冶金結合工藝生產的復合不銹鋼管都具有較好的結合強度。機械結合型生產方法的工藝相對比較簡單,工序較少,生產成本低,使用于結合強度要求不高的領域,具有一定的優勢。
1. 液壓脹合法
先將兩管套在一起,然后對內管加壓,隨著管內壓力升高,內層管由彈性變形狀態進入塑性狀態,并貼緊外管,當管內壓力達到一定值時,外管發生彈性變形。兩管緊密貼合在一起,當管內壓力卸除后,如果外層管彈性回復大于內層管的彈性回復,則兩管緊密貼合制成復合管。在油氣開采輸送中多采用API5LD標準生產雙金屬耐蝕復合不銹鋼管。液壓脹合法的生產工藝步驟如圖8-38所示。
2. 拉拔成型生產工藝
拉拔成型是在拉拔機組上進行壓力加工成型。它對管坯要求較嚴,必須保證兩種鋼管尺寸精度和延伸性能。選用的管坯既可以是無縫鋼管,也可以用焊接鋼管。拉拔成型生產工藝流程為:
不銹鋼管/碳鋼管→套合→打頭→配洗、潤滑→冷拔→去油→矯直→切管→檢驗→拋光→檢驗→包裝→標記→稱重→入庫
拉拔成型的特點是:原管坯為薄壁管,生產為斷續式,生產效率較低、不銹鋼成材率較低、只能生產中小規格復合管,可生產內、外復合管。
3. 熱膨脹法
在管壁較厚的碳素鋼或不銹鋼管的內側,插入薄壁耐蝕性好的金屬管,在內管內充惰性氣體并使內管的內側產生內壓力,再用感應加熱外管的外側,該感應線圈可以移動,使加熱部分的內管依次膨脹,并與外管接合,由此形成雙層鋼管的復合。選用熱膨脹系數小的高價格金屬內管(如鈦管或300Cr-2Mo高純度鐵素體不銹鋼),很容易制造出耐蝕性高的復合鋼管。
4. 釬焊法
釬焊法是在外層碳鋼管、內層不銹鋼管的夾層中加釬焊劑層,在高溫下釬焊劑熔化,將內外層鋼管熔合成為一體。從內外層之間的結合強度來看,釬焊法高于爆燃法,爆燃法高于縮徑法和冷擴法。
5. 爆炸成型法
爆炸成型生產流程:碳鋼中厚板/不銹鋼熱軋板→爆炸焊接→復合板→切割→重疊焊四邊→熱軋→冷軋→縱剪→分層酸洗→氬弧焊或二氧化碳保護填充焊→連續固溶處理→拋光→檢驗→包裝→標記。
爆炸成型工藝主要有以下特點是可以生產各種材質匹配的復合鋼管,包括輕金屬管與不銹鋼管的復合,缺點是界面接合區易形成波形,管坯長度受到限制,需建設專門的爆炸場地或空間,要有特殊的安全措施。如果把爆炸焊接作為提供復合管管坯的工藝,在隨后進行熱的或冷的加工,則可生產各種品種的復合鋼管。另外爆炸成型法也可以將兩支表面加工的鋼管直接經爆炸復合在一起,這種復合管長度一般在4米以下,直徑也不宜過大。這種經爆炸復合的復合管可以作為空心管坯再經過熱軋合冷軋,長度可以達到20米左右。