L360QS/Incoloy825鎳基合金復(fù)合管的液壓脹合工藝

雙金屬復(fù)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(fù)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(fù)合管的基管滿足管道的設(shè)計應(yīng)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(fù)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(jī)械工程等行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用。

按照復(fù)合管界面的結(jié)合方式，雙金屬復(fù)合管可以分為機(jī)械型復(fù)合管和冶金型復(fù)合管，冶金復(fù)合工藝包括熱軋復(fù)合、熱擠壓負(fù)荷、爆炸焊接復(fù)合、離心鑄造復(fù)合等，其工藝是熔合兩種金屬，因此復(fù)合牢固、結(jié)合強(qiáng)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(yīng)用范圍有限。機(jī)械復(fù)合工藝包括液壓脹合、旋壓復(fù)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(jìn)行力學(xué)分析和數(shù)值模擬等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此有著廣泛的開發(fā)前景和應(yīng)用價值。但到目前為止，有關(guān)L360QS/Incoloy825鎳基合金的液壓脹合復(fù)合管的試驗(yàn)研究還未見相關(guān)報道。西安石油大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的研究者們通過對復(fù)合管的脹合原理進(jìn)行分析，計算了L360QS/Incoloy825鎳基合金的脹合壓力。試驗(yàn)結(jié)果檢測復(fù)合管間的殘余接觸應(yīng)力滿足APISpec5LD的標(biāo)準(zhǔn)要求。

外管L360QS碳鋼管，長度600mm，屈服強(qiáng)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(qiáng)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(yàn)按照同軸裝配-封焊內(nèi)外管間隙-封焊外管-焊接進(jìn)出水接口-連接試驗(yàn)設(shè)備-打壓-泄壓-檢測的過程進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）通過對液壓脹合原理進(jìn)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(jìn)行了液壓脹合試驗(yàn)，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(fù)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(yīng)力分別為0.7、0.65MPa，均大于API5LD的標(biāo)準(zhǔn)要求的0.2MPa。