双金属复合钢管冷滚压复合工艺与冷拔复合工艺比较

1、双金属复合钢管冷滚压复合工艺与冷拔复合工艺比较前言江苏新阳光管业科技有限公司是研发双金属复合钢管及配件的高新技术企业, 公司 坚持以科技持续发展,校企联营,以质量赢得市场,质量第一、顾客至上的经营方针, 公司自主研发国内目前性价比最高的冷滚压复合工艺,有 28条生产线,也是目前国内 唯一生产能力强、规格齐全的生产厂家(年生产能达 8万吨、规格 DN15-DN700 。我公 司是一家通过 ISO9001认证并将要通过美国石油 API 认证的单位。 我公司对质量的控制 首先从原材料开始, 民用给水复合管, 外基管采用天津友发牌, 内衬的不锈钢采用的是 国内不锈钢生产二大厂家山西太钢、 张家港浦项生

2、产的不锈钢, 而且每批材料到厂都 进行抽检核实,材质 100%的保证化学性能稳定可靠。 内衬不锈钢复合管件采用的是目前 世界第一、 国内最大并获得出口免检的济南玫德铸造有限公司生产的 (迈克牌 玛钢管 件和沟槽管件。高温、高压工业用输送双金属复合管,外基管采用上海宝钢、包钢、 成 都、江苏振达、无锡兴亚、帆勇等国内知名品牌,生产过程严格按照 API、和 ISO9001质量管理体系规范要求执行, 下道工序检验上到工序层层把关。 本公司还长期委托国家 工程复合材料产品质量监督检验中心,内衬不锈钢复合管进行定期抽检和质量监督, 请 用户放心使用。第一章 华阳牌内衬不锈钢复合钢管介绍“华阳”牌内衬不锈

3、钢复合钢管采用国标热镀锌钢管、焊管、螺旋管、无缝钢管为 外层, 以以进口或国产优质不锈钢管为内层, 经冷滚压复合工艺复合而成, 由于兼顾了 内外两层管材的优点, 克服了各自的缺点, 具有良好的技术特点和应用前景, 因而近年 来逐渐被建筑设计单位和工程界看好。其主要技术特点为:一、具有良好的机械性能:由于内外两层均为金属材料,所以其抗压、抗冲击性强、抗拉强度大,伸长率高, 弹性模量值高,热膨胀系数小。尤其适宜为建筑给水的立管暗敷。二、结合强度高:成品管完全依靠外管的弹性回复力与塑性变形后的内管紧密复合,不含夹层。三、产品使用特点:(1防腐性好:能有效地防止二次污染,符合国家直接饮用水质标准的要求

4、;(2强度高:有较强抗挤压,抗共振性,极大的降低了水管受到外力冲击而产生渗漏 的可能性,避免了因渗漏对水资源产生大量浪费;(3稳定性好:在-20-350热膨胀系数几乎一致(热膨胀系数小、耐热性高 ;(4管壁光滑、均匀,不结垢,通径有保障,输送能耗低;(5采用传统工艺连接,安全、灵活、可靠;(6 降低热能损耗, 不锈钢管的保温性能是铜材料水管的 24倍, 大量地节约了热水输 送中的热能损耗;(7 性价比优:总的造价只有薄壁不锈钢管的三分之二价格, 紫铜管的五分之一价格。 技术参数:基管类型:镀锌钢管,食品级 304不锈钢管;使用温度:-20-350;常规承压:P3.0MPa;产品规格:DN15-

5、DN450mm;复合压力:结合强度高于行业标准所要求的 0.2MPa;执行标准:使用压力符合 GB/T8163-2008、GB/T3091-2008规定;接口类型:丝扣、沟槽、焊接以及法兰连接。四、防锈耐腐蚀性好:不锈钢材质由于具有防锈和耐氧化、耐酸碱、耐晶间腐蚀性良好等化学性能,其防 锈和防蚀比其它材质优越。 内衬不锈钢复合钢管和内衬不锈钢管件及不锈钢管件配套连 接,其适用范围更广泛,除一供水供热外,还适用于化工、医药、石油、食品、电力等 防蚀要求高的行业。五、耐热耐寒,冷热两用:液氮冷冻箱就采用不锈钢材,所以不锈钢复合管耐热耐寒性能优越,而且不分冷水 管热水管,一管二用,冷热皆宜。六、通径

