[发明专利]一种波形界面钢-钛复合管的制备方法

说明书

本发明涉及一种波形界面钢‑钛复合管的制备方法，属于双金属复合管材技术领域，解决现有扩散复合法存在界面洁净度低、界面平直，使得复合界面强度低、成型性能差的技术问题。该方法包括以下步骤：S1.将钢管内表面和钛管外表面加工成凸型环状或双面环状螺旋波纹槽道；S2.清理钢管和钛管表面杂质和氧化物；S3.将钛管和钢管形成过盈机械配合；S4.在钛管中放入固体粉末，并将钛管两端密封；S5.对钢管和钛管的界面处抽真空使得钛管与钢管界面真空度达到10^‑2Pa以下；S6.将钢‑钛复合管坯放入退火炉进行扩散退火处理；S7.切除钢‑钛复合管头尾部分，得到复合管成品。本发明制备的钢‑钛复合管实现了钢与钛界面冶金结合，结合率100％，剪切强度大于250MPa。

技术领域

本发明涉及双金属复合管材制备技术领域，尤其涉及一种波形界面钢-钛复合管的制备方法。

背景技术

钢-钛复合管兼具钛材的耐蚀性和钢材低成本优势，具有显著的经济效益，可广泛应用于石油、化工、船舶、海洋工程等领域，具有广阔的应用前景。从钛管与钢管的界面结合类型可分为，机械结合的复合管和冶金结合的复合管。机械结合的复合管主要通过冷拔、挤压等工艺实现形成结合，该方法存在结合强度低、工艺性能差等缺点。

冶金结合的复合管制备方法主要包括：离心铸造法、爆炸复合法、轧制复合法、扩散复合法等。然而，无论是离心铸造法、爆炸复合法还是轧制复合法，均存在着工艺难度大、成本高、成材率低、管型控制差等方面的不足。而扩散复合法利用温度和压力的作用使得双金管形成产生冶金结合，具有工艺操作简单易行、尺寸精度高、工艺成本低等优点。

但是现有扩散复合法制备冶金结合双金属复合管存在界面残存的空气与钛复合发生界面反应导致界面污染、洁净度低，导致复合界面强度低且性能不均匀。更重要的是，钢管与钛管的结合界面呈平直状，制备的钢管与钛管的界面结合强度相对较低，经过弯曲成型后容易产生裂纹与分层现象。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种波形界面钢-钛复合管的制备方法，用以解决现有扩散复合法制备冶金结合双金属复合管存在界面洁净度低、界面平直，使得复合界面强度低、性能不均匀、成型性能差的技术问题界面。

本发明的一种波形界面钢-钛复合管的制备方法，如图1至图4所示，钢-钛复合管包括设于外层的钢管和设于内层的钛管，波形界面钢-钛复合管的制备方法包括以下步骤：

S1.将钢管内表面和钛管外表面加工成凸型环状或双面环状螺旋波纹槽道；

S2.清除钢管表面和钛管表面的杂质与氧化物；

S3.将钛管和钢管套在一起后并通过芯棒拉拔形成过盈机械配合；

S4.在钛管中放入固体粉末，并将钛管两端密封；

S5.在钢管两侧焊接带有抽气管的钢质端盖，对钢管和钛管界面处抽真空，制成钢-钛复合管坯；

S6.将钢-钛复合管坯进行扩散退火处理，得到复合管成品；

S7.切除复合管头尾部分，对复合管的内外表面进行清洗，得到复合管成品。

进一步地，S1步骤中，波纹槽道的波峰与波谷间距离为0.5～1.5mm，波距为2～5mm。

进一步地，S2步骤中，使用质量分数为10％的NaOH溶液碱洗去除钢管和钛管表面的油脂后，再分别使用体积分数为15％的HCl和4％HF+10％HNO₃溶液分别对钢管和钛管表面进行酸洗10～30min，用清水冲洗后再用酒精冲洗表面并吹干。

进一步地，S3步骤中，芯棒采用锥形设计，芯棒最大直径比钛管内径大3-5mm，芯棒最小直径比钛管内径小5-40mm。