本發(fā)明涉及一種金屬鑄造成型領(lǐng)域，尤其涉及一種雙金屬復(fù)合耐磨管及其制備方法。
背景技術(shù)：
雙金屬復(fù)合管含碳量高、耐沖擊、熱膨脹率低、耐壓、耐高溫，安裝成熟，規(guī)格齊全。有不少廠家生產(chǎn)的雙金屬復(fù)合管廣泛應(yīng)用于油田、化工、電力等工業(yè)領(lǐng)域，其適用范圍越來越廣泛，帶來的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益也更加明顯。市售的雙金屬復(fù)合管利用兩種不同材質(zhì)的機(jī)械性能，即利用外基管彈性變形范圍，利用內(nèi)襯管屈服強(qiáng)度低的特性。在滾壓機(jī)具螺旋進(jìn)給的擠壓下，使內(nèi)襯管連續(xù)局部塑性變形，外基管始終保持在彈性變形范圍之內(nèi)。當(dāng)外力去除后，外基管彈性收縮，內(nèi)襯管由于已呈塑性變形無法收縮。從而達(dá)到內(nèi)襯管外表面強(qiáng)力的嵌合在外基管的內(nèi)表面中，復(fù)合成型。
盡管冶金融合鑄造技術(shù)近年來快速發(fā)展，但大范圍的生產(chǎn)應(yīng)用仍受限制。近年來研發(fā)的陶瓷復(fù)合鋼管，耐磨性好但是產(chǎn)品價(jià)格高，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，焊縫連接處的耐磨性能不佳，限制其推廣；高鉻鑄鐵/鋼復(fù)合管道硬度高，抗腐蝕性強(qiáng)，耐磨性能好，但是韌性差，易開裂，不利于焊接和架管。新型雙金屬復(fù)合耐磨管有待進(jìn)一步開發(fā)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種雙金屬復(fù)合耐磨管及其制備方法。
為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種雙金屬復(fù)合耐磨管，包含內(nèi)襯管、外套管和防腐涂層，所述內(nèi)襯管為鈦合金材料，所述外套管包含以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料：錳0.1%-0.2%，鉻0.3%-0.6%，鈣0.4%-0.8%，硅0.02%-0.25%，鎂0.1%-0.5%，鉬0.08%-0.24 %，鈮0.1%-0.4%，鋅0.6%-1.2%，碳1%-2%，鋁8%-14%，錫0.2%-0.6%，余量為鐵和微量不可避免雜質(zhì)，所述防腐涂層包含以下重量份的原料：丙烯酸羥乙酯30-40份，甲基丙烯酸羥乙酯35-45份，鋅粉22-28份，偶聯(lián)劑2-4份，聚偏氟乙烯3-7份，硬脂酸4-8份，阻聚劑1-2份。
優(yōu)選地，所述偶聯(lián)劑為Z-6040或Z6011。
優(yōu)選地，所述阻聚劑為對氫醌、 甲醌、 吩噻嗪、對苯二酚和羥基苯甲醚中的任意一種或多種組合。
一種雙金屬復(fù)合耐磨管的制備方法，包含以下步驟：
S1：分別融化內(nèi)層鈦合金材料和外層材料；
S2：采用離心澆鑄法分別制成內(nèi)襯管和外套管；
S3：將內(nèi)襯管與外套管通過冶金結(jié)合制備無縫復(fù)合耐磨管；
S4: 退火處理，850-900℃保溫2.8-3.2小時(shí)，冷卻至760-800℃保溫1.8-2.2小時(shí)，冷卻至480-520℃出爐空冷；
S5：調(diào)質(zhì)處理，880-950℃淬火處理，然后350-400℃回火處理；
S6：對復(fù)合耐磨管的外表面進(jìn)行機(jī)械加工；
S7：按化學(xué)計(jì)量比稱取原料，配成防腐涂層原料液，采用3D打印技術(shù)在復(fù)合耐磨管的表面涂覆一層防腐層；
S8：精整和捆打。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，當(dāng)制得外套管后，間隔時(shí)間 20-80s，進(jìn)行內(nèi)襯管的離心澆鑄，離心機(jī)的線速度為：10-24m/s。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，外套管的澆鑄厚度為10-20mm，內(nèi)襯管的澆鑄厚度為20-60mm。
優(yōu)選地，所述步驟S2中，當(dāng)外套管的內(nèi)表面溫度冷卻低至外套管的金屬固相線溫度時(shí)，開始離心澆鑄內(nèi)襯管的金屬液。
優(yōu)選地，所述步驟S3中的冶金結(jié)合為焊接工藝，焊接參數(shù)為：電流105A、電壓638V、焊接速度16m/min，并在高頻感應(yīng)焊接完成后，送入中頻退火工藝。
優(yōu)選地，所述步驟S5中的淬火在中頻淬火設(shè)備中進(jìn)行，實(shí)際輸入功率164.3-168.4Kw、運(yùn)行速度為102.5r/min。
一種防腐涂層的制備方法，包含以下步驟：
