双金属复合管2008521103026114

结合层处电镜扫描结果
材质： 材质：20Cr/304
界面上合金元素从低合 金钢到奥氏体不锈钢界面上 的变化程度比较缓慢， 的变化程度比较缓慢，并没 有突变的迹象 。
爆炸+热扩散复合双金属管 爆炸 热扩散复合双金属管 界面处电镜扫描结果
材质： 材质：304L/20G
界面上合金元素从低 合金钢到奥氏体不锈钢无 平滑过渡层。 平滑过渡层。
冶金结合层具有很高 的结合强度， 的结合强度，能使整支管子 的应力分布均匀， 的应力分布均匀，不会造成 局部较大的应力集中。 局部较大的应力集中。
基层
离心坯挤压+ 离心坯挤压+冷轧钢管 规格Φ46× 规格Φ46×3
复层
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两层金属为完全 冶金结合， 冶金结合，具有很 强的结合力。 强的结合力。
通过车削加工下来的钢削可 以看出，两层金属没有出现 以看出， 任何分离和开裂的现象， 任何分离和开裂的现象，仍 然保持一个整体， 然保持一个整体，如同车加 工单金属一样。 工单金属一样。而机械式复 合钢管却无法做到。 合钢管却无法做到。
试验情况:690次出现裂纹 700次裂纹严重 次出现裂纹， 次裂纹严重， 700次循环内外径 试验情况:690次出现裂纹，700次裂纹严重，经700次循环内外径
尺寸变化不大。0～690次循环间急冷急热区没有发现裂纹等缺陷。 尺寸变化不大。 690次循环间急冷急热区没有发现裂纹等缺陷。 次循环间急冷急热区没有发现裂纹等缺陷
管线管： 管线管：
基层：碳结钢、合结钢（X60、L360NCS等 基层：碳结钢、合结钢（X60、L360NCS等） 复层(CRA) 304L、316L、2205、028、825等 可参见API (CRA)： 复层(CRA)：304L、316L、2205、028、825等，可参见API 5L及5LD标准 标准。 5L及5LD标准。
化工管材
主要用于内层为强腐蚀介质， 主要用于内层为强腐蚀介质，而外层则有强度要求的各种使用环 如碳钢与耐蚀不锈钢304 316L等的复合 304、 等的复合。 境。如碳钢与耐蚀不锈钢304、316L等的复合。
内覆耐磨金属材料
用于电厂粉煤、矿山矿粉和尾矿浆输送等高磨损工作环境。 用于电厂粉煤、矿山矿粉和尾矿浆输送等高磨损工作环境。
产品规格及品种
油田用双金属复合管品种 井下用： 井下用：
基层：碳结钢、合结钢（N80、L80、P110等 ） 基层：碳结钢、合结钢（N80、L80、P110等 复层(CRA) Sup13Cr、0Cr13、 028、825、G3等 (CRA)： 复层(CRA)： Sup13Cr、0Cr13、 028、825、G3等
（1）直管焊接 ）
（2）支管焊接：主管的相贯线处应用手持砂轮打出坡口。 支管焊接：主管的相贯线处应用手持砂轮打出坡口。 支管与内层同材质。焊材选用与内层同材质或相似材质。 支管与内层同材质。焊材选用与内层同材质或相似材质。
（3）法兰焊接：法兰选用与内层金属相同材质，注意 法兰焊接：法兰选用与内层金属相同材质， 管材端部仍应开U形坡口， 管材端部仍应开U形坡口，采用与内层材质相同或相近 的材质进行焊接。 的材质进行焊接。
铸态离心管坯 20Cr/304L Φ245×120×870） （Φ245×120×870）
双金属离心管坯挤压或挤压+ 双金属离心管坯挤压或挤压+冷轧钢管
双金属挤压管 20Cr/304L (Φ95× (Φ95×8)
双金属挤压+ 双金属挤压+冷轧管 10#/GH600 (Φ46× (Φ46×3)
离心坯挤压双金属管结合层强度高
无开裂现象。 无开裂现象。
挤压双金属钢管550℃热循环试样外观照片 挤压双金属钢管550℃热循环试样外观照片 550℃
疲劳试验— 疲劳试验—管段试样
管段尺寸 Φ76.5/Φ66.3 Φ76.5/ 循环 次数 700 循环700次尺寸 循环700次尺寸 700 Φ75.8/Φ65.9 Φ75.8/ 加热方式 高频加热 加热温度 550－ 550－ 570℃ 水温 15～ 15～ 23℃
