阅读说明：本技术 低强度基管复合弹性衬管的管材制备工艺及该复合管材 (Preparation process of low-strength base pipe composite elastic liner pipe and composite pipe ) 是由 夏正文 吴胜强 邱锋 周建根 马世龙 杨立建 于 2020-04-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种低强度基管复合弹性衬管的管材制备工艺及该复合管材,属于复合管材制备技术领域。制备工艺包含有如下步骤：首先采用冷变形工艺作用于衬管的内壁,使其扩径,向基管的内壁贴合；然后再采用冷变形工艺作用于基管的外壁,使其缩径,得到复合管材。本申请所制备的复合管材具有更高的夹持强度,能够满足使用需求。(The invention relates to a pipe preparation process of a low-strength base pipe composite elastic liner pipe and a composite pipe, and belongs to the technical field of composite pipe preparation. The preparation process comprises the following steps: firstly, a cold deformation process is adopted to act on the inner wall of a liner tube, so that the diameter of the liner tube is expanded, and the liner tube is attached to the inner wall of a base tube; and then acting on the outer wall of the base pipe by adopting a cold deformation process to reduce the diameter of the base pipe to obtain the composite pipe. The composite pipe prepared by the application has higher clamping strength and can meet the use requirement.)

低强度基管复合弹性衬管的管材制备工艺及该复合管材

技术领域

本发明涉及复合管材制备技术领域，具体涉及一种低强度基管复合弹性衬管的管材制备工艺及该复合管材。

背景技术

双金属复合管是指由两种金属组成复合材料管道，一般外表面的基管由高强度材料组成，典型的材料是高强度管线钢，例如X52、X65等，而内部的衬管材料由耐腐蚀合金材料组成，典型的有316L、N08825等。两种管材嵌套之后，兼具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。外层高强度基管与内层耐腐蚀衬管的结合方式可以大致分为冶金复合工艺和机械复合工艺。冶金复合工艺制备的冶金复合管力学性能较好，但加工工艺复杂，成本高昂。机械复合工艺制备的机械复合管适用于大部分腐蚀性介质的输运领域，用途最广泛。

也有现有技术采用热涨冷缩复合工艺配合热穿链轨复合工艺制备金属复合管，如申请公布号为CN 106140864 A的中国发明专利公开的一种链轨金属复合管制作工艺，其具有能够在钢厂的轧钢生产线上实现，不需要增加设备，制作简单，成本低，方便推广的优点。

但发明人发现：对于以双相钢作为内衬管的双金属复合管，使用机械复合工艺制备时，会面临很多问题：①双相钢具有较高的强度，其屈服强度在400~550MPa，通常为316L不锈钢的2倍以上；②双相钢的塑性较差，塑性延伸率仅为15~25%，只有316L不锈钢的40~60%。因此，若采用水压、滚压、爆炸、拉拔等改变内衬管的方法制备双相钢复合管时，加工完毕后，复合管的衬管难以与基管复合，其与基管之间仍会有较大间隙，不能达到良好的复合效果，产品性能较差，无法满足使用需求。

发明内容

针对上述问题，本申请以使制备的复合管能够满足使用需求-具备足够高的夹持强度为主要目的，开发了一种低强度基管复合弹性衬管的管材制备工艺及该复合管材。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

低强度基管复合弹性衬管的管材制备工艺，包含有如下步骤：

首先采用冷变形工艺作用于衬管的内壁，使其扩径，向基管的内壁贴合；

然后再采用冷变形工艺作用于基管的外壁，使其缩径，得到复合管材。

所谓衬管，即复合管材中位于内侧的管件；所谓基管，即复合管材中位于外侧的管件，基管包覆在衬管的外侧面形成复合管材。

本发明通过分别针对衬管和基管的两次冷变形的制备工艺，增强了二者的结合强度，使成品复合管材的夹持强度满足使用要求。

具体的，弹性衬管往往塑性较低，由于其塑性较低，在冷变形工艺扩径后，通常会保持在弹性形变阶段,即仍可能会发生回弹现象，导致其与基管的内壁之间出现缝隙，因此，仍需要对低强度的基管进行冷变形的缩径处理，由外向内施压进行缩径以消除衬管和基管之间的缝隙，使其复合效果达到使用要求。

作为上述技术方案的优选，制备工艺包括如下步骤：

①嵌套：将衬管嵌套于基管的内部；

②水压复合：通过水压将所述衬管的外壁与所述基管的内壁进行初次贴合操作，制成初次复合管材；

③初次切除焊接：将所述初次复合管材的端部进行部分切除，并对切除后的端部进行焊接处理；

④冷拉拔：将步骤③得到的初次复合管材进行冷拉拔处理，得到二次复合管材；

⑤二次切除焊接：对所述二次复合管材的端部进行部分切除，并对切除后的端部进行焊接处理；

⑥整圆精镗：对步骤⑤得到的二次复合管材进行整圆、精镗处理，即得到复合管材。

具体的，弹性衬管在水压复合后仍然可能存在回弹现象，导致其与基管的内壁之间出现缝隙，因此，在初次切除焊接步骤后，需要对初次复合管材进行冷拉拔，由外向内施压进行缩径以消除衬管和基管之间的缝隙，使其复合效果达到使用要求。

作为上述技术方案的优选，步骤④中，初次复合管材进行冷拉拔处理后，再进行矫直，得到二次复合管材。

作为上述技术方案的优选，步骤⑤中，对切除后的端部进行堆焊处理。

从微观角度看，机械复合管两层之间是有一定间隙的，为了防止今后外界的水汽或杂质进入两层金属间，需要将端部密封，一般采用的方式为封焊或堆焊。

封焊的优点是快捷，缺点是不能为后续机加工控制内径做铺垫，且熔池反面为热影响区，和使用流体接触，对今后的防腐蚀效果有不利影响。

堆焊优点是一定长度的堆焊有利于现场对接的切割返修，可以方便后续内镗加工获得较小范围的内径公差，且分两层焊接后，第二层焊缝被基体稀释的最少，和今后的流体接触，具有较好的耐蚀性。