S1：將鋅粉溶于異丙醇中，超聲分散30min;
S2：向S1所得物中加入偶聯(lián)劑，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min；
S3：向S2所得物中加入硬脂酸和阻聚劑，70℃水浴攪拌30min，攪拌速度為200r/min；
S4：向S3所得物中加入丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯和聚偏氟乙烯，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min；
S5：將S4所得物放入100℃烘箱中，烘干至恒重。
本發(fā)明的有益效果：雙金屬復(fù)合耐磨管的外套管和內(nèi)襯管緊密配合，內(nèi)外層不易分層，外層金屬對內(nèi)層金屬提供了支撐作用，提高了使用的安全性及其使用壽命，具有良好的抗沖擊性和耐磨性，且外表面設(shè)置防腐層，除了具有防腐蝕功能外，還具有潤滑功能，這樣在拉動(dòng)過程中，這種潤滑功能在有較大材料變形的工況中，可以有效避免管材被拉傷。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：
本發(fā)明中的硅烷偶聯(lián)劑Z-6040，分子式為C9H20O5Si，CAS號為2530-83-8，化學(xué)名為γ-（2，3-環(huán)氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。
本發(fā)明中的硅烷偶聯(lián)劑Z6011，分子式為C9H23NO3Si，CAS號為919-30-2，化學(xué)名為氨丙基三乙氧基硅烷。
實(shí)施例1
一種制備防腐涂層的方法，包括以下步驟：
S1：將22份鋅粉溶于適量異丙醇中，超聲分散30min;
S2：向S1所得物中加入2份Z-6040偶聯(lián)劑，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，完成偶聯(lián)劑的預(yù)處理；
S3：向S2所得物中加入4份硬脂酸和1份對氫醌阻聚劑，70℃水浴攪拌30min，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機(jī)及時(shí)添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S4：向S3所得物中加入30份丙烯酸羥乙酯、35份甲基丙烯酸羥乙酯和3份聚偏氟乙烯，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機(jī)及時(shí)添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S5：將S4所得物放入100℃烘箱中，烘干至恒重，即可獲得防腐涂料，封裝備用。
本實(shí)施例中的對氫醌阻聚劑也可采用甲醌阻聚劑或?qū)Ρ蕉幼杈蹌?/p>
實(shí)施例2
一種制備防腐涂層的方法，包括以下步驟：
S1：將28份鋅粉溶于適量異丙醇中，超聲分散30min;
S2：向S1所得物中加入4份Z6011偶聯(lián)劑，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，完成偶聯(lián)劑的預(yù)處理；
S3：向S2所得物中加入8份硬脂酸和2份吩噻嗪阻聚劑，70℃水浴攪拌30min，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機(jī)及時(shí)添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S4：向S3所得物中加入40份丙烯酸羥乙酯、45份甲基丙烯酸羥乙酯和7份聚偏氟乙烯，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機(jī)及時(shí)添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S5：將S4所得物放入100℃烘箱中，烘干至恒重，即可獲得防腐涂料，封裝備用。
實(shí)施例3
一種制備防腐涂層的方法，包括以下步驟：
S1：將25份鋅粉溶于適量異丙醇中，超聲分散30min;
S2：向S1所得物中加入3份Z-6040偶聯(lián)劑，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，完成偶聯(lián)劑的預(yù)處理；
S3：向S2所得物中加入6份硬脂酸和1.5份阻聚劑，70℃水浴攪拌30min，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機(jī)及時(shí)添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S4：向S3所得物中加入35份丙烯酸羥乙酯、40份甲基丙烯酸羥乙酯和5份聚偏氟乙烯，70℃水浴攪拌2h，攪拌速度為200r/min，攪拌過程中主機(jī)及時(shí)添加異丙醇，防止干燒攪拌；