6、大、阻力小:内衬不锈钢复合钢管其内层不锈钢仅 3B8mm,所以实际通径与规定通径基本相符。 而且内壁光滑、不结垢、阻力小、流水量大。七、工作压力高:内衬不锈钢复合管能保证工作压力大于 2.5MPa 以上,可以满足各类建筑给水工程 需要。八、安装便捷,工艺简单:碳钢内衬不锈钢复合钢管安装同普通镀锌钢管,DN100以下采用丝接,DN100以上 采用沟槽连接,工艺简单,安装工人不需专门培训。九、卫生环保、安全性好:由于不锈钢材质化学性能稳定,对人体无损害,所以国际国内医学界在人体内植入 的各种支架、 夹板、 内固定螺丝都选用不锈钢材料。 内衬不锈钢复合钢管与复合钢管管 件配套连接, 加上对接头螺纹和

7、端面的无毒防锈处理, 可以有效防止对水质造成的二次 污染。第二章 冷滚压复合工艺与冷拔复合工艺比较内衬不锈钢复合钢管形成基本原理:外基管可以根据输送介质的流量和压力要求,选用不同通径和壁厚的碳钢管材。 热 镀锌钢管、直缝焊管、螺旋管、低中压流体输送用无缝钢管、高压锅炉、石油裂化用无 外基管负责承压和管道刚性支撑的作用,内衬管承担耐腐蚀的作用。缝管钢管、管线管等。直径可从20-450mm,壁厚可从 2.5-50mm。内衬管可以根据输送介质化学成分,选用不同的耐腐蚀合金。可以是奥氏体不锈钢 304、304L、316、316L、铜基合金、镍基合金、哈氏合金、钛、钛合金、双相不锈钢等 新型高耐腐蚀合金

8、材料。内衬管壁厚可以根据使用寿命和焊接工艺的要求从 0.3-4mm。目前主要有冷滚压复合工艺和拉拔复合工艺两种。一、冷滚压复合工艺(1内管变形阶段 :开始时内层管与外层管之间存在间隙,当内管内壁施加载压力后, 内管管壁产生径向扩胀,直到内管外表面与外管内表面刚好接触,间隙消除,此时还未产 生接触压力。(2复合阶段 :随着加载压力的继续增加,开始了对外管的加载过程。 外管首先出现弹 性扩张,直到外管内表面满足屈服变形后,外管出现部分塑性扩张。 随着加载压力不断加 大,外管中的塑性区不断扩展,直到达到最大加载压力为止。(3卸载阶段 :加载压力从最大逐渐减少至零,这时内管与外管均处于卸载状态。 由于

9、 第二阶段中产生了塑性变形,当加载压力完全消除后,内外管之间仍然接触,产生接触压 力。这时外管发生弹性变形,回复原状;内管发生塑性变形,不能回复原状。二者紧密 贴合。其结合强度超过国家标准规定 1MPa 以上,有的高于CJ/T192-2004内衬不锈钢 复合钢管 几倍。 内外层结合为 5-25µ, 处于过盈复合状态。 敲打声很清脆, 材质相近, 经过二十几年的应用及国外资料表明不会产生分裂现象。二、拉拔复合工艺将装配好的内外管,通过一个带有锥度的(通常锥度为 1:25、1:50 ,最大轮廓外 圆尺寸固定的模具,沿内衬管轴线拉拔前行。通过拉拔模具挤压、扩张的方式,将内衬 管在直径方向复

