L360QS/Incoloy825鎳基合金復合管的液壓脹合工藝

雙金屬復合管由兩種不同的金屬管材構(gòu)成，管層之間通過各種變形和連接技術(shù)形成緊密結(jié)合，受外力作用時，內(nèi)外管材同時變形且界面不分離。

外包覆的雙金屬管大量用于裝飾和結(jié)構(gòu)管用，內(nèi)復合雙金屬管則主要用在防止有害介質(zhì)對管道的腐蝕等方面。與單一金屬管相比，雙金屬復合管的基管滿足管道的設(shè)計應力，襯管滿足耐腐蝕或耐磨損等性能要求。由于其兼具了基層和復層材料各自的優(yōu)勢，且節(jié)約了稀有貴重金屬的使用，降低了生產(chǎn)成本，在石油、化工、核電、輕工和機械工程等行業(yè)有著廣闊的應用。

按照復合管界面的結(jié)合方式，雙金屬復合管可以分為機械型復合管和冶金型復合管，冶金復合工藝包括熱軋復合、熱擠壓負荷、爆炸焊接復合、離心鑄造復合等，其工藝是熔合兩種金屬，因此復合牢固、結(jié)合強度較高，冷熱縮脹一致，但由于其生產(chǎn)成本高、制作受設(shè)備限制，產(chǎn)品規(guī)格有限，因此應用范圍有限。機械復合工藝包括液壓脹合、旋壓復合等，由于設(shè)備工藝比較簡單、工序較少、生產(chǎn)成本較低。

液壓脹合工藝與其他工藝相比，它具有脹合力均勻且容易確定和測量、易于對脹合過程進行力學分析和數(shù)值模擬等一系列優(yōu)點，因此有著廣泛的開發(fā)前景和應用價值。但到目前為止，有關(guān)L360QS/Incoloy825鎳基合金的液壓脹合復合管的試驗研究還未見相關(guān)報道。西安石油大學材料科學與工程學院的研究者們通過對復合管的脹合原理進行分析，計算了L360QS/Incoloy825鎳基合金的脹合壓力。試驗結(jié)果檢測復合管間的殘余接觸應力滿足APISpec5LD的標準要求。

外管L360QS碳鋼管，長度600mm，屈服強度530MPa，伸長率25%，彈性模量260GPa，泊松比0.3，外徑219mm，壁厚10mm；內(nèi)管825鎳基合金管，長度5900mm，屈服強度410MPa，伸長率49%，彈性模量195GPa，泊松比0.3，外徑196mm，壁厚2.5mm。內(nèi)外管初始間隙2.0mm。

L360QS碳鋼管和Incoloy825鎳基合金的液壓脹合試驗按照同軸裝配-封焊內(nèi)外管間隙-封焊外管-焊接進出水接口-連接試驗設(shè)備-打壓-泄壓-檢測的過程進行。試驗結(jié)果表明：

（1）通過對液壓脹合原理進行分析，計算得到了L360QS/Incoloy825鎳基合金管的最小脹合壓力Pimin為49.10MPa，最大脹合壓力Pimax為57.42MPa。

（2）采用全套靜水壓系統(tǒng)對L360QS/Incoloy825鎳基合金管成功地進行了液壓脹合試驗，脹合壓力值為57MPa。

（3）采用推出法測得管段長度為200、50mm的L360QS/Incoloy825鎳基合金復合管分離時的最大結(jié)合力分別為86.2、20.01kN，計算得到其內(nèi)外管間殘余接觸應力分別為0.7、0.65MPa，均大于API5LD的標準要求的0.2MPa。