一种耐腐蚀钛-钢复合管及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐腐蚀钛-钢复合管及其制备方法。耐腐蚀钛-钢复合管由内层、外层以及介于内层和外层之间的中间层构成，其中，内层和外层中的一个由钛材形成，内层和外层中的另一个由钢质材形成，中间层为内层的材料和外层的材料相互间的元素扩散过渡区域。根据本发明，采用热轧或者热挤压方法制备的钛-钢无缝复合管复合率超过99％以上，剪切强度超过200MPa。因此，根据本发明，可实现钛-钢复合管的批量生产，并且具有尺寸精度高、覆层厚度均匀、环境污染小、噪音低、生产成本低等优势。
【专利说明】一种耐腐蚀钛-钢复合管及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合材料【技术领域】，特别是钛-钢复合管及其制备方法。
【背景技术】
[0002]钛-钢复合管具有优异的耐蚀性和显著的经济性，可广泛地应用于石油石化、海洋工程、船舶、化工等领域，具有广阔的应用前景。钛-钢复合管有两种类型，一种为有缝焊管，其生产采用钛钢复合板卷取后焊接而成；另一种为无缝复合管，其生产采用爆炸复合法，爆炸复合法分为内爆法和外爆法，采用爆炸复合法生产的无缝钛-钢复合管能够满足结合强度要求。
[0003]有缝类型的钛-钢复合管对焊接要求较高，并且耐蚀性、力学性能及均匀性与无缝类型的钛-钢复合管相比均有一定差距。然而，对于无缝钛-钢复合管而言，无论采用内爆法还是外爆法，均存在着成材率低、管型控制差、环境污染、噪音及安全等方面的不足。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种新型的经济型长寿命耐腐蚀钛-钢复合无缝管及其制备方法。
[0005]根据本发明的一方面，一种耐腐蚀钛-钢复合管由内层、外层以及介于内层和外层之间的中间层构成，其中，内层和外层中的一个由钛材形成，内层和外层中的另一个由钢质材形成，中间层为内层的材料和外层的材料相互间的元素扩散过渡区域。
[0006]根据本发明的示例性实施例,所述钛材可以为纯钛材或钛合金材料,所述钢质材可以为碳素钢、低合金钢或不锈钢。
[0007]根据本发明的示例性实施例，中间层的厚度可以在2 μ m至90 μ m的范围内。
[0008]根据本发明的另一方面，一种耐腐蚀钛-钢复合管的制备方法包括顺序执行的下述步骤:采用喷丸、酸洗和机械加工中的至少一种方法，对钢管的表面和钛管的表面进行处理；采用电镀、化学镀、热浸镀、热喷涂或贴敷金属箔的方法在待复合钢管的表面形成镀层；将钛管和钢管嵌套组合得到复合管坯；采用预先加工好的环形钢板遮盖复合管坯的两端，然后对复合管坯的两端进行焊接，并预留抽真空气孔，然后采用真空电子束封焊法抽真空并封焊气孔；采用无缝管的热轧制或热挤压方法，对制备的复合管坯进行热加工以得到轧制复合管；将轧制复合管的端部切除，从而得到钛-钢复合管。
[0009]根据本发明的示例性实施例，在钛管的待复合表面在处理后可以涂覆二乙二醇二甲醚作为保护涂层。
[0010]根据本发明的示例性实施例，钢管的数量可以为两根，钛管的数量可以为一根，其中，一根钢管可以用作待复合钢管，另一根钢管可以用作嵌套钢管。
[0011]根据本发明的示例性实施例，当最外层钢管为待复合钢管时，可以采用电镀、化学镀、热浸镀、热喷涂和贴敷金属箔中的任一种方法在待复合钢管的内部形成一层金属，可以采用碳素钢管作为最内层的嵌套钢管，并且在嵌套钢管的外表面涂覆涂料。根据本发明的示例性实施例，当最内层钢管为待复合钢管时，采用电镀、化学镀、热浸镀、热喷涂和贴敷金属箔中的任一种方法在待复合钢管的外部形成一层金属，采用碳素钢管作为最外层的嵌套钢管，并且在嵌套钢管的内表面涂耐覆涂料。根据本发明，涂料可以为Si02、T12或么1203。根据本发明的示例性实施例，所述制备方法还可以包括在将轧制复合管的端部切除之后，将嵌套钢管沿着涂料分离，以得到钛-钢复合管。
