[发明专利]耐蚀耐热钢内衬复合钢管的制造方法

说明书

本发明属于复合钢管的制造方法领域。

耐蚀耐热钢管广泛应用于化工、石化、冶金、轻工等部门。但是，在许多场合下，输送介质的腐蚀性不强，不需要使用整体不锈钢管。在某些要求耐热的场合，也不需要使用整体耐热钢管。使用不锈钢内衬复合钢管，或耐热钢内衬复合钢管就可以大大降低成本。

制造不锈钢内衬或耐热钢内衬的复合钢管的传统方法有两种。一种方法是，采用机械的方法将不锈钢(或耐热钢)内管和碳钢(或低合金钢)外管组合起来并热加工成复合管。这种复合钢管的缺点是，管的偏心度大，两管之间缺乏冶金结合，结合强度低，介质易渗入其间。另一种方法是，采用离心铸造法制造复合钢管。其缺点是，内外管之间元素的长距离扩散，损坏了不锈钢的耐蚀性和外管的机械强度。

铝热—离心法已被应用于陶瓷内衬钢管的制造(例如，日本专利J58047550和中国专利CN1059376A)。本发明的目的在于采用铝热—离心法制造耐蚀耐热钢内衬的复合钢管，降低复合管的成本，增加复合管的品种和使用范围。

本发明的基本的构思是，利用铝热法还原铁、铬、镍等金属的氧化物，放热反应产生的高温使生成物铁、铬、镍和氧化铝等熔化，同时，铁等金属形成不锈钢(或耐热钢)。在离心力的作用下，比重较大的不锈钢(或耐热钢)和外层母管结合成复合钢管。而比重较轻的氧化铝则浮在钢管的内表面。除去氧化物渣层，就得到不锈钢(或耐热钢)内衬的复合钢管。主要反应如下：

制造耐蚀耐热钢复合管的关键在于如何获得符合不锈钢或耐热钢组成的钢层。Al极易溶入Fe中。钢中过量的Al含量，损害钢的加工性。由于Cr的氧化物难还原完全，钢中Cr含量的欠量，降低钢的耐蚀耐热性。本发明的思路是，提高燃烧反应温度和高温停留时间，使反应进行完全，从而降低钢的Al含量，提高Cr含量。同时，在配料中Al的加入量比化学计量减少5～25％，有效地降低了钢中的Al含量。

本发明详细说明如下。

1.Fe₂O₃和Al是主要反应物料，按反应式，形成Fe基体。Q是反应放热，产生高温使生成物熔化。在上述反应物料中，同时加入NiO和Cr₂O₃(或CrO₃，铬铁)及还原剂Al，通过铝热反应生成的Ni，Cr溶入Fe中，形成不锈钢。若在物料中再加入WO₃、TiO₂等，则可形成耐热钢。在离心力作用下，熔融不锈钢与外层母管结合成复合钢管，而熔融Al₂O₃等则浮在钢管内表面形成渣层。

2.反应物料预热至100～450℃，提高了燃烧反应温度和高温停留时间，使反应进行完全，从而减少钢中Al含量，提高Cr含量，使钢的组成符合要求。预热的方法可从下述两种方法中选择：①物料预热后装入母钢管中；②母钢管带物料一起预热。

3.反应物料中Al的加入量，比化学计量欠量5～25％。

4.离心力在50～300G之间选择。G是重力加速度。

本发明的优点在于可制造不同类型的不锈钢和耐热钢内衬的复合钢管。复合钢管两层间结合强度大于25kgf/mm²。复合钢管具有良好的耐蚀耐热性。复合钢管的成本比传统复合钢管和整体不锈钢、耐热钢管低廉，应用范围广泛。

下面结合附图进一步说明。

图1是实例1不锈钢内衬复合钢管的SEM照片。左侧为不锈钢右侧为碳钢，中间层为过渡层，约200μm厚。图中Cr、Mi和Al的分布曲线。元素的含量从不锈钢到碳钢逐渐下降。不锈钢与碳钢的过渡层呈明显的冶金结合。不锈钢组织主要是奥氏体。含部分铁素体。过渡层组织为等轴晶。不锈钢组织为柱状晶。

图2为实例2的显微组织和Cr、Ni、Al元素的分布曲线。过渡层约60μm厚。不锈钢层为奥氏体组织。

实例1：