10、合到外基管的内表面上, 并通过继续扩张使外基管也处于弹性变形的范 围内。当外力去除后,内衬管呈塑性变形无法收缩,外基管处于弹性变形呈收缩趋势, 但受内衬管的限制,外基管内表面强力的嵌合在内衬管的外表面上,复合成形。(1特点: 成形工艺简单、有效。 复合管内表面圆整度好。(2影响品质的因素: 由于外基管内表面形状不规则,不平高度影响了模具轮廓最大外圆尺寸全行程 的通过。拉拔模具最大轮廓是机械加工的整圆,必须沿轴心线平行前行。模具与内衬管的材 质为硬钢于软钢, 在拉拔扩张过程中, 模具嵌入在内衬管内表面中。 当外基管不规则的内表面影响拉拔模具通过时, 会造成拉拔模具轴线与内衬管轴线形成夹角, 扩大

11、了模具 最大轮廓直径。当出现对称的不平高度时,由于作用在拉拔模具上的力,在 360°方向 上是对称的, 这样就会造成拉拔模具无法避让。 两种现象都会使内衬管受挤压处弯曲变 形加大,造成拉拔模具最大轮廓处,切削内衬管表面,引起表面光洁度的破坏,甚至无 法通过。这种状况在复合较大直径的双金属复合管时更为明显。为了保证表面品质和功效,通常采用减小拉拔模具最大轮廓尺寸,因此复合后的双 金属复合管结合力小。通常仅为 0.2-0.3MPa 之间,内外层结合为 100-250µ,根本没 有达到过盈复合,敲打声很闷。 由于结合力低使得内外管环状结合面间隙大,内衬管在管端焊接处将反复承受 介

12、质输送过程中,压力交变的扭动、折弯,致使连接处出现材料疲劳、开裂,导致耐腐 蚀性能下降(折翘现象 。 由于内衬管没有达到充分的塑性变形,内衬管内表面由作用力与反作用力产生 的表面压应力,达不到充分的体现,表面压应力几乎没有反映。此时,内衬管中直缝焊 接处仍处于拉应力状态, 因此内衬管表面整体, 尤其是直缝焊接处, 抗热应力腐蚀能力 下降。另外,采用拉拔工艺,拉拔模具呈直线运动,内衬管表面始终处于拉应力状态。第三章 内衬不锈钢复合钢管与其它三种管材主要性能对照表 一.技术性能性能类别内衬不锈钢复合钢管 普通钢塑管 铜管 薄壁不锈钢管结构 外层镀锌钢管或无缝钢管, 内衬食品级 304不锈钢管。外层

13、镀锌钢管, 内层PE 塑料管。薄壁的单层铜管。薄壁的单层不锈 钢。生产工 艺 将不锈钢穿入镀锌钢管或无缝钢管通过正旋压嵌套式专利复合技术复合, 使基管与内衬管紧密结合在一起。工艺简单, 可规模化生产。将聚乙烯塑料管外层涂上热熔胶, 穿入普通管内, 在塑料管内通入加压外管加热, 由于塑料管的膨胀和热熔胶熔化后,产成复合管。工艺复杂,成本投入大,冷扎焊接成形。工艺复杂, 成本投 入大, 冷扎焊接成 形。连接方 式 丝口连接、沟槽连接、焊接、 法兰连接;快捷、安全、可靠。丝口连接,法兰连接,沟槽连接,套丝端口外不能完全隔断水与金属接触。卡压式、焊接卡压式或环压式、 焊接安装要 求 只需用砂轮切割机;

14、 套丝机、 压槽机等传统工具即可。压槽、套丝、割管机切割时, 塑料管与钢管容易出现分离和破坏。连接的两端与管件三点必须在一绝对水平线上,要用专用的工具,安装技术专业性较高,安装工人难以掌控。连接的两端与管 件三点必须在一 绝对水平线上, 要 用专用的工具, 安 装技术专业性较 高, 安装工人难以 掌控。复合力 由于是机械旋压复合,结合强度高, 大于行业标准 0.2Mpa,结合力1.0MPa。由夹层热熔胶的寿 命决定复合情况。抗收缩 不锈钢的热膨胀系数 当胶失效后内衬层 密封圈易老化, 容性 比碳钢略高些, 但整体 热膨胀系数几乎一致。 塑料回弹到膨胀前的状况变短变小, 两者膨胀系数相差太大。