[0012]根据本发明的示例性实施例，钢管和钛管的数量可以各为一根，其中，钢管用作内部基材并且钛管用作外部覆材，或者，钢管用作外部基材并且钛管用作内部覆材。
[0013]根据本发明的示例性实施例，在热加工工艺中，可以将复合管坯加热到800°C?1100°c的温度，热轧或热挤压温度可以为800°C?1050°C，终轧温度可以大于700°C。
[0014]根据本发明的示例性实施例，所述制备方法还可以包括:在对制备的复合管坯进行热加工得到轧制复合管的步骤之后，执行扩散退火工艺，在650°C?800°C的温度下保温2小时?8小时。
[0015]根据本发明，采用热轧或者热挤压方法取代爆炸法制备钛-钢无缝复合管，复合管的复合率超过99%以上，剪切强度超过200MPa。因此，根据本发明，可实现钛-钢复合管的批量生产，并且生产的钛-钢复合管具有尺寸精度高、覆层厚度均匀等各种方面，而且根据本发明的方法，具有环境污染小、噪音低、生产成本低等优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是根据本发明的示例性实施例的用于制造钛-钢复合管的复合管坯在横截面方向的示意图。
[0017]图2是根据本发明的示例性实施例的用于制造钛-钢复合管的复合管坯在长度方向的示意图。
[0018]图3示出了根据本发明的示例性实施例的钛-钢复合管的扩散过渡区的显微组织。
[0019]图4是示出了根据本发明的示例性实施例的钛-钢复合管的扩散过渡区的成分分布的示图。
【具体实施方式】
[0020]在现有技术中，采用焊接法生产的有缝型钛-钢复合管的耐蚀性、力学性能及均匀性较差，而采用爆炸法生产的无缝型钛-钢复合管存在着成材率低、管型控制差、环境污染、噪音及安全等方面的缺点。为此，本发明提供了一种新型的经济型长寿命耐腐蚀钛-钢复合无缝管及其制备方法。
[0021]具体地讲，本发明采用了热轧或热挤压法来制造钛-钢复合无缝管。根据本发明，与爆炸法生产的钛-钢复合管相比，采用热轧法或热挤压法并结合钛和钢各自的金属特性组织生产的钛-钢复合管，即能达到尺寸精度控制好、覆层可以更薄、结合强度更高的优点。同时，根据本发明的方法，对环境的要求较低，更能够实现批量连续生产的要求，且基材和覆层的厚度配比可较随意地进行组合、满足各种复杂工况条件，且实现耐蚀性、长寿命和经济型的综合要求。
[0022]下面将详细地描述根据本发明的钛-钢复合无缝管。
[0023]根据本发明的采用热轧或热挤压制得的钛-钢复合无缝管，其由内层、外层以及介于内层和外层之间的中间层构成，其中，内层和外层中的一个由钛材形成，内层和外层中的另一个由钢质材形成，中间层为内层的材料和外层的材料相互间的元素扩散过渡区域。
[0024]根据本发明的示例性实施例，用于形成内层或外层的钛材可以为纯钛材(TA系列)或钛合金(TC系列)；用于形成外层或内层的钢质材可以为碳素钢、低合金钢或各类不锈钢；内层和外层之间的中间层为钛材和钢材相互间的元素扩散过渡区域，其厚度可以为2 μ m ?90 μ m0
[0025]根据本发明的钛-钢复无缝合管，复合率超过99%以上，剪切强度超过200MPa。因此，根据本发明的钛-钢复合管，具有节约贵重钛金属资源、耐腐蚀、长寿命等技术经济特点。
[0026]下面将详细地描述根据本本发明的钛-钢复合无缝管的制造方法。