S5：將S4所得物放入100℃烘箱中，烘干至恒重，即可獲得防腐涂料，封裝備用。
本實(shí)施例中的對氫醌阻聚劑可采用對氫醌、 甲醌、吩噻嗪、對苯二酚和羥基苯甲醚的一種或多種的任意組合。
實(shí)施例4
一種雙金屬復(fù)合耐磨管，包含內(nèi)襯管、外套管和防腐涂層，防腐涂層由實(shí)施例1、實(shí)施例2或?qū)嵤├?制備所得，內(nèi)襯管為鈦合金材料，外套管包含以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料：錳0.1%，鉻0.3%，鈣0.4%，硅0.02%，鎂0.1%，鉬0.08%，鈮0.1%，鋅0.6%，碳1%，鋁8%，錫0.2%，余量為鐵和微量不可避免雜質(zhì)。
實(shí)施例5
一種雙金屬復(fù)合耐磨管，包含內(nèi)襯管、外套管和防腐涂層，防腐涂層由實(shí)施例1、實(shí)施例2或?qū)嵤├?制備所得，內(nèi)襯管為鈦合金材料，外套管包含以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料：錳0.2%，鉻0.6%，鈣0.8%，硅0.25%，鎂0.5%，鉬0.24 %，鈮0.4%，鋅1.2%，碳2%，鋁14%，錫0.6%，余量為鐵和微量不可避免雜質(zhì)。
實(shí)施例6
一種雙金屬復(fù)合耐磨管，包含內(nèi)襯管、外套管和防腐涂層，防腐涂層由實(shí)施例1、實(shí)施例2或?qū)嵤├?制備所得，內(nèi)襯管為鈦合金材料，外套管包含以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料：錳0.15%，鉻0.45%，鈣0.6%，硅0.14%，鎂0.3%，鉬0.16 %，鈮0.25%，鋅0.9%，碳1.5%，鋁11%，錫0.4%，余量為鐵和微量不可避免雜質(zhì)。
實(shí)施例7
一種雙金屬復(fù)合耐磨管，包含內(nèi)襯管、外套管和防腐涂層，防腐涂層由實(shí)施例1、實(shí)施例2或?qū)嵤├?制備所得，內(nèi)襯管為鈦合金材料，外套管包含以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料：錳0.12%，鉻0.4%，鈣0.5%，硅0.1%，鎂0.2%，鉬0.13 %，鈮0.2%，鋅0.8%，碳1.3%，鋁9%，錫0.3%，余量為鐵和微量不可避免雜質(zhì)。
實(shí)施例8
一種雙金屬復(fù)合耐磨管，包含內(nèi)襯管、外套管和防腐涂層，防腐涂層由實(shí)施例1、實(shí)施例2或?qū)嵤├?制備所得，內(nèi)襯管為鈦合金材料，外套管包含以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料：錳0.18%，鉻0.5%，鈣0.7%，硅0.2%，鎂0.4%，鉬0.2 %，鈮0.3%，鋅1.0%，碳1.8%，鋁12%，錫0.5%，余量為鐵和微量不可避免雜質(zhì)。
實(shí)施例9
實(shí)施例4-8中的雙金屬復(fù)合耐磨管的制備方法如下：
①分別融化內(nèi)襯管鈦合金材料和外套管材料；
②采用離心澆鑄法分別制成內(nèi)襯管和外套管，當(dāng)制得外套管后，間隔時(shí)間 20-80s，進(jìn)行內(nèi)襯管的離心澆鑄，離心機(jī)的線速度為：10-24m/s，外套管的澆鑄厚度為10-20mm，內(nèi)襯管的澆鑄厚度為20-60mm。當(dāng)外套管的內(nèi)表面溫度冷卻低至外套管的金屬固相線溫度時(shí)，開始離心澆鑄內(nèi)襯管的金屬液；
③將內(nèi)襯管與外套管通過冶金結(jié)合制備無縫復(fù)合耐磨管，冶金結(jié)合為焊接工藝，焊接參數(shù)為：電流105A、電壓638V、焊接速度16m/min，并在高頻感應(yīng)焊接完成后，送入中頻退火工藝；
④退火處理，850-900℃保溫2.8-3.2小時(shí)，冷卻至760-800℃保溫1.8-2.2小時(shí)，冷卻至480-520℃出爐空冷；
⑤調(diào)質(zhì)處理，880-950℃淬火處理，然后350-400℃回火處理，淬火在中頻淬火設(shè)備中進(jìn)行，實(shí)際輸入功率164.3-168.4Kw、運(yùn)行速度為102.5r/min；
⑥對復(fù)合耐磨管的外表面進(jìn)行機(jī)械加工，便于與防腐涂層結(jié)合；
⑦按化學(xué)計(jì)量比稱取原料，配成防腐涂層原料液，采用3D打印技術(shù)在復(fù)合耐磨管的表面涂覆一層防腐層；
⑧待其干燥完全，精整和捆打。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。