離心鑄造鋼背銅合金軸套

我司生產(chǎn)的雙金屬銅離心鑄造鋼背銅合金軸套采用先進離心鑄造工藝可使銅合金與鋼基體兩種金屬融合緊密，密不可分，為實現(xiàn)界面冶金結合創(chuàng)造了條件，在液態(tài)下使雙層材料熔合成型，實現(xiàn)了界面的無間隙、連接成分平滑過渡，層界面低應力全冶金結合。

（1）內(nèi)外層金屬結合強度高。其一，兩層金屬之間形成良好的過渡層，過渡層的厚度為50~130μm，成為良好的成分梯度過渡區(qū)，從而使不同金屬因溫度變化產(chǎn)生的熱應力大幅度下降。其二，內(nèi)外層金屬過渡層剪切強度非常高，是爆炸復合管的3~5倍。通過車削加工下來的鋼屑可以看出，兩層金屬沒有出現(xiàn)任何分離和開裂現(xiàn)象，仍然保持一個整體，如同加工單金屬一樣。

（2）便于制作各種管件。由于兩層金屬具有良好的過渡層，因此可與單金屬鋼管相同進行任意冷加工，可以采用傳統(tǒng)的單金屬管件制作工藝（如液壓成型制作三通、四通，模具推制彎頭等），直接利用管材制作管件。此外，也可以現(xiàn)場熱煨制作小角度彎曲管件。

（3）可以實現(xiàn)內(nèi)外層金屬強韌性互補。由于良好的冶金結合，內(nèi)外層金屬機械性能可以有效互補。如當外層金屬采用高強度合金鋼時，管材雖可承受更高工作壓力，但高強度鋼塑性往往偏低；而內(nèi)層金屬采用抗腐蝕的不銹鋼，其高塑性則可有效地彌補整體塑性，從而提高管材高壓使用條件下的安全性，防止管線脆性破裂。

（4）易于連接和修復。離心鑄造的冶金復合管可以任意鋸切，可以在管線的任意位置開孔接支線或儀表。即使發(fā)生因點蝕帶來局部腐蝕滲漏，也不會發(fā)生沿結合層的大面積腐蝕，可同常規(guī)單金屬一樣，采用局部焊補修復即可。

（5）可以避免應力集中。由于內(nèi)外層的材質(zhì)不同，熱膨脹系數(shù)也就不同，內(nèi)外層金屬必然產(chǎn)生不同的收縮（或膨脹）。冶金復合管管線焊接后，因其內(nèi)外層冶金結合，結合強度即為金屬本體強度，其應力分散在管段無窮點上，不會發(fā)生應力集中。

（6）提高了管線安全性能。當管線發(fā)生爆裂時，冶金復合管因其結合方式為冶金結合，內(nèi)層不銹鋼或鎳基合金的高韌性會對裂口產(chǎn)生很好的止裂效果，從而避免管線的長距離破壞。

（7）可以用作鑄態(tài)耐磨復合管。特別是難以熱變形的內(nèi)層耐磨覆層，如熱電廠、礦山的煤粉、礦粉、油砂等高磨蝕材料輸送使用的耐磨管線，采用外層普通碳鋼（易于常規(guī)焊接連接）、內(nèi)層Cr26等高鉻耐磨鑄鐵的雙金屬復合管。

（8）相對其他各種方法生產(chǎn)的冶金熔合復合管，離心鑄造工藝成本低，成材率高。

（9）可以廣泛應用于各種行業(yè)。這種具有良好冶金結合的復合管，可廣泛用于特種鍋爐、高腐蝕性油氣田、化工行業(yè)等腐蝕環(huán)境和熱電廠、礦山等高磨蝕環(huán)境。

2、創(chuàng)新性

（1）過渡層完全冶金熔合，冶金結合強度高。雙金屬復合鋼管的冶金熔合技術，其主要技術原理是利用離心鑄造技術，分層澆鑄不同合金成分的鋼水，使內(nèi)外層金屬熔合控制在一定厚度范圍內(nèi)，形成完全的冶金熔合，其冶金熔合層結合強度明顯高于傳統(tǒng)爆炸焊接與過盈配合的結合強度。

