常见双金属复合管及生产方法

常见双金属复合管及生产方法 一、常见的
双金属复合管
有以下几种：
二、双金属复合管生产方法：
目前盛行的复合方法有：爆炸复合法、拉拔复合法、液压复合法、机械滚压法等。

1）爆炸复合法
形成机理：
将装配好的内外管放置在水槽内，将集束炸药放置在内衬管轴线上，通过炸药瞬间生产的爆炸力，引起水槽内水压瞬间增高，瞬间增高的水压，在瞬间内推动内衬管在直径方向向外扩张，在轴向方向向内收缩，向外扩张的内衬管在水压的作用下，扩内衬铜复合管 内衬不锈钢复合管 内衬钛复合管 外复不锈钢复合管
张置外基管的内表面上，并在水压的作用下，随外基管继续扩
张，直至压力消失，复合成形。

特点：
①一次性瞬间成形。

②各点的压力基本相同。

影响复合品质的因素：
①由于外基管内表面不规则，造成外基管壁厚不均匀。

受双金属复合管成形基理的限制，要使外基管处于弹性变形范围，不均匀的外基管壁厚，使得批量生产，在装填炸药时，用
量上受到限制。

药量大了，瞬间冲击波大，外基管易发生永久
变形，甚至不安全，使得结合力反而下降；药量小了，冲击力
小，内衬管达不到一次性充分塑性变形，导致双金属复合管结
合力小。

通常为0.5MPa左右。

由于爆炸成形工艺的特点，导
致内衬管轴向方向向内收缩。

为了保证管口整圆，不得不进行
二次校正。

②由于结合力小，使得内外管环状结合面间隙大，内衬管在管
端焊接处，将反复承受介质输送过程中，压力交替变化的扭动、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）。

③由于装填炸药用量上受到限制，内衬管达不到充分的塑性变
形。

由于冲击波产生的反作用力小，内衬管内表面压应力达不
到充分的体现，内衬管直缝焊接处仍处于拉应力状态。

致使内
衬管表面整体，尤其是直缝焊接处，抗热应力腐蚀的能力下降。

2）拉拔复合法
形成机理：
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
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。

特点：
①生产工艺比较简单，价格较便宜。

②复合管内表面圆整度好。

影响品质的因素：
①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。

①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度方向上是对称的，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。

②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）。

③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，界面非扩散结合，只是依靠对外层进行的冷加工来获得紧配合。

因此冷加工复合管如果遭遇高温就有分层倾向，复合管会因应力释放而失效，这就限制了该冷加工管只能在较低温度的环境中使用。

3）水压复合法
形成机理：
将装配好的内外管完全密封—呈密闭长筒，再将液体注入筒内，逐步加压筒内的液体，使得内衬管逐步的在直径方向向外扩张，在轴向方向向内收缩。

通过连续逐步施压，使得内衬管最终达到塑性变形，外基管仍处于弹性变形范围内，当通过压力表判定内外管已达到塑性变形，外基管处于弹性变形要求时，施放压力，复合形式。

特点：
①逐步加压成形。

②密闭长筒内各点压力相同。

影响复合品质的因素：
①外基管内表面不规则，造成外基管壁厚不均匀。

由于在批量生产过程中，对密闭长筒内的液体作微量调压，控制其最大压力则成为生产过程中的“瓶颈”。

由于液体在微量调节时受调节“滞后特性”以及压力“超调特性”的影响，为了保证外基管不至于产生塑性变形，甚至破裂，
调节时不得不降低施加的压力，尽量避免微量调节。

致使内衬
管达不到充分塑性变形—导致双金属复合管结合力小。

通常
〈0.5Mpa。

由于液压成形工艺的特点，导致内衬管轴向方向向
内收缩。

为了保证管口整圆，不得不进行二次校正。

②由于结合力小，使得内外管环状结合面间隙大，内衬管在管
端焊接处，将反复承受介质输送过程中，压力交替变化的扭动、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）。

4）机械滚压法
形成机理：
内衬不锈钢复合管材的复合技术是根据金属材料的弹塑性变形特性复合而成的。

即利用外基管（碳钢管）弹性变形范围大，利用内衬管（不锈钢管）屈服强度低的特性。

在旋压机具螺旋
进给的挤压下，使内衬管连续局部塑性变形，外基管始终保持
在弹性变形范围之内。

当外力去除后，外基管弹性收缩，内衬
管由于已呈塑性变形无法收缩。

从而达到内衬管外表面强力的
嵌合在外基管的内表面中，复合成型。

滚压复合的优点：
经过螺旋滚压技术对管材内壁进行了滚压，冷作硬化提高了内层金属材料的硬度，从而提高了管材的耐磨性流体的畅通性。

由于滚压模具直径调节为大于基管内径0.3-0.5mm，使内层金属管产生较大的
塑性变形，而外管弹性变形，使内管紧密地贴合在外层管的内壁上，压力消失后基管恢复使基管与内衬管能够以较高的强度结合在一起。