离心铸造+热挤压（或热挤压+冷轧） 离心铸造+热挤压（或热挤压+冷轧）工艺
离心浇注工艺示意
钢液 钢液流向
金属型腔
外层金属
内层金属
钢水包
中间包
制造工艺流程
应用领域
石油、天然气管材 石油、
主要做油井管及集输管。可以开发的品种有： 主要做油井管及集输管。可以开发的品种有：碳合结与耐腐蚀不 锈钢或合金的复合管； CrMo钢与13Cr、超级13Cr G3、825和C028等 钢与13Cr 13Cr、 锈钢或合金的复合管；如CrMo钢与13Cr、超级13Cr、G3、825和C028等 的复合管道。 的复合管道。
锅炉用双金属复合管： 锅炉用双金属复合管：
基层：碳结钢、合结钢（20G、12Cr1MoV等 基层：碳结钢、合结钢（20G、12Cr1MoV等） 复层(CRA) 304L、316L、310S、2205等 (CRA)： 复层(CRA)：304L、316L、310S、2205等
冶金结合双金属离心铸态管
铸态离心管坯 10#/GH600 Φ230×80×680） （Φ230×80×680）
（4）对复合管的焊接试样进行机械性能、微观组织的检验 对复合管的焊接试样进行机械性能、
焊接工艺：焊接分两次成形， 焊接工艺：焊接分两次成形，第一层采用氩弧 焊打底，使用A132焊丝，管内充满焊剂（ A132焊丝 焊打底，使用A132焊丝，管内充满焊剂（烧结焊 TH-SJ601），焊接电流70~90A 电压10~15V ），焊接电流70~90A， 10~15V。 剂TH-SJ601），焊接电流70~90A，电压10~15V。 氩弧焊打底后用A402焊条（A402焊条的主要成分 A402焊条 氩弧焊打底后用A402焊条（A402焊条的主要成分 C:0.08-0.2,Cr：25-28，Ni：20-22.5，Mn：1.0C:0.08-0.2,Cr：25-28，Ni：20-22.5，Mn：1.02.5），最后采用手工电弧焊，焊接电流70~90A， 2.5），最后采用手工电弧焊，焊接电流70~90A， ），最后采用手工电弧焊 70~90A 电压40~50V。 电压40~50V。 40~50V
双金属复合管的连接
焊接连接
焊丝：选用与内层材质相同或相近的焊丝。 焊丝：选用与内层材质相同或相近的焊丝。 采用常规平口机对焊口进行平口和外层金属倒角。 采用常规平口机对焊口进行平口和外层金属倒角。 建议采用U形坡口 形坡口， 形坡口底部完全为内层金属） （建议采用 形坡口，使U形坡口底部完全为内层金属） 形坡口底部完全为内层金属 采用小电流焊接坡底的内层金属。 采用小电流焊接坡底的内层金属。 在完成坡底的焊接后，采用常规电压进行正常堆焊。 在完成坡底的焊接后，采用常规电压进行正常堆焊。
离心坯挤压双金属复合钢管
2007 年 4 月 18 日
研究开发意义
在高腐蚀环境下应用的管材为不锈类或高合金类 耐蚀管材，管材的成本较高， 耐蚀管材，管材的成本较高，主要是其中所含的贵重 金属含量高。所开发研究的双金属复合管， 金属含量高。所开发研究的双金属复合管，其管子的 复层为不锈类或高合金类金属材质， 复层为不锈类或高合金类金属材质，满足高腐蚀环境 输送介质的要求，该层的厚度可为管壁厚的1/4 1/4或 输送介质的要求，该层的厚度可为管壁厚的1/4或1/2 根据需要确定）； ）；基层为满足管材性能要求的普通 （根据需要确定）；基层为满足管材性能要求的普通 碳钢或低合金钢， 碳钢或低合金钢，这样可以大大减少耐蚀管材的材料 成本，节约贵重金属的用量， 成本，节约贵重金属的用量，也符合国家所提倡的节 约型社会政策。因此， 约型社会政策。因此，双金属复合管的开发研究是非 常有意义的。 常有意义的。
国内外技术和趋势