15、两种材料和容易分离易产生接头处渗 漏。通径损 失 内径等同于国标镀锌管公称通径, 管件与管材等径, 符合规定通径要求。普通钢塑管内塑后实际内径变小, 选用时要加大一号, 管件处缩径更小。流量小 流量略小承压强 度 强,焊管2.5Mpa, 3.5Mpa,无缝管2.0Mpa 以上焊管2.5Mpa 一般 一般(P1.6Pa抗冲击性、共振强 强 不耐碰撞 不耐碰撞使用寿 命 正常的使用环境下50年310年50年(35年开始维修50年 (35年开始 维修热传导率0.0150.0150.0180.039耐温性 -40-350 60 100 100 二、成本成本类 别 内衬不锈钢复合钢管普通钢塑管 铜管 薄

16、壁不锈钢管经济性 综合成本比薄壁不锈钢管节约到10%20%左右、经济,性价比高低 高 中维修、 费 用 几乎为零,也可带水检修,方便,费用低,管件可以重新利用,方便,费用低,关键不可重新利用不方便,费用高。 不方便,费用高。安装成 本 传统的安装方法,方便,可靠;普通的安装工人即可。传统的安装方法,方便,可靠。焊接费用高, 要用专用工具, 专业性强,难以掌控焊接费用高,要用 专用工具,专业性 强,难以掌控工期 短 短 长 长第四章 华阳牌内衬不锈钢复合钢管发展情况一、化工液体气体管道用复合管作为化工用耐腐蚀输送管道,除了应具备特殊的耐介质腐蚀外, 它还应具有较高 的强度和刚度, 因此这类复合钢

17、管用的基层材料通常是碳素钢、低台金钢或耐蚀钢, 而它的覆盖层根据耐蚀介质的不同可选用不锈钢、铜及其合金,以及铌、钽和钛等。 例 如石油化工用冷凝管器、 净化用冷凝器、 石油精炼用高温冷凝器和高温反应气体冷却器、 苯冷凝器等通常用低碳钢 (或耐蚀钢 与黄铜组成的复合钢管;氨冷凝器、氨致冷机、海 水冷却器、表面冷凝器以及制取 CO 用管道可用低碳钢与铜合金组成的复合钢管 。 二、石油天然气输送管及油井复合钢管由于石油天然气中含有大量 s 、 c0、 cl 一等腐蚀介质, 因此所用管材的特点是除 了应具有较高的强度和刚度外, 还应具有耐上述介质腐蚀的能方。 能具备耐这些腐蚀介 质的材料是不锈钢, 6

18、25合金、 lneoloy$25和镍基合金。因此作为石油天然气输送管道 及油井用复台钢管, 通常选用上述材料作为内层管, 以保证该管道的耐腐蚀性能, 而外 层材料通常为 AP15L X42、 一 X50一 X60、 一 X70、 ASTM A106GB 、 A335一 P22等材料, 以保证该管道的强度。 由这两类材料组合成的复合钢管亦适用于开发地热用的 取水管道。日美等国对有关复合钢管用作石油天然气输送管道进行过大量研究, 美国石油坍会 (AP!已制订出管线用复合钢管的标准, 编号为 5LD , 据称复合钢管于 1991年投入使用, 用量正在逐渐扩大.三、在火力发电方面,日美欧等发达国家正在

19、开发超高温超高压锅炉 (即 USC 锅炉 。 由于超超锅炉产生的是高温高压蒸汽, 因此用于这种锅炉过热器的钢管应具有耐 650 , 3500MPa 蒸汽条 件下的高温强度,优良的外表面耐高温腐蚀能力和内表面耐水蒸汽氧化性能等特性。 为 此,日本住友金属公司用 SUS310S 、 35Cr 一 55Ni 、 40Cr 一 55Ni 材料作外层基管, 用 17 14CuMo 和 AlloyS00H 等材料作内层管,以冶金结合方法开发出用于超超锅炉 过热器用新型复合钢管,该复合钢管通过了按 JIS3463(1984标准进行的压扁、扩口和 弯曲试验,以及高温强度、蠕变断裂、时效、冲击等高温特性试验、耐

