[發明專利]一種低合金鋼-不銹鋼復合管及其制備方法

有效

• 申請號: 202110437053.X
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113042927B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 張敏;張林;趙偉玲;何曉宇;高俊;夏拓;雷龍宇;李保鈴
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B23K31/02
• 分類號: B23K31/02;B23K9/04;B23K9/173;B23K9/23;B23K35/02;B23K35/30;B23K35/38;B23K35/40;B21C37/04;B23K101/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了一種低合金鋼?不銹鋼復合管及其制備方法，采用該金屬型藥芯焊絲為原材料，基于電弧增材制造技術制備不銹鋼復合管，得到的不銹鋼復合管成型良好、無缺陷。內層合金鋼用金屬型藥芯焊絲，外層不銹鋼用金屬型藥芯焊絲；本發明使用金屬型藥芯焊絲為原料制備的不銹鋼復合管與傳統的金屬復合管制備，具有以下優點：生產效率高，制備過程中不需要過多的設備，成本較低；本發明也可用于電弧增材制造內層不銹鋼，外層為合金鋼的不銹鋼復合管；同時其增材制造用金屬型藥芯焊絲也可用于國防、能源、石油、化工、宇航和生物工程領域中復合管狀構件的增材制造。

技術領域

本發明屬于絲材-電弧增材制造技術領域，具體涉及一種低合金鋼-不銹鋼復合管，還涉及一種低合金鋼-不銹鋼復合管的制備方法。

背景技術

隨著經濟的飛速發展，對材料性能的使用要求日益增高，單一材料由于受到某些工況的限制已經很難滿足實際生產需求，亟需研發集各材料優良性能為一體的復合材料。在管道行業中，金屬復合管集結構設計性強、質量輕、比強度和比剛度高，良好的抗疲勞性能和抗腐蝕性能等一系列優點，在鍋爐管道、輸送石油、天然氣以及易燃、易爆、有毒和具有腐蝕性酸、堿介質等重要任務中發揮著舉足輕重的作用。

外層為不銹鋼，內層為合金鋼的不銹鋼復合管兼具覆層抗腐蝕磨損和光滑亮麗的外表，基層良好的抗彎強度及抗沖擊性能，在鍋爐中的水墻、蒸發器和高溫加熱器中使用該種不銹鋼復合管可以達到最佳的耐腐蝕性能。同時不銹鋼復合管具有優良的性能和較低的成本，采用不銹鋼復合管可大量節約鉻、鎳等合金元素。但目前金屬復合管生產制造工藝旋壓法、傳統拉拔法、靜水壓法和爆炸成型法等，都存在一定缺點，比如：旋壓法、傳統拉拔法、靜水壓法存在內外管結合力不足，以及高溫工作條件下容易發生內外管脫落的現象。而爆炸成型法，由于是瞬間變型，存在各個部位的結合力不均勻的現象，這個容易導致鋼管的熱導性能不均勻，導致產品性能不穩定。并且上述工藝在制造金屬復合管時，工藝繁瑣，設備需求多，制造成本高。

絲材-電弧增材制造(WAAM)采用熔化極氣體保護焊、鎢極氬弧焊或等離子焊為熱源，在預先規劃的路徑上熔化金屬絲材，逐層堆積形成金屬結構件，然后再通過少量機械加工或不需要后續加工即可滿足使用要求，與傳統的金屬復合管制備工藝相比，不需要過多設備，且生產周期短、成本低、材料的利用率高、自動化程度高。因此，以金屬型藥芯焊絲為原材料，基于電弧增材制造不銹鋼復合管，為金屬復合管制造技術提供了新的方法和思路。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低合金鋼-不銹鋼復合管。

本發明的目的還在于提供一種低合金鋼-不銹鋼復合管的制備方法，以金屬型藥芯焊絲為原材料，基于增材制造技術制備不銹鋼復合管的方法；使用增材制造不銹鋼復合管，效率高，所需設備少，生產成本低。

本發明所采用的第一種技術方案是：一種低合金鋼-不銹鋼復合管，復合管內層為合金鋼，選用Cr-Ni-Mo系合金鋼焊絲，合金鋼焊絲成分為硅鐵0.72％，錳1.3％，鎳8％，鉻5％，鉬1.3％，釩鐵0.85％，硼0.05％，鈦鐵3％，鋁0.5％，鋯0.10％，其余為鐵，以上組分含量的質量百分比之和為100％；外層為不銹鋼，不銹鋼焊絲成分按照質量百分比由以下成分組成：硅鐵1.7％，錳2.5％，鎳10.2％，鉻26.3％，鉬4％，釩鐵2-4％，銅2％，鈦鐵0.5-1.2％，鋁0.2％，氮化鉻3％，釔0.4-0.6％，鉭0.03-0.05％，其余為鐵，以上組分含量的質量百分比之和為100％。

本發明所采用的第二種技術方案是：一種低合金鋼-不銹鋼復合管的制備方法，

步驟1、按照質量百分比分別稱取內層合金鋼用Cr-Ni-Mo系合金鋼焊絲：硅鐵粉0.72％，錳粉1.3％，鎳粉8％，鉻粉5％，鉬粉1.3％，釩鐵粉0.85％，硼粉0.05％，鈦鐵粉3％，鋁粉0.5％，鋯粉0.10％，其余為鐵粉，以上組分含量的質量百分比之和為100％；