不锈钢复合管与单一钢管相比（如耐腐蚀钢管和抗氧化钢管等），具有一系列独特的性能，如高的导热性、电磁渗透率、强度极限、不大的热膨胀性能等。这为设计和制造具有新工艺特性的装备提供了可能。除此之外，不锈钢复合管的应用减少了较昂贵的耐蚀钢和抗氧化钢的消耗，但是也使钢管的对焊比单一高合金管更加复杂。
一、影响两层不同材料结合的因素
在制造不锈钢复合管时，影响两层不同材料结合的主要因素为：
1. 结合表面的精确装配及其实际接触面积的大小
与结合表面的精确对正及其有效接触面积的大小有关的是表面能、表面氧化膜，结晶取向、缺、、缺陷（如位移、晶界、各相的相对位置、显微裂纹等）。物理化学研究表明，几何的理想表面与物理真实的两层接触表面大小的比值可取1:50~1:12。
2. 金属的化学成分
钢中添加合金元素可降低接触层的焊合能力。
3. 表面层和中间层的表面质量
金属层氧化膜的成分和性能对两层不同金属的结合强度有着本质影响。在大气介质中或在压强为1.33×10-4Pa以下的真空中加热时，其形成的氧化膜对两层不同材料的结合质量有着不良影响。如果氧化膜很脆，并在变形时被破坏，其形成的接触表面具有较高的表面能，因此两层不同材料的焊合过程就较容易进行。铬钢和铬镍钢上形成的富铬氧化膜能使两层不同材料的结合质量明显变坏，可借助于电解沉积方法得到的镍中间层来消除。
4. 结合层表面的应力状态
在变形过程中，两层不同金属的接触表面不仅明显增大，而且接触表面上有较高的压应力，使结合层的焊合质量得到提高。因此，在复合管的生产中，采用挤压法和拉拔法以及皮尔格轧制法进行变形。由于横轧或螺旋轧制金属在变形过程中存在切向拉应力，因此不能采用这两种方法。
5. 塑性变形时的接触表面和温度
两层不同材料结合表面的增大，对于在各层同时变形过程中的焊合具有决定性的作用。因为，其形成的接触表面具有很大的能量，而两层不同金属结合的最大强度是在高温变形时获得的。这是因为多数金属在高温变形的条件下，塑性提高，且扩散也更迅速。
二、不锈钢复合管坯料的制造方法
1. 不锈钢复合管的生产方法
不锈钢复合管的生产方法有多种，可以按双层坯料制造的方法来区分，也可以按所采用的变形方法来区分。
按照两层不同材料的结合方法，可将复合管生产分为两类，即以双层铸坯、离心浇铸和爆炸成形等非变形方法和各种变形方法。
a. 非变形法获得复合管
为了获得双层铸坯，采用下注法和在钢锭模中合金化方法，经过浇铸漏斗向钢锭模内注入高度为H1的钢A,当金属液从外向内逐渐结晶到一定程度时，再注入高度为H2的钢B,此时仍为液体的金属A与金属B溶合成（A+B)双层成分（图6-8)。该方法仅适用于已知金属凝固速度，以及所需要的合成坯料的层厚时。由于铸锭内的合金化，必须保证坯料中心可得到需要的合金成分（A+B).用该方法生产铸造的钢10+60双金属坯料效果非常好；生产的坯料可挤压轧制成复合钢管或复合型材。该方法也可用于生产钻探管。
双层金属坯料也可用离心浇铸的方法获得，然后经过挤压或皮尔格轧制加工成双层金属复合成品钢管。
采用爆炸成型方法使两层不同金属结合时，其结合不仅是爆炸波作用的结果，也是辐射加热的结果。
b. 变形法获得复合管
采用变形方法使两层金属结合的方法有：
①. 互相插入不同材料的空心管坯组合而成的挤压坯料（图6-9).