20、硫腐蚀试验、 焊 接性能等一系列试验。因此认为这种钢管在超超锅炉过热器上应用是适宜的, 能提高 使用寿命和降低造价。瑞典 Sandvik 钢铁公司开发成功由碳钢作内层, 耐蚀性好的 Sanicra28钢 (27%Cr , 31%Ni , 3. 5%Mo 的奥氏体超低碳不锈钢 作外层基管,通过冶金结合制成复合钢管, 在锅炉结构设计上无需任何变更,就可直接使用。四、废物焚烧妒用复合钢管自上世纪六十年代中期废物焚化技术发展以来, 废物焚化炉一直受到管子寿命的困 扰,如果仅用 CrMo 低合金钢作管子. 不采取任何保护措施,管子的使用寿命不到六 个月。为此,开发了多种防护技术,如水冷壁法,在碳素钢管外

21、包复耐火材料,或堆焊 高铬材料等。 奥氏体不锈钢和镍基合金具有良好的耐蚀性, 但是用它作过热器, 有人担 心锅炉水会引起应力腐蚀裂纹的危险。看来,选用复合钢管作焚烧炉过热器较理想, 其 外层基管可选用具有耐焚烧高温以及耐腐蚀气氛的材料, 如瑞典 AB 山德维克钢厂为 此而研制的 Saniero65合金 (21%cr 、 8. 5%Mo 、 M 基 ,而内层材料可选用具有耐应 力腐蚀裂纹的碳钢或 CrMo 钢。 由这两种材料进行匹配并用冶金结合方法制成的复合钢 管完全具备焚化炉过热器的使用要求, 而且它还具有较低的热膨胀系数, 工作时的热应 力较低, 具有较高的导热系数, 使焚化炉过热器的热效率

22、较高, 这是以往开发的防护措 施所不及的。另外,两支管子的连接完全可依赖碳钢或 CrMo 合金钢部分的焊缝连接, 这种连接方式安全可靠。 因此, 欧美等国自 1971年安装第一台复合管焚烧炉过热器和 水冷壁用管以来, 已使用了二百万 m 复合钢管 (19851987年报导数据 ,并已有超过 l0年的实际使用成绩。这类复合钢管也可用于以造纸厂洗浆液 (黑液 经浓缩后作为燃料 用的碱回收炉水冷壁用管, 因为这种废料中含有大量的钠化物, 对设备的腐蚀性极大, 我国甘肃火电公司于 1997年在承担印尼帕干布拉旺永吉纸浆厂碱回收炉安装任务时, 就选用美国生产的外层为 STB410, 内层为 SUS304

23、LTB 的复合钢管 (注:当时的进口 价为 100美元/m 。五、热交换嚣用复合钢管作为热交换器用复合钢管,除了它应具有一定的强度和耐蚀性外,其两层钢管的接 触介面应达到完全冶金结合,以求得到较好的导热性,例如在气化或发电过程中, 回 收热量的热交换器用钢管。 由于工艺气体有非常高的腐蚀性, 而且热交换器中高温流体的流动和冷却是在管子的内表面, 而水和蒸汽在管子的外侧被加热, 为了满足这一要求. Sandvik 钢公司选用高合金镍铬钢 UNSN08800(舍金 8OO作内管,以低合金钢或普通锅 炉用钢 ASTMA213Ti2(13CrMo4-4作外管生产复合钢管。使用结果表明,它有很好的导 热性能, 优异的内外抗腐蚀性能, 而且保持了低舍金钢良好的加工性能。 这种新型复合 钢管对气体的腐蚀有很强的承受能力,对水诱发的腐蚀也有很强的耐蚀性。又如日本 NKK 公司选用 API 一 5LX60钢