[0027]根据本发明，钛-钢复合管由装配加工封装好的钛-钢复合坯料经热轧或热挤压工艺制得。
[0028]具体地讲，根据本发明的制备钛-钢复合无缝管的方法，首先，采用喷丸、酸洗和机械加工等中的至少一种方法，对钢管的表面(包括内外表面)及钛管的表面(包括内外表面)进行处理，以去除各管表面的氧化物、钝化膜及其它污物，其中，钛管的待复合表面在酸洗活化后必须涂覆诸如二乙二醇二甲醚的保护涂层，以避免二次钝化。根据本发明的一个示例性实施例，可以准备长度相等的两根钢管和一根钛管，其中，一根钢管用于形成钛-钢复合管的内层或外层，另一根钢管用作在形成钛-钢复合管的过程中使用的嵌套钢管并且会在制造过程中去除(或分离)。根据本发明的另一个示例性实施例，可以准备长度相等的一根钢管和一根钛管，其中，钢管用作复合管的内层(即，内部基材)，钛管用作复合管的外层(即，外部覆材)。
[0029]根据本发明，可采用机械喷丸的方法对钢管或钛管的待复合表面先进行预处理。关于化学清洗和酸洗方法，对于钢管材料的表面处理，可以首先采用本领域已知的方法(例如，使用碱性溶液)去除中附着在管坯(包括钢管和钛管)上的油污，然后选用适合的溶液对钢管进行除锈处理和活化处理。根据本发明的一个示例性实施例，可以将质量百分比浓度为10% ( BP, 1wt% )的NaOH溶液加热至80°C?90°C的温度，然后用NaOH溶液浸洗或擦洗钢管5分钟?10分钟，直至油污去除。根据本发明的另一示例性实施例，在去除管坯上的油污之后，对于碳素钢管或低合金钢管而言，可以选用1wt%?20被％的H2SO4溶液并加热至30°C?50°C对钢管浸洗10-30分钟。根据本发明的又一示例性实施例，在去除管还上的油污之后，对于不锈钢管而言，可以选用1wt %?2(^1:%的HNO3溶液与2wt%?4wt%的HF的混合溶液，并将混合溶液加热至50°C?60°C进行酸洗活化处理。根据本发明的示例性实施例，对于钛管，可进行盐浴处理热鳞皮。钛管的酸洗可在70wt% HN03+60wt%HF按照5:1?15:1的比例混合后的溶液中加热至45°C?70°C浸洗20-30分钟。由于钛的金属活性较大，为了避免二次钝化，钛管酸洗后应尽快涂覆保护涂层(例如，涂覆二乙二醇二甲醚)，在封装前去除该涂层。然而，本发明不限于此，本领域技术人员可以在本发明的教导下选用合适的方法对原材料进行去污、酸洗和活化处理。
[0030]接着，采用电镀、化学镀、热浸镀、热喷涂或贴敷金属箔的方法在待复合钢管的表面形成(即，增加)一层金属或合金以形成镀层，以使用作内层和外层的钢管和钛管在轧制过程中通过过渡金属或合金的扩散作用形成良好的冶金结合。根据本发明的示例性实施例，镀层的厚度可以为5 μ m?80 μ m。根据本发明的示例性实施例，形成在待复合钢管的表面的镀层可以由镍(Ni)、钥(Mo)、铜(Cu)、铁(Fe)或它们的任一种合金形成。
[0031]然后，将钛管和钢管嵌套组合得到复合管坯。在使用两根钢管的情况下，复合管坯从内到外依次为钢管、钛管、钢管三种管材，两个钢管分别为待复合钢管和嵌套钢管；在使用一根钢管的情况下，复合管坯从内到外依次为钢管和钛管两种管材，其中，管与管之间可以为间隙配合、过渡配合和过盈配合中的任意一种。根据本发明的示例性实施例，在该步骤中，当最外层钢管为待复合钢管时，采用电镀、化学镀、热浸镀、热喷涂和贴敷金属箔中的任一种方法在待复合钢管的内部形成一层金属，而作为最内层的嵌套钢管则采用碳素钢管，其外表面涂耐高温隔离涂料Si02、Ti02* Al2O3，以便于钛管与嵌套钢管在热轧之后的分离。另一方面，当最内层钢管为待复合钢管时，则采用电镀、化学镀、热浸镀、热喷涂和贴敷金属箔中的任一种方法在待复合钢管的外部形成(即，增加)一层金属，而作为最外层的嵌套钢管采用碳素钢管，其内表面涂耐高温隔离涂料Si02、Ti02*Al203，以便于钛管与嵌套钢管在热轧之后的分离。
