[發明專利]一種雙金屬機械復合耐磨鋼管及其生產方法

無效

• 申請號: 201110132741.1
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN102182874A
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 唐勇
• 申請（專利權）人: 唐勇
• 主分類號: F16L9/02
• 分類號: F16L9/02;F16L57/06;B23P15/00
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 鄧繼軒

技術領域

本發明涉及一種雙金屬機械復合耐磨鋼管及其生產方法，屬于金屬機械復合加工領域。

背景技術

目前應用的耐磨鋼管材料主要分為以下幾種：

1)中高碳碳素結構鋼材料(GB/T699-1999)；

中高碳碳素結構鋼主要有45、50、55、60、65、40Mn、45Mn、50Mn等材質。中高碳碳素結構鋼鋼管經內孔超音頻或高頻感應加熱淬火，內表面淬硬層硬度可達HRC55-60，具有一定的耐磨性能，主要用于制造普通耐磨鋼管，在輸送混凝土、泥漿、礦渣等介質時使用，但使用壽命短，安全性較差，以輸送混凝土為例使用壽命一般只有0.8-1.2萬方，性價比不高。

2)中高碳合金結構鋼材料(GB/T3077-1999)；

中高碳合金結構鋼材料主要有45Mn2、50Mn2、55Mn2、65Mn2等材質，此類型材質的耐磨鋼管是近幾年興起并逐漸推廣的較新型的耐磨鋼管材料，該類材料經內表面超音頻或高頻感應加熱淬火，內表面淬硬層硬度可達HRC55-HRC65，具有良好的耐磨性能，使用方向與中高碳碳素結構鋼基本相同，使用壽命有較大的提高，以45Mn2材質耐磨鋼管為例輸送混凝土時的使用壽命為2-3萬方，65Mn2材質的耐磨鋼管使用壽命可達3-5萬方，性價比良好。

3)高鉻鑄鐵材料；

高鉻鑄鐵材料目前用于耐磨鋼管，主要以鑄態管型式使用，鑄態高鉻鑄鐵鋼管經熱處理后硬度較高，表面硬度可達HRC50-HRC60，由于碳化物濃度高此類材質的耐磨鋼管具有很好的耐磨性能，但由于材料沖擊性能較差，在普遍具有的壓力輸送工況下安全性能較差，限制了其使用范圍。

4)陶瓷材料

陶瓷材料用于耐磨鋼管領域一般通過熱噴涂或自漫延法獲得，通過上述方法使普通鋼管內表面覆蓋一層堅硬、耐磨的氧化物涂層，涂層硬度極高可達HV1000-HV2000，耐磨性能極好，但該涂層結合力不高，很容易脫落，至使其使用范圍造成很大局限。

5)雙金屬復合鋼管

雙金屬復合鋼管主要型式為機械復合，這種鋼管一般外層為普通低碳鋼，內層為中高碳碳素結構鋼或中高碳合金結構鋼，這種結構型式由于外層為普通低碳鋼，內孔熱處理后不影響其沖擊韌性，外層作為支撐層的基本功能仍能很好保持，該型式基本解決了沖擊韌性的問題，從根本上解決了耐磨鋼管在壓力脈動工況下的安全性問題，但是由于復層(耐磨層)的材質原因其耐磨性能及耐腐蝕性能還存在一定的問題，以輸送混凝土為例使用壽命最高為3-5萬方，仍不理想。

耐磨鋼管通常都在較高輸送壓力、較高的脈動沖擊壓力、嚴重的磨粒磨損條件及易腐蝕環境工況下運行，因此，要求耐磨鋼管材料須具備下述特點：

1)必須可以充分淬硬，具有較高的硬度和耐磨性；

2)必須具有較高的疲勞強度、特別是工作面具有較高的疲勞強度；

3)在承受沖擊載荷情況下耐磨鋼管具備較大的抗沖擊能力；

4)耐磨鋼管具備較好的耐腐蝕性能對提高其使用壽命極為有利；

但是，對于同一種材料而言，硬度、耐磨性和韌性、抗沖擊能力是相互矛盾的，要求足夠高的硬度、強度和耐磨性必然會以降低材料的韌性和抗沖擊性能為代價。雖然用超音頻或高頻感應加熱淬火能控制淬硬層厚度，讓未完全淬硬部分保持一定的韌性，能使材料的整體性能有所改善；用普通機械復合的方法讓外層普通低碳鋼材料作為支撐層，解決了壓力、壓力脈動工況下的安全性問題；但仍達不到耐磨鋼管的理想要求。如何保證在足夠的硬度、耐磨性、疲勞強度下不降低材料的沖擊韌性，同時又保證工作面具有較高耐腐蝕性能，正是目前迫待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種新型雙金屬機械復合耐磨鋼管材料及其生產工藝。其特點在于：用普通低碳鋼或低合金高強度鋼鋼管作為外層，用高碳鉻軸承鋼材料(GB/T18254-2002)鋼管作為內層，通過冷拔、熱拔(溫拔)、冷軋、旋壓、熱裝、冷裝、頂壓等手段使內、外層鋼管緊密貼合，從而得到一種耐磨性能優良、抗沖擊載荷能力較強、具有一定耐腐蝕性能、在壓力脈動工況下安全性能很高的雙金屬機械復合耐磨鋼管材料。

本發明的目的由以下技術措施實現：

雙金屬機械復合耐磨鋼管包括外層和內層，外層為基層和內層為復層，基層與復層之間采用機械復合。

復層為軸承鋼，基層為低碳鋼或低合金鋼。

雙金屬機械復合為冷拔、熱拔、冷軋、旋壓、熱裝、冷裝和頂壓中的至少一種。

雙金屬機械復合耐磨鋼管的方法包括以下步驟；

(1)選材