②. 在实心坯热穿孔后，放入管状空心坯并进一步挤压成复合管（图6-10).挤压组合的空心坯时，采用带塑性心部－钢质芯棒的双层原始坯料挤压具有小直径内孔的厚壁复合管。
2. 不锈钢复合管的热挤压工艺试验
为了简化工艺、改善复合管质量，在立式穿孔机上通过热穿孔获得双金属坯料，然后在卧式挤压机上通过热挤压方法获得双层金属毛管，最后在皮尔格轧管机上通过冷轧得到双金属复合成品钢管的工艺试验。
将工频感应加热炉加热的坯料送入立式穿孔机的穿孔筒内，在穿孔头的上面固定有冷态的高合金钢厚壁管。在坯料进行穿孔时，安置在穿孔头上部的厚壁管坯装入被穿孔头穿出的内孔，形成双金属空心坯的内层。在确定被用来形成组合坯料内层的厚壁管坯长度时，应考虑到穿孔过程中空心坯料的高度会有所增加（图6-11),穿孔成的双层金属坯料再经工频感应再加热炉再加热到挤压温度并挤压成双金属复合管。用该工艺获得的双金属复合管坯，大大地减少了基层和复合层之间氧化膜的形成，改善了两层不同金属间的结合质量。
具有耐蚀钢内层的原始组合坯料和不锈钢复合管的材料及尺寸配合情况见表6-7。通过挤压可获得规格为φ95mm×7mm和φ86mm×4mm的复合管。其中，φ95mm×7mm 钢管在皮尔格轧机上可冷轧出规格为φ61mm×4mm、φ38mm×3mm的不锈钢复合钢管；ф86mm×4mm 钢管加热后进入13机架（微）张力定（减）径机，减径成规格为Φ45mm×3.5mm的不锈钢复合钢管。
挤压不锈钢管时，挤压过程稳定，但挤压开始阶段与稳定阶段的各层金属流动稍有差异，致使不锈钢复合管前端一小段上存在两层尺寸的实际值与要求值的偏差，这是由于挤压开始时，坯料内层金属相对于外层金属存在着更有力的流动的结果（图6-12)。
3. 不锈钢复合管变形时双层结合表面的增加
不锈钢复合管双层的焊合质量在很大程度上与变形时附着表面的增加有关。把表面增加程度定义为伸长率入变形后的表面与原始表面的比值。因此，复合管外表面增加程度为：
研究结果表明，复合管内表面增加程度比外表面增加程度约大一倍；结合层表面增加程度在外表面和内表面增加程度之间，而且与变形程度并不存在线性比例关系；相同规格的双层管坯在进行大小不同的变形时，可能得到相同的表面增加程度（例如无论是在Ax=120或Ax=240变形时，都可得到30的结合表面增加程度），这是因为复合管壁厚和直径对结合层表面增加程度有影响。
实践证明，在采用压力加工方法生产不锈钢复合管时，由于变形程度保证了原始的结合表面积至少增加了8倍，使得两层不同材料能充分地焊合。
4. 不锈钢复合管的内表面质量
当不锈耐酸钢复合管与腐蚀介质接触时，表面显微不平度将严重影响到其腐蚀速度（表6-8)。
从表6-8可以看出：
a. 在相同的加工条件下，复合管表面显微不平度强烈地取决于复合材料的力学性能，用321不锈钢制成的复合管内层，比用0Cr17Ti的显微不平度小很多。因此可以认为，变形抗力高的复合管比变形抗力低的表面光洁度要高。
b. 在相同的加工条件下，复合管横向上的表面显微不平度比纵向的大。
c. 不锈钢复合管在皮尔格冷轧管机上冷轧后，可降低复合管的显微不平度，同时也减小了粗糙度的离散程度。
5. 不锈钢复合管基体材料内碳的扩散
不锈钢复合管基体材料内碳的扩散层深度见表6-9.
从表6-9中可以看出，06Cr18Ni11Ti+35钢复合管中碳的扩散层深度，在挤压和冷轧后为0.07~0.10mm,钢管在冷轧和930℃热处理后，扩散值增大到0.12mm。05Cr17Ni13Ti+35 钢复合管中碳的扩散层关系是类似的；06Cr18Ni11Ti+13Cr+13Cr4Mo4 复合管经皮尔格轧管机冷轧＋两次930℃热处理后，扩散层变得特别深。如果不形成柱状晶组织，则在结合层表面附近扩散区域的宽度为0.4mm.由于基体材料中形成的碳化物，包括铬和钼的碳化物，碳向复合材料中的扩散减少。0Cr17Ti+35钢复合管含有1%的钛，基体材料中的扩散层非常明显；在轧管机上冷轧和热处理后，扩散层深度比同类的复合材料0Cr17NiTi管的要小。当在挤压＋轧制或皮尔格轧管机上冷轧＋870℃下热处理，则扩散层的宽度为0.30~0.38mm,同时在扩散方向上形成了定向排列的柱状晶。
含高钛和铬的复合层材料热处理时，由于合金元素使活性降低，从基体钢中接收碳的倾向较高。
6. 不锈钢厚壁复合管的挤压
为了获得小直径的不锈钢厚壁复合管（如内径为10~15mm、壁厚为10mm),采用带不固定芯棒的坯料挤压工艺是较为理想的选择。芯棒采用塑性的钢质芯杆。
例如，采用1Mn18Cr12V 塑性芯棒，将φ145mm双层金属坯料经一次挤压成ф26mm复合管，外层基体金属为55CrNiMoV钢，内部复合层金属为1Cr24Al钢。从挤压后压余的纵向和径向截面可以看出，在变形时所有三层材料的金属流动是对称的（图6-13).
采用热挤压工艺生产不锈钢复合管时，钢质芯棒也发生塑性变形，结合层表面增加程度与外表面增加程度几乎相等。