[0032]接下来，采用预先加工好的环形钢板(见图2中的标号6)遮盖组合好的复合管坯的两端，然后对复合管坯的两端进行焊接，并预留抽真空气孔，然后采用真空电子束封焊法抽真空并封焊气孔。
[0033]然后，采用无缝管的热轧制或热挤压方法，对制备的复合管坯进行热加工以得到轧制复合管，其中，在热加工工艺中，将复合管坯加热到800°C?1100°C的温度，热轧或热挤压温度为800°C?1050°C，终轧温度大于700°C。
[0034]最后，将轧制复合管的端部切除，并将嵌套钢管沿着耐高温涂料分离，即可得到根据本发明的钛-钢复合无缝管。
[0035]根据本发明的制备钛-钢复合无缝管的方法，为了提高复合管的钛钢结合效果，还可以在对制备的复合管坯进行热加工得到轧制复合管的步骤之后，增加扩散退火工艺，在650°C?800°C的温度下保温2小时?8小时。
[0036]根据本发明的制备钛-钢复合无缝管的方法，为了简化生产工序，可以省略嵌套钢管的设置，在这种情况下，可以在钛材的与空气接触的一侧涂覆防氧化涂层。
[0037]下面将详细地解释根据本发明的钛-钢复合无缝管具有优异的耐腐蚀性的原理。
[0038]就钢管和钛管而言，这两种材料的结合可以为机械结合或化学冶金结合。机械结合只是通过外力将二者连接，只有通过这两种材料在结合面形成化学过渡层，其二者的结合才能经过服役载荷的长期考核而难破坏。形成这种化学过渡层需要两个条件，一是在两种材料紧密结合，二是在高温和压力下保持，便于化学元素扩散。金属材料的轧制过程正好满足上述条件，在高温条件轧制压力的作用下，可以使两种金属发生元素扩散形成冶金结合层而焊合。
[0039]由于金属钛与钢中的碳、氮等元素会发生反应，形成金属间化合物，使界面的结合力降低，使得扩散焊合效果不佳。为此，可采用在两种金属(即，钛材与钢质材)之间增加过渡层，使之与这两种金属均可以较好地扩散熔合。一方面，通过电镀、热浸镀、热喷涂或者增加金属箔片的方式，在复合管的内部材料(即，内层)增加一层金属过渡，这一过渡金属层或合金层可以在轧制的加热过程就发生扩散，且加热时间一般远多于轧制时间，过渡金属在内部金属的扩散效果和扩散距离较好。另一方面，由于优选过渡金属层，其在轧制过程与钛金属的扩散效果也比钢本身好，从而实现过渡金属、钛金属和钢三者的良好扩散熔合。
[0040]在相同的温度和轧制条件下，钛和钢的金属流变行为相差较大，对于钛钢双层金属的轧制变形控制难度较大。将钛管和钢管嵌套组合，从内到外依次为钢管、钛管、钢管三种管材，将钛层置于内外钢管的中间，限制钛金属的流动，可使钛和钢的变形行为差异降至较小程度，从而有利于钛钢复合管轧制的批量化生产。
[0041]下面将参照附图结合具体的示例实施例来进一步描述本发明。
[0042]图1是根据本发明的实施例1的用于制造钛-钢复合管的复合管坯在横截面方向的示意图。图2是根据本发明的实施例1的用于制造钛-钢复合管的复合管坯在长度方向的示意图。图3示出了根据本发明的实施例1的钛-钢复合管的扩散过渡区的显微组织。图4是示出了根据本发明的示例性实施例的钛-钢复合管的扩散过渡区的成分分布的示图。
[0043]实施例1
[0044]如图1至图3所示，一种采用热加工法得到内衬式钛-钢复合管的方法，按照以下步骤进行。