（2）鐵基合金與鎳基合金復合在國內(nèi)尚屬首次。雖然離心鑄造雙金屬復合管坯在國內(nèi)外已有個別鋼種報道，但研究都集中在離心澆鑄雙金屬鑄態(tài)耐磨鋼管上，對鐵基和鎳基合金系統(tǒng)規(guī)模化試驗甚少。據(jù)了解，外10鋼/內(nèi)304、外10鋼/內(nèi)GH600、外12CrMo/內(nèi)1Cr18Ni9Ti、外20Cr/內(nèi)1Cr18Ni9Ti、外20Cr/內(nèi)304、外35CrMo/內(nèi)0Cr13Mo、外35CrMo/內(nèi)0Cr13Ni5Mo、外10鋼/內(nèi)60Si2Mn、外10鋼/內(nèi)55CrMnMo等雙金屬復合管坯的生產(chǎn)試驗在國內(nèi)尚屬首次。離心澆鑄具有冶金熔合層的雙金屬復合無縫鋼管的制造方法，完全揭示出離心澆鑄雙金屬管坯的熔合本質(zhì)，因而合格率能達到95%以上。

（3）內(nèi)外層兩種不同材質(zhì)的雙金屬復合管坯對于冶金熔合技術要求更為苛刻。目前國內(nèi)外雙金屬管的生產(chǎn)工藝大部分采用過盈配合、擠壓熔合、爆炸焊接或消失模鑄造等工藝，雖然也有利用離心鑄造技術生產(chǎn)雙金屬管的工藝技術，但有關外層材質(zhì)為碳鋼和低合金鋼、內(nèi)層為鎳基合金的雙金屬復合管坯的文獻很少。

3、新型復合管的應用范圍以及研究前沿

3.1、應用范圍

（1）耐腐蝕管線管。高含H₂S/CO₂油氣田的腐蝕環(huán)境惡劣，地面管線腐蝕嚴重，X52NS/2205或者X60/825雙金屬復合管的使用，提供了一種解決地面管線腐蝕問題的有效途徑，無論是技術上還是經(jīng)濟上都優(yōu)勢明顯。

（2）耐磨輸送管。水泥輸送管和鉆井泵缸套在要求高耐磨的同時，必須具備良好的強韌性，同時還可進行管段之間的組焊，對整個管道起支撐作用。采用外承壓內(nèi)耐磨的雙金屬冶金復合管材（外45鋼/內(nèi)Cr26），既能發(fā)揮兩種材料的性能潛力、提高綜合性能，又能降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益。

（3）鍋爐管。新興鑄管股份有限公司用冶金熔合離心坯擠壓冷軋的304L/Gr.A-1復合管成功應用在東方鍋爐股份有限公司制造的鍋爐上，替代了外耐蝕內(nèi)抗壓的熱擴過盈配合機械復合管，并為冶金雙金屬復合鋼管的雙層界面探傷制定了相應的超聲波檢測操作規(guī)程。

（4）復合軋輥。采用離心復合鑄造法生產(chǎn)的雙金屬復合軋輥，具有外工作層組織致密、鑄造缺陷少、力學性能好及表面耐磨層硬度高、使用壽命長、生產(chǎn)效率高等特點。北京中冶設備研究設計總院有限公司采用離心復合法在Ф900mm×1800mm立式離心機上制備了Ф275mm×400mm的高鉻鑄鐵/灰鐵復合軋輥。

（5）依靠新興鑄管股份有限公司、攀鋼集團江油長城特殊鋼有限公司（簡稱攀長鋼）、北京科技大學各自的優(yōu)勢和實力，通過離心鑄造、擠壓生產(chǎn)的具有冶金熔合層的雙金屬復合管，在要求管線耐蝕、耐磨、耐壓的石油、化工、鍋爐行業(yè)擴展了應用空間。

3.2、研究前沿

（1）3層包覆離心鑄造高溫塑變性能較差的GH625坯擠壓成管材。

（2）高速鋼離心復合鑄造軋輥。

（3）雙金屬復合管的連接（焊接和法蘭連接）。

（4）3層包覆離心鑄造塑變性能較差的可鍛鑄鐵坯軋制成型。

4、離心鑄造復合管存在的問題及解決措施

4.1、混熔和分層

當內(nèi)層金屬液澆鑄較早時會出現(xiàn)兩種金屬液的混熔，澆鑄較晚則出現(xiàn)分層，使得鑄坯質(zhì)量不穩(wěn)定，比如層間氧化、兩層混合、外層內(nèi)表面鋼渣不易脫離等影響鑄坯質(zhì)量，特別是當外層金屬比內(nèi)層金屬凝固溫度低時澆鑄就更為困難。

解決措施：①添加層間絕熱熔劑，一般是采用渣化速度快、熔點低的熔劑；②控制外層內(nèi)表面溫度及內(nèi)層澆鑄溫度；③內(nèi)層分批澆鑄并降低錠模旋轉頻率（30%~60%）或分散澆鑄流量；④使用定量稱料裝置等。