1冶金雙金屬復合管的特點

離心鑄造冶金復合管兼?zhèn)淞藘煞N金屬的優(yōu)點，具有良好的綜合性能：

.根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境，選擇不同的內(nèi)外層材質(zhì)，使其在最經(jīng)濟的情況下獲得最佳的耐腐蝕、耐磨損、溫、高強度等特性;

.較高的沖擊性能;

.冶金界面(過渡層)結(jié)合強度高于現(xiàn)有的其它復合工藝;

.良好的抗爆破撕裂能力;

.良好的低界面應(yīng)力性能。

2雙金屬冶金復合管綜合性能分析

(1)良好的結(jié)合層特性

離心鑄造雙金屬冶金復合鋼管內(nèi)外層界面完全實現(xiàn)了冶金結(jié)合，克服了其它復合方式，因結(jié)合層結(jié)合強度低，以及存在較大熱應(yīng)力等不足，導致高溫和交變溫度環(huán)境下因應(yīng)力作用而分層的致命缺陷。

由于生產(chǎn)工藝的特點，離心澆注而成的復合鋼管在兩層金屬的結(jié)合部位出現(xiàn)了一段成分由外層向內(nèi)層逐漸變化的平滑過渡層，與其他具有冶金結(jié)合復合管相比(堆焊復合、擴散復合等)過渡層寬度達到70靘～140靘。

離心澆注+擠壓工藝生產(chǎn)的復合鋼管較熱擴散+擠壓復合管具有更寬的成分過渡區(qū)。較寬的過渡區(qū)可以有效地減少由于兩層金屬熱脹系數(shù)不同帶來的結(jié)合層應(yīng)力，進而防止復合管在交變熱應(yīng)力工作條件下帶來的分層破壞。

通過對20Cr/1Cr18Ni9Ti冶金復合管冶金結(jié)合層進行拉伸試驗表明，整體復合管的力學性能超過了基體的力學性能。其研究同時表明，即使經(jīng)過機加工過程(高溫、變形大)和高溫疲勞試驗，復合管的冶金結(jié)合層仍無分層現(xiàn)象。

界面過度層良好的合金化，其結(jié)合層強度往往高于基層或復層強度，以304L/20G的復合管為例，按照ASTM264標準進行剪切試驗，剪切強度達到440MPa實際剪斷發(fā)生在304L層。按該檢測標準，常規(guī)爆炸焊復合管達到120MPa、常規(guī)爆炸焊+熱軋復合板達到196MPa即可。高的結(jié)合強度對復合管冷變形加工性至關(guān)重要。

(2)良好的力學性能互補

以強度較低的耐蝕鋼與高強度管線鋼復合后，與同壓力級別壁厚的純耐蝕鋼相比，可較大幅度的降低整體壁厚，或同厚度下管線具有更高的安全性。

(3)抗裂紋擴展能力

雙金屬無縫管重要的用途在于輸送腐蝕性的高壓流體，這就要求復合管既具有高的耐腐蝕性能，又得具有足夠的耐壓能力。同樣，作為高壓輸送的管線鋼，人們希望鋼管屈服強度越高越好，但高強度鋼材往往塑性和沖擊韌性較低，在管線因意外情況破裂時，破口迅速擴展幾米甚至數(shù)十公里，從而造成災難性事故。為此，管線鋼在考慮選用強度時，更加注重塑性指標，因此眾多可達千兆帕級的鋼種不能作為高壓管線鋼使用。由此極大制約了管線的輸送壓力和效率。

采用特殊復合管，即：外層采用千兆帕級的高強度鋼種，內(nèi)層采用高塑性的奧氏體不銹鋼或低碳鋼則可緩解這一矛盾，新興鑄管股份公司成功開發(fā)了X52/825、X60/825等內(nèi)層具有高塑性、抗腐蝕性，外層具有高強度的雙金屬薄壁復合管，既降低了貴重金屬的成本，又滿足了高抗腐蝕性、高抗壓性的性能要求。

為研究其在高壓情況下，抗裂紋擴展的能力，實驗室做了X60/825的斷口試驗。

采用內(nèi)層高韌性、外層高強度，具有平滑過渡層的冶金雙金屬復合管做高壓輸送管線時，在同樣的裂紋缺陷條件下，可以有效的防止裂紋擴展的能力，防止管網(wǎng)長線破裂的重大事故。

1)內(nèi)層的韌性材料可以使裂紋尖端的應(yīng)力集中通過塑性變形得到釋放而松弛下來，即使復合管線發(fā)生爆裂時，內(nèi)層的韌性材料可以使裂紋尖端的應(yīng)力集中通過內(nèi)層塑性變形的阻尼作用得到釋放，從而防止了管線的長距離災難性爆裂。

2)內(nèi)層金屬的存在降低了彈性狀態(tài)下外層受到的實際工作應(yīng)力，從而外層允許的裂紋尺寸增大。

(4)抗應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕破裂是指材料在外加或殘余應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)聯(lián)合作用下發(fā)生的破裂。這是一種及其危險的低應(yīng)力破壞形式，這種破壞具有滯后性。金屬材料在特定的腐蝕環(huán)境中，應(yīng)力水平越高，發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂的時間愈短，發(fā)生裂紋的傾向越大。

經(jīng)爆炸成形的雙金屬復合管的殘余應(yīng)力明顯高于離心澆注雙金屬冶金復合管，過渡層殘余應(yīng)力呈直線突變，大大減低了其抗應(yīng)力腐蝕性能。而離心澆注雙金屬冶金復合管過渡層殘余應(yīng)力變化緩慢，不易形成應(yīng)力集中，提高了其抗應(yīng)力腐蝕性能。

3結(jié)論

(1)冶金結(jié)合復合管的冶金結(jié)合層較其它復合管(堆焊符合、擴散復合等)可有效防止交變熱應(yīng)力工作條件下帶來的分層破壞;

(2)冶金結(jié)合復合管的抗裂紋撕裂能力明顯優(yōu)于同等基體材質(zhì)的單金屬管材;

(3)在抵抗應(yīng)力腐蝕方面，離心澆注雙金屬復合管較爆炸成形復合管具有更為明顯的優(yōu)勢。