[0045](I)分别准备长度相等的两根无缝钢管1、3和一根无缝钛管2，其中，第一钢管I作为基材(以下称作“基材钢管I”)，钛管2作为覆材(以下称作“覆材钛管2”)，第二钢管3作为内嵌盖管。基材钢管I的内径要略微大于覆材钛管2的外径，覆材钛管2的内径要略微大于第二钢管3的外径。作为内嵌盖管的第二钢管3的厚度尺寸在1mm?50mm之间，基材钢管I与覆材钛管2的厚度按照需求配比。
[0046](2)对基材钢管I的表面进行除锈及除氧化层处理，并在基材钢管I的内表面电镀Ni作为中间层(过渡层)4，电镀时间为1.5h ;将覆材钛管2浸入酸洗液为HF+HN03混合水溶液中进行活化处理，酸洗完成后用清水冲洗，再放入NaOH和H2O2的混合水溶液中浸泡5min?lOmin。最后,在第二钢管3的内表面涂上S12涂料作为隔离层5。
[0047](3)将覆材钛管2嵌套进基材钢管I中，再将第二钢管3嵌套进覆材钛管2中，组装成从内到外(或从外到内)依次为钢管-隔离层-钛管-过渡层-钢管的三种钢管多层组合坯料。采用加工好的预留抽真空气孔的环形钢板6遮盖组合坯料的两端，然后对两端进行焊接，保证焊肉7无夹杂、无裂纹且无气眼。
[0048](4)将氩弧焊焊好的坯料放入真空电子束焊机中，利用机械泵和扩散泵进行抽真空后，真空度达到IPa以下。再用堵头将抽气孔8堵住，最后用电子束焊枪将堵头与环形钢板6空隙处焊合，保证此处不漏气。
[0049](5)抽真空合格后，将组装好的管坯放入加热炉中，加热温度为890°C;再利用热连轧机进行多道次轧制得到轧制复合管，总压下量> 75%，其中，要控制第一道次变形量大于25%。
[0050](6)切除轧制复合管的端部后将内层钢管剥离，即可得到外部为钢材、内部为钛材的钛-钢复合管。
[0051]经检测，本发明所得产品的技术指标可达到:
[0052]a.界面结合率:99.2%?100% (GB8547 要求:95%?100% )；
[0053]b.界面剪切强度:220MPa?270MPa (GB8547要求:O类复合板彡196MPa, I, 2类复合板彡138MPa)；
[0054]c.冶金结合区的厚度为7.2 μ m。
[0055]图3示出了实施例1得到的钢管的结合区的显微组织，图4示出了实施例1得到的钢管的化学成分分布。
[0056]实施例2
[0057]一种采用热加工法得到钛-钢复合管的方法，按照以下步骤进行。
[0058](I)分别准备长度相等的两根无缝钢管和一根无缝钛管，其中，一根钢管作为内部基材，钛管作为中间覆材，另一根钢管作为外嵌盖管。
[0059](2)对基材内钢管的外表面进行除锈及除氧化层处理，并在基材钢管的外表面热喷涂上一层N1-Cu合金，比例为Ni85-Cul5，热喷涂的厚度为10 μ m-20 μ m ;将覆材钛管浸入酸洗液为HF+HN03混合水溶液中进行活化处理，酸洗完成后用清水冲洗，再放入NaOH和H2O2的混合水溶液中浸泡5min?lOmin。最后，在内钢管的外表面涂上T12涂料作为隔离层。
[0060](3)三种管之间通过机械复合方式结合，两两之间的尺寸公差均为过盈配合，从而组装成从内到外依次为钢管-过渡层-钛管-隔离层-钢管三种钢管多层组合坯料。采用加工好的预留抽真空气孔的环形钢板遮盖两端，然后对两端进行焊接，保证焊肉无夹杂、无裂纹、无气眼。
[0061](4)将氩弧焊焊好的坯料放入真空电子束焊机中，利用机械泵和扩散泵进行抽真空后，真空度达到lOO—ipa。再用堵头将抽气孔堵住，最后用电子束焊枪将堵头与环形钢板空隙处焊合，保证此处不漏气。
[0062](5)抽真空合格后，将组装好的管坯放入加热炉中，加热温度为950°C;再利用轧机进行多道次轧制，总压下量不低于80%。
[0063](6)对制得的材料进行扩散退火，温度为690°C，保温6hr。
[0064](7)切除端部后将内层钢管剥离，即可得到钛-钢复合管。