目前， 目前，国内外双金属复合钢管工艺取得了很大发 特别是日本、美国、英国、 展，特别是日本、美国、英国、前苏联等国家发展较 主要方法包括无缝复合管和铸造、焊接式、 快。主要方法包括无缝复合管和铸造、焊接式、外包 覆复合、激光包覆复合等方法。 覆复合、激光包覆复合等方法。但目前市场上流行的 嵌套式机械复合双金属管由于自身的种种不足，导致 嵌套式机械复合双金属管由于自身的种种不足， 用户不敢大量使用。问题之一： 用户不敢大量使用。问题之一：管线的连接问题未能 很好的解决， 很好的解决，不同功能金属复合的优势在连接处大打 折扣。而采用离心铸造方法生产， 折扣。而采用离心铸造方法生产，也就是在离心力作 用下生产出管坯或者半成品， 用下生产出管坯或者半成品，再通过轧制制成双金属 管的方法，有效的克服以上缺点，该工艺将成为国内 管的方法，有效的克服以上缺点， 外今后发展的趋势。 外今后发展的趋势。
离心铸态成品钢管
高温炉管、高温炼烧罐及供后期加工的铸态钢管。 高温炉管、高温炼烧罐及供后期加工的铸态钢管。
产品规格及品种
铸态使用离心钢管规格与品种 规格
外径：Ø100～ 外径：Ø100～Ø770 壁厚：10～ 壁厚：10～150mm 长度： 长度：1～5m CRA复层厚度为管材壁厚的1/4～1/2（可随用户要求调整） CRA复层厚度为管材壁厚的1/4～1/2（可随用户要求调整） 复层厚度为管材壁厚的1/4
挤压+ 挤压+冷轧钢管规格
外径：Ø25～ 外径：Ø25～Ø219 壁厚：2.5～ 壁厚：2.5～25mm 长度：4～12m （长度与外径和壁厚有关） 长度： 长度与外径和壁厚有关） CRA复层厚度为管材壁厚的1/4～1/2（可随用户要求调整） 复层厚度为管材壁厚的1/4 CRA复层厚度为管材壁厚的1/4～1/2（可随用户要求调整）
500次循环外壁 500次循环外壁
500次循环内壁 500次循环内壁
700次循环环向裂纹 700次循环环向裂纹
挤压双金属钢管550℃热循环试样外观照片 挤压双金属钢管550℃热循环试样外观照片 550℃
离心坯挤压双金属复合管的创新点
离心坯挤压双金属管是在离心浇铸状态下使 两层金属具有高强度的冶金结合层。（ 。（见下 两层金属具有高强度的冶金结合层。（见下 页扫描电镜图片） 页扫描电镜图片） 结合层强度高， 结合层强度高，避免了其它机械复合管常出 现内层剥离问题。 现内层剥离问题。 可以在较大范围内灵活的改变基层和复层的 厚度，满足不同行业的用途和需要。 厚度，满足不同行业的用途和需要。
产品规格及品种
化工及锅炉行业用双金属复合管品种
替代一般不锈钢双金属复合管： 替代一般不锈钢双金属复合管：
基层：碳结钢、合结钢（ 基层：碳结钢、合结钢（如：Q195、Q230、20Cr等 ） Q195、Q230、20Cr等 复层(CRA) 304L、316L、310S等 (CRA)： 复层(CRA)：304L、316L、310S等
品种
铸态离心管主要在高温炉管、高温炼烧罐、 铸态离心管主要在高温炉管、高温炼烧罐、低压耐蚀 或耐磨管、铸态使用缸体和承重桩等。 或耐磨管、铸态使用缸体和承重桩等。
产品规格及品种
挤压钢管规格
外径：Ø76～ 外径：Ø76～Ø219 壁厚： 壁厚：6～30mm 长度： 长度与外径和壁厚有关） 长度：2～10m （长度与外径和壁厚有关） CRA复层厚度为管材壁厚的1/4～1/2（可随用户要求调整） 复层厚度为管材壁厚的1/4 CRA复层厚度为管材壁厚的1/4～1/2（可随用户要求调整）
主要研发内容及技术路线
从04年初开始，我们经过两年多的研究开 04年初开始， 年初开始 在国际上首创采用离心浇注--挤压---挤压--冷轧 发，在国际上首创采用离心浇注--挤压--冷轧 生产双金属复合管及特种钢管的新工艺， 生产双金属复合管及特种钢管的新工艺，成功 开发出多种复合材料的高品质复合管材， 开发出多种复合材料的高品质复合管材，该工 艺比传统无缝钢管生产工艺的流程短、 艺比传统无缝钢管生产工艺的流程短、挤压或 冷轧后的产品尺寸精度高、金属收得率较高， 冷轧后的产品尺寸精度高、金属收得率较高， 尤其在高品质钢和双金属复合钢管上有着较高 的技术和成本优势。 的技术和成本优势。
离心坯挤压双金属复合管车削加工钢削
疲劳试验— 疲劳试验—条形试样
试验部位 循环次数 距一端 30mm 560 设定加热 加热温度 时间/ 时间/ s 550－ 550－ 11 570℃ 水温 15～23℃ 15～ 加热方式 高频加热
试验情况 ：加热至560次，氧化加剧，但两层结合界面处 加热至560 560次 氧化加剧，