冶金结合工艺生产的复合不锈钢管都具有较好的结合强度。机械结合型生产方法的工艺相对比较简单,工序较少,生产成本低,使用于结合强度要求不高的领域,具有一定的优势。
1. 液压胀合法
先将两管套在一起,然后对内管加压,随着管内压力升高,内层管由弹性变形状态进入塑性状态,并贴紧外管,当管内压力达到一定值时,外管发生弹性变形。两管紧密贴合在一起,当管内压力卸除后,如果外层管弹性回复大于内层管的弹性回复,则两管紧密贴合制成复合管。在油气开采输送中多采用API5LD标准生产双金属耐蚀复合不锈钢管。液压胀合法的生产工艺步骤如图8-38所示。
2. 拉拔成型生产工艺
拉拔成型是在拉拔机组上进行压力加工成型。它对管坯要求较严,必须保证两种钢管尺寸精度和延伸性能。选用的管坯既可以是无缝钢管,也可以用焊接钢管。拉拔成型生产工艺流程为:
不锈钢管/碳钢管→套合→打头→配洗、润滑→冷拔→去油→矫直→切管→检验→抛光→检验→包装→标记→称重→入库
拉拔成型的特点是:原管坯为薄壁管,生产为断续式,生产效率较低、不锈钢成材率较低、只能生产中小规格复合管,可生产内、外复合管。
3. 热膨胀法
在管壁较厚的碳素钢或不锈钢管的内侧,插入薄壁耐蚀性好的金属管,在内管内充惰性气体并使内管的内侧产生内压力,再用感应加热外管的外侧,该感应线圈可以移动,使加热部分的内管依次膨胀,并与外管接合,由此形成双层钢管的复合。选用热膨胀系数小的高价格金属内管(如钛管或300Cr-2Mo高纯度铁素体不锈钢),很容易制造出耐蚀性高的复合钢管。
4. 钎焊法
钎焊法是在外层碳钢管、内层不锈钢管的夹层中加钎焊剂层,在高温下钎焊剂熔化,将内外层钢管熔合成为一体。从内外层之间的结合强度来看,钎焊法高于爆燃法,爆燃法高于缩径法和冷扩法。
5. 爆炸成型法
爆炸成型生产流程:碳钢中厚板/不锈钢热轧板→爆炸焊接→复合板→切割→重叠焊四边→热轧→冷轧→纵剪→分层酸洗→氩弧焊或二氧化碳保护填充焊→连续固溶处理→抛光→检验→包装→标记。
爆炸成型工艺主要有以下特点是可以生产各种材质匹配的复合钢管,包括轻金属管与不锈钢管的复合,缺点是界面接合区易形成波形,管坯长度受到限制,需建设专门的爆炸场地或空间,要有特殊的安全措施。如果把爆炸焊接作为提供复合管管坯的工艺,在随后进行热的或冷的加工,则可生产各种品种的复合钢管。另外爆炸成型法也可以将两支表面加工的钢管直接经爆炸复合在一起,这种复合管长度一般在4米以下,直径也不宜过大。这种经爆炸复合的复合管可以作为空心管坯再经过热轧合冷轧,长度可以达到20米左右。