[0065]经检测，本发明所得产品的技术指标可达到:
[0066]a.界面结合率:99.5% ；
[0067]b.界面剪切强度:236MPa ；
[0068]c.冶金结合区的厚度为12.5 μ m。
[0069]实施例3
[0070]一种采用热加工法得到钛-钢复合管的方法，按照以下步骤进行。
[0071 ] (I)分别准备长度相等的I根无缝304不锈钢钢管和I根无缝TA2钛管，其中，钢管作为内部基材(以下亦称作“基材钢管”)，钛管作为外部覆材(以下亦称作“覆材钛管”)。
[0072](2)对基材钢管的外表面进行除锈及除氧化层处理，并在基材钢管的外表面贴上一层0.05mm厚的Mo箔；将覆材钛管浸入酸洗液为HF+HN03混合水溶液中进行活化处理，酸洗完成后用清水冲洗，再放入NaOH和H2O2的混合水溶液中浸泡5min?lOmin。最后，在钛管的外表面涂上防氧化涂层。
[0073](3)两种管之间通过机械复合方式结合而得到复合管坯，公差均为过盈配合。采用加工好的预留抽真空气孔的环形钢板遮盖复合管坯的两端，然后对复合管坯的两端进行焊接，保证焊肉无夹杂、无裂纹且无气眼。
[0074](4)将氩弧焊焊好的坯料放入真空电子束焊机中，利用机械泵和扩散泵进行抽真空后，真空度达到IPa以下。再用堵头将抽气孔堵住，最后用电子束焊枪将堵头与环形钢板空隙处焊合，保证此处不漏气。
[0075](5)抽真空合格后，将组装好的管坯放入加热炉中，加热温度为870°C;再利用挤压机进行多道次挤压成型。
[0076](6)对制得的材料进行扩散退火，温度为710°C，保温4hr，即得钛-钢复合无缝管。
[0077]经检测，本发明所得产品的技术指标可达到:
[0078]a.界面结合率:99.1% ；
[0079]b.界面剪切强度:215MPa ；
[0080]c.冶金结合区的厚度为55 μ m。
[0081]根据本发明的实施例3得到的钛-钢复合管，可应用于内部输油气、外部接触流动海水的极端恶劣工况条件。具有节约贵重钛金属资源、耐腐蚀、长寿命等技术经济特点。
[0082]因此，本发明可取得如下的有益效果:
[0083]1.采用热轧或者热挤压方法取代爆炸法制备钛-钢无缝复合管，提高了生产效率，可实现批量生产，并且具有尺寸精度高，覆层厚度均匀，环境污染小，噪音低，生产成本低等优势；
[0084]2.采用电镀、化学镀或热喷涂的方法镀金属中间层(N1、Mo、Fe、Cu等)，一方面节约了中间层金属的使用；另一方面能够使管材变形一致性更好，结合效率更高，结合性能更优异；
[0085]3.采用真空电子束封焊的方法取代安装通气孔，用普通真空泵抽气的方法，能够使得内部真空度更高，焊缝处强度更高，密封效果更好；
[0086]4.本发明适用性高，可操作性强，适用于多种钛钢复合管的生产；
[0087]5.本发明所得产品的技术指标可达到:a.界面结合率达99%?100%;b.界面剪切强度达210MPa?280MPa。
[0088]已经在此公开了示例实施例，虽然采用了特定的术语，但是仅以普通的和描述性的含义来使用和解释它们，而不是出于限制的目的。在一些情况下，如本领域普通技术人员将清楚的，自提交本申请之时起，结合具体的实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独地使用或者与结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用，除非另有特别指明。因此，本领域普通技术人员应该理解，在不脱离如权利要求所阐述的本发明的精神和范围的情况下，可以做出形式和细节上的各种改变。
【权利要求】