作为上述技术方案的优选，步骤⑥后，还包含有步骤⑦检测：对步骤⑥得到的复合管材进行检测和消磁处理，得到成品复合管材。

检测步骤可以包括X射线检测、超声波检测或液体渗透检测。

作为上述技术方案的优选，所述衬管由塑性延展率小于25%的材料制成。

进一步优选的，衬管使用双相钢材料制成的管材，可以是低合金双相钢、中合金双相钢、高合金双相钢，也可以是超级双相钢。

作为上述技术方案的优选，所述基管由屈服强度小于450MPa的材料制成。

基管屈服强度过大时，在冷拉拔阶段其不易发生形变，基管与衬管之间的缝隙不易复合，影响成品复合管材的性能。

进一步优选的，基管采用碳钢管，可以选用10号钢、15号钢、20号钢、25号钢中的一种。

作为上述技术方案的优选，步骤②中，衬管的变形量不超过5.0%，缩径量不超过4.0mm。

对于弹性衬管而言，其塑性往往较低，变形量和缩径量超过一定值时，弹性形变易转变为塑性形变，其机械性能会不同程度的降低，不利于后续的冷拉拔操作,也会降低成品复合管材的品质。

作为上述技术方案的优选，步骤③中，采用与衬管相同的焊料进行焊接，也可以采用和衬管相近的焊料进行焊接，以使得焊料和衬管材料尽快融合，焊接效果更佳。

作为上述技术方案的优选，步骤④中，冷拔处理过程中，所述基管的变形量不超过2.5%，缩径量不超过4mm。

冷拔过程中，当基管的变形量或缩径量超过某一数值时，其性能易发生较大变化，降低复合管材的性能。

复合管材，采用上述技术方案中任一个所述的制备工艺进行制备，其夹持力强度大于0.8MPa。

综上所述，本申请实施例具有以下有益效果：

1）本申请实施例通过分别针对衬管扩径和基管缩径的两次冷变形处理，消除了低塑性衬管的复合管材中衬管和基管之间的缝隙，使其结合状态优异，进而使得复合管材成品的夹持强度达到使用要求。

2）进一步的，本申请实施例通过采用水压复合法作用于衬管内径进行扩径，采用冷拉拔法作用于基管外径进行缩径，消除了低塑性衬管的复合管材中衬管和基管之间的缝隙，使其结合状态优异，进而使得复合管材成品的夹持强度达到使用要求。

3）本申请实施例所述的制备工艺尤其适用于双相钢作为衬管、碳钢作为基管的复合管材的制备，相应实施例所制备的双相钢复合管材，其夹持强度根据国标GB/T 31940-2015夹持力测试方法检测，夹持强度可达0.8MPa以上。

附图说明

图1为水压复合步骤中的操作流程示意图；

图2为冷拉拔过程截面结构示意图；

图3为冷拉拔步骤中的操作流程示意图；

图中，1-水压模具、2-冷拉拔模具、3-基管、4-衬管、5-高压水体、6-润滑层。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图以实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：复合管材的衬管采用00Cr23Ni4N双相钢管，基管采用20#或L245钢级，该复合管材的制备工艺，包含有如下步骤：

首先进行机械扩径，是采用一种模具组合，在衬管4内壁旋转前进，使得衬管4同时或局部进行扩大，并贴合至基管3内表面，再进一步增加压力或跟进更大尺寸的旋转模具，使得衬管4和基管3同时发生进一步变形，旋转头模具加工后，基管3发生回弹，产生复合效果；

然后再采用冷轧或组合滚冷挤压的方式，作用于基管3的外表面，使得基管发生一定程度的塑性变形而缩径，得到复合管材；

对复合管材进行检测和消磁处理，得到成品复合管材。

采用GB/T 31940-2015夹持力测试方法检测复合管的夹持强度达到0.8MPa以上。

实施例2：参考图1和图2，复合管材的衬管采用00Cr22Ni5Mo3N双向钢的钢管，基管采用20号钢的钢管，该复合管材的制备工艺，包含有如下步骤：①嵌套：将双向钢衬管4深入20号钢基管3内进行嵌套；

②水压复合：在水压模具1内，采用水压工艺向衬管4内部充入高压水体5，将衬管4的外壁与基管3的内壁进行初次贴合操作，制成初次复合管材，衬管的变形量≤5%，外径增加约4mm；

③初次切除焊接：切除初次复合管材的管端、管尾因水压变形的部分各10cm，并对切除后的端部采用专用于双相钢的焊丝进行焊接处理；

④冷拉拔：将步骤③得到的初次复合管材采用冷拉拔模具2进行冷拉拔处理，拉拔过程中在基管3的外壁涂抹悬浮液润滑剂构成的润滑层6，基管3的变形量≤1.5%，外径减少约1mm，冷拉拔后再进行矫直，得到二次复合管材；

⑤二次切除焊接：对二次复合管材的管端、管尾因拉拔变形的部分各5cm，并对切除后的端部进行堆焊处理；

⑥整圆精镗：对步骤⑤得到的二次复合管材进行整圆、精镗处理，即得到复合管材；

⑦检测：对步骤⑥得到的复合管材进行整管无损检测、消磁和成品检验，得到成品复合管材。

采用GB/T 31940-2015夹持力测试方法检测复合管的夹持强度达到1.0MPa。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。