2.5。
[0009]在上述方案的基础上，作为优选，机械复合过程中内管缩径1
‑
2毫米。
[0010]在上述方案的基础上，作为优选，机械复合完成后的复合管胚两端按照定尺长度切割，再将切割好的复合管胚放置到热处理炉内。
[0011]在上述方案的基础上，作为优选，热处理炉加热至910
‑
925℃，并保温至少两小时。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：该方法可以大幅度提高双金属复合管内、外两层金属材料之间的结合强度。
[0013]内管为B10铜镍合金无缝管，外管为20#钢无缝钢管，内管缠绕紫铜钢带后利用本加工方法，完全可以抵消热膨胀导致的界面剪切力，两层金属不会产生相对滑移，按照该工艺方法制造的复合管，可以满足耐高温、冷弯、热弯、任意切割等使用需要。
附图说明
[0014]图1是内管、外管以及内管穿套到外管内的结构示意图；图2是机械复合过程中外管、内管的配合示意图；图3是复合管坯在热处理炉的示意图。
具体实施方式
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施案例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0016]如图1
‑
3所示，一种双金属管加工方法，包括以下工艺步骤：（1）在内管表面缠绕作为钎剂用的金属带，内管为B10铜镍合金无缝管；（2）将缠绕金属带的内管穿套到外管内，外管为20#钢无缝钢管；（3）通过冷拉拔使外管和内管贴合到一起，完成机械复合；（4）将机械复合完成后的复合管胚放置到热处理炉内加热并保温促使金属带的分子扩散到内管、外管；（5）取出复合管胚，冷却至室温。
[0017]上述的加工方法中，通过在内管表面缠绕金属带，机械复合内、外管，再通过将复合管胚放置到热处理炉内加热并保温促使金属带的分子在扩散到内管、外管，实现内管、金属带之间以及外管与金属带之间的冶金熔合。
[0018]金属带为紫铜钢带，将铜镍合金管外壁清洗干净，去除油、污以后，以螺旋状均匀缠绕0.4
‑
0.8毫米壁厚的紫铜钢带。
[0019]在内管穿套到外管内前，20#钢无缝管内壁喷砂除锈处理，除锈等级达到Sa2.5。
[0020]机械复合过程中内管缩径1
‑
2毫米。
[0021]机械复合完成后的复合管胚两端按照定尺长度切割，再将切割好的复合管胚放置到热处理炉内。
[0022]热处理炉加热至910
‑
925℃，并保温至少两小时。
[0023]更具体的实施方法如下：内、外管材料选型：管径≤500mm，外管选择20#钢无缝钢管，内管选择B10铜镍合金无缝管。
[0024]其中，20#钢无缝钢管选材：无缝管的外径应按照最终成品外径乘以1.03
‑
1.06选取，无缝管的壁厚应与设计要求的成品壁厚一致；20#钢无缝管内壁喷砂除锈处理，除锈等级达到Sa2.5。
[0025]B10铜镍合金无缝管选材：铜镍合金无缝管的外径应比成品合金管外径大1
‑
2毫米，壁厚与设计要求的成品壁厚一致；
将铜镍合金管外壁清洗干净，去除油、污、氧化层，然后以0.4
‑
0.8毫米紫铜薄膜（紫铜钢带）螺旋缠绕。
[0026]将缠绕紫铜钢带的铜镍合金管由20#钢无缝管一端沿轴向穿套进去，完成装配工序。
[0027]将装配好的复合管胚放到冷拔机上，通过拉拔的方式使得外层20#钢无缝管强制缩径并贴合到内管外壁并与内管一起继续缩径1
‑
2毫米，以确保两层管之间有足够的残余接触压力。
[0028]拉拔以后的复合管胚放置到热处理炉内从常温开始加热到910
‑
925℃，然后在高温下平衡至少2小时，使得紫铜薄膜受热融化并充分扩散到内、外两层钢管的接触面，实现冶金熔合；取出复合管胚，在室温下自然冷却到常温，按所需要的定尺长度对钢管两端进行切割、校直、无损检测、水压试验、称重喷标。
[0029]对于双金属复合管的要求：机械复合管不耐高温的事实，是行业内共识。理论分析的依据，可以查阅GB/T20801.2
‑
2006附录B《材料的物理性能》，在200℃下20#钢和铜镍合金每米的热膨胀总量相差约0.67毫米；如果管道定尺长度按照“6米/支”计算，则每根管道内、外层金属热膨胀总量的累积差值将达到4.02毫米（0.67*6=4.02）；此时假如两层金属之间仅靠机械结合（结合强度≦2.0MPa），结合强度难以抵消因热膨胀总量差异而导致的界面剪切力，结果就会发生层间滑移，导致管道失效，严重时因内层钢管膨胀富余量无法消除会出现向内鼓包的现象。
[0030]同样的，机械复合管不宜冷弯加工的原因，也为行业共识。主要是因为内、外两层金属之本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双金属管加工方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：（1）在内管表面缠绕作为钎剂用的金属带；（2）将缠绕金属带的内管穿套到外管内；（3）通过冷拉拔使外管和内管贴合到一起，完成机械复合；（4）将机械复合完成后的复合管胚放置到热处理炉内加热并保温促使金属带的分子扩散到内管、外管；（5）取出复合管胚，冷却至室温。2.如权利要求1所述的双金属管加工方法，其特征在于，内管为B10铜镍合金无缝管，外管为20#钢无缝钢管。3.如权利要求2所述的双金属管加工方法，其特征在于，金属带为紫铜钢带，将铜镍合金管外壁清洗干净，去除油、污以后，以螺旋状均匀缠绕0.4
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟丰，
申请(专利权)人：江苏新澎复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：