1.一种耐腐蚀钛-钢复合管，其特征在于，所述耐腐蚀钛-钢复合管由内层、外层以及介于内层和外层之间的中间层构成，其中，内层和外层中的一个由钛材形成，内层和外层中的另一个由钢质材形成，中间层为内层的材料和外层的材料相互间的元素扩散过渡区域。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀钛-钢复合管，其特征在于所述钛材为纯钛材或钛合金材料，所述钢质材为碳素钢、低合金钢或不锈钢。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀钛-钢复合管，其特征在于中间层的厚度在2μ m至90 μ m的范围内。
4.一种耐腐蚀钛-钢复合管的制备方法，其特征在于所述制备方法包括顺序执行的下述步骤: 采用喷丸、酸洗和机械加工中的至少一种方法，对钢管的表面和钛管的表面进行处理； 采用电镀、化学镀、热浸镀、热喷涂或贴敷金属箔的方法在待复合钢管的表面形成镀层； 将钛管和钢管嵌套组合得到复合管坯； 采用预先加工好的环形钢板遮盖复合管坯的两端，然后对复合管坯的两端进行焊接，并预留抽真空气孔，然后采用真空电子束封焊法抽真空并封焊气孔； 采用无缝管的热轧制或热挤压方法，对制备的复合管坯进行热加工以得到轧制复合管； 将轧制复合管的端部切除，从而得到钛-钢复合管。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于在钛管的待复合表面在处理后涂覆保护涂层。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于钢管的数量为两根，钛管的数量为一根，其中，一根钢管用作待复合钢管，另一根钢管用作嵌套钢管。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于当最外层钢管为待复合钢管时，采用电镀、化学镀、热浸镀、热喷涂和贴敷金属箔中的任一种方法在待复合钢管的内部形成一层金属，采用碳素钢管作为最内层的嵌套钢管，并且在嵌套钢管的外表面涂覆涂料， 当最内层钢管为待复合钢管时，采用电镀、化学镀、热浸镀、热喷涂和贴敷金属箔中的任一种方法在待复合钢管的外部形成一层金属，采用碳素钢管作为最外层的嵌套钢管，并且在嵌套钢管的内表面涂耐覆涂料， 其中，涂料为Si02、T12或Al2O3, 其中，所述制备方法还包括在将轧制复合管的端部切除之后，将嵌套钢管沿着涂料分离，以得到钛-钢复合管。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于钢管和钛管的数量各为一根，其中，钢管用作内部基材并且钛管用作外部覆材，或者钢管用作外部基材并且钛管用作内部覆材。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于在热加工工艺中，将复合管坯加热到800°C?1100°C的温度，热轧或热挤压温度为800°C?1050°C，终轧温度大于700°C。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述制备方法还包括:在对制备的复合管坯进行热加工得到轧制复合管的步骤之后，执行扩散退火工艺，在650°C?800°C的温度下保温2小时?8小时。
【文档编号】F16L9/02GK104235517SQ201410445983
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】苏航, 潘涛, 沈俊昶, 杨才福, 柴希阳, 孙新军, 柴锋 申请人:钢铁研究总院, 中联先进钢铁材料技术有限责任公司