[发明专利]一种具有双层金属复合管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属管材的制造，特别是涉及一种采用激光熔覆成型技术制造双层金属复合管的方法，属于制造双金属板材和激光熔覆成型领域。

背景技术

金属管材主要应用于石油、化工、冶金、机械、医疗、轻工等行业，起到输送油、酸、水、气的作用。由于输送物料的种类繁多，部分管材输送距离长，输送量的，因此管材内壁于外壁的腐蚀磨损严重。随着管道输送行业对管道材料的要求愈来愈高，管道材料的主要性能指标为耐磨性、耐腐蚀性、减摩性和加工性。

目前，大部分管材为单层金属，无法起到既具有内外管壁综合防腐耐磨性能，又具有结构要求的强度和刚度的作用。针对此问题，目前主要采用电镀，喷涂的方法改变材料表面性能。由于电镀、喷涂后的电镀层于喷涂层非冶金结合，结合强度底，涂层组织疏松，容易出现气孔，夹渣等缺陷，因此再实际应用中容易出现脱落与厚度不均匀现象。另一种方法是制造复合管。

复合管又称为双金属管，它是由两种不同金属构成的复合管，根据具体的使用条件进行选择。通常一层为能够满足特殊使用要求的稀贵金属，另一层则由价格低廉的普通碳素钢材构成。从结构上看，双金属复合管以碳钢管为基材，可以充分发挥碳钢管优良的机械力学性能和价廉特征；以耐腐蚀合金材料为防腐层，充分发挥耐腐蚀合金优异的耐蚀性能，从而使双金属复合管具有优异的耐蚀性和优良的机械力学性能。

目前复合管制备技术很多，大部分都利用局部或整体塑性成形来进行复合，如传统轧制、挤压法等；较为新颖的有爆炸熔焊、离心铸造、液压成形、热胀复合成形、半固态多坯料挤压法等方法。其中，轧制复合是采用压力加工工艺生产金属复合管的方法，由冷轧复合和热轧复合两种，该方法对轧制设备要求较高。爆炸复合及爆炸成型工艺是复合技术中最重要的技术，主要采用炸药作能源进行金属间焊接复合。高温烧结主要是在基材金属板上覆盖一层功能材料粉末，在高温下进行烧结，这中方法生产效率较低，浪费能源；半固态多坯料挤压法是半固态成形中的触变成形技术与多坯料挤压技术相结合的方法，该方法工艺复杂。

因此，选择适当的制造多金属复合管材的工艺，是所属领域当前亟待解决的课题。

激光熔覆作为再制造行业中的前沿高端技术，近年来已得到了广泛的应用。激光表面熔覆的主要优点为输入热量可控(通过控制激光器的输出功率，光斑直径的大小和扫描速度来控制输入基体中的热量)，能量密度高，熔覆质量致密，结合强度高，熔覆层组织的稀释率低、热影响区小。综合上述优点激光熔覆可通过快速凝固获得与基体成冶金结合，形成一种新型的复合材料，从而达到恢复工件原设计尺寸形态和表面涂层强化的目的。

激光成型就是利用激光反复熔覆，在基材表面制备一种新的材料，并与基体形成冶金结合的再制造技术。

目前，关于利用激光熔覆成型工艺制备设备部件的专利和报道很多：例如，

公开号为CN101205598的中国发明专利申请给出的《一种沉没辊轴套及其制造方法》，由不锈钢基体1和钴基激光熔覆层2两部分组成，钴基激光熔覆层2覆盖在不锈钢基体1之上，其制造方法，如下：1.加工不锈钢基体1；2.机械加工；3.激光熔覆，在不锈钢基体1外圆上，先熔覆打底层，再熔覆功能层；激光熔覆工艺参数为：激光功率3000～5000W，光斑直径为2～5MM，扫描速度2～10MM/S；4.机械加工至设计尺寸。

公开号为CN 1932079的中国发明专利申请给出的《一种冶金热轧辊表面激光纳米陶瓷合金化工艺》，其特征在于它包括以下工艺过程：(1)机加工轧辊去掉表面疲劳层，得到所需尺寸和形状，然后对激光将要辐照处理的一面进行研磨，去油污和适当的清洗；(2)用酚醛树脂粘接剂将纳米碳化物陶瓷涂料混合均匀，然后均匀地涂在预处理后的轧辊表面，预涂厚度为0.01～0.05MM，然后风干；(3)选用高功率CO₂激光器对轧辊外表面预涂的纳米陶瓷涂料层进行快速扫描；工艺参数如下：激光功率P＝1000～10000W，扫描速度V＝1.5～20M/MIN，搭接率为15～35％，光斑直径为D＝0.6～5MM。