本发明属于双金属复合钢管的技术领域，尤其涉及一种无缝复合钢管及其生产工艺。
背景技术
双金属复合钢管是将镀锌钢管或焊管、无缝钢管和壁厚更薄的不锈钢管强力嵌合在一起的新型复合给水管材，也是一种更理想的管道升级换代产品。它保留了两种不同材料内在的优点，互补了它们内在的不足，因此在使用中更加方便、可靠、卫生、安全。根据基管与内衬管选材的不同，以及制造工艺的提升，已有不少厂家生产的双金属复合管广泛应用于油田、化工、电力等工业领域，其适用范围越来越广泛，带来的经济、环境、社会效益也更加明显。
目前常用的双金属复合管一般都是不锈钢管为内衬管，碳管为外复管，这种复合管可以在油田、化工、电力等工业领域作为输送管道应用。但是对于腐蚀层、耐磨层位于外部的应用场景，现有的双金属复合管并不适用。比如位于浪花飞溅区的管材、耐磨滚道等。目前常用的方式是在管材的外侧涂覆环氧沥青、乙烯基等防腐蚀的涂料，或者在钢桩的外部利用机械结构包覆聚乙烯发泡衬里等防腐蚀措施。但是现有这些措施不能彻底解决上述问题。目前并没有相应的管材能够应用到这种场景中。
对于不锈钢管为内衬管的双金属复合管，常见的生产方法有机械滚压法、爆炸复合法、拉拔复合法以及液压复合法四种。
机械旋压法是利用两种不同材质的机械性能，即利用外基管（碳钢管）弹性变形范围，利用内衬管（不锈钢管）屈服强度低的特性。在滚压机具螺旋进给的挤压下，使内衬管连续局部塑性变形，外基管始终保持在弹性变形范围之内。当外力去除后，外基管弹性收缩，内衬管由于已呈塑性变形无法收缩。从而达到内衬管外表面强力的嵌合在外基管的内表面中，复合成型。
爆炸复合法是将装配好的内外管放置在水槽内，将集束炸药放置在内衬管轴线上，通过炸药瞬间生产的爆炸力，引起水槽内水压瞬间增高，瞬间增高的水压，在瞬间内推动内衬管在直径方向上向外扩张，向外扩张的内衬管在水压的作用下，扩张置外基管的内表面上，并在水压的作用下，随外基管继续扩张，直至压力消失；而外基管在轴向方向向内收缩，最终复合成形。
液压复合法将装配好的内外管完全密封于密闭长筒内，再将液体注入筒内，逐步加压筒内的液体，使得内衬管逐步的在直径方向向外扩张，在轴向方向向内收缩。通过连续逐步施压，使得内衬管最终达到塑性变形，外基管仍处于弹性变形范围内，当通过压力表判定内外管已达到塑性变形，外基管处于弹性变形要求时，施放压力，复合形式。
拉拔复合法是将装配好的内外管，通过一个带有锥度的（通常锥度为1:25、1:50），最大轮廓外圆尺寸固定的模具，沿内衬管轴线拉拔前行。通过拉拔模具挤压、扩张的方式，将内衬管在直径方向复合到外基管的内表面上，并通过继续扩张使外基管也处于弹性变形的范围内。当外力去除后，内衬管呈塑性变形无法收缩，外基管处于弹性变形呈收缩趋势，但受内衬管的限制，外基管内表面强力的嵌合在内衬管的外表面上，复合成形。
上述四种双金属复合钢管的生产工艺均是对成型后的不锈钢管和碳管进行复合成形，复合成形后的双金属复合钢管的圆整度较差，壁厚不均匀，结合力低。另外，上述四种成形工艺能够处理的复合钢管的长度较短，限制了双金属复合钢管的应用范围。
技术实现要素：
本发明旨在克服现有技术不足，解决了现有双金属复合钢管生产工艺制作的金属复合管圆整度差、壁厚不均匀以及复合钢管长度较短的问题，提供一种无缝复合钢管及其生产工艺。本发明生产的无缝复合钢管成本低、壁厚均匀、复合层之间结合强度大，适合在多种场合应用。
为解决上述技术问题，本发明保护的一个技术方案为：
无缝复合钢管生产工艺，先将实心圆管坯与外复管进行爆炸复合焊接形成复合管管坯，然后将复合管管坯依次进行穿孔、轧制、定径以及热处理后形成无缝复合钢管。
进一步地，所述爆炸复合焊接工艺步骤为：
步骤1）原材料准备：根据无缝复合钢管的型号，选择相应的实心圆管坯和外复管，外复管的内径大于碳钢圆管坯的直径；
步骤2）焊接前处理：对实心圆管坯和外复管进行打磨、抛光处理，采用砂轮和布轮对圆管坯外圆打磨抛光至焊接需要的粗糙度；
步骤3）爆炸焊接复合：将外复管套装在实心圆管坯上，二者之间预留加速间隙，将组装好的外复管和实心圆管坯置于自制药筒内，外复管与自制药筒之间填充炸药，利用爆炸焊接的冲击力使外复管以预定的速度值碰撞实心圆管坯外圆，实现外复管和实心圆管坯的强固结合，形成复合管管坯；
步骤4）质量检测：凭目测进行外表面质量检测，不得有裂纹、折叠和凹坑等表面缺陷，对符合工艺要求的复合管管坯利用超声波探伤仪检测结合区的结合率，符合要求的复合管管坯送入下一道工序。
进一步地，所述轧制工艺为：将穿孔后的复合荒管送入扎管机中进行扎制，对复合荒管进行缩径延伸，轧制温度根据实心圆管坯和外复管的材质选择。
所述实心圆管坯的长度为1m-5m。
所述外复管、实心圆管坯以及自制药筒水平放置，所述自制药筒的外壁上开设装药孔，用于填装炸药。
本发明保护的另一个技术方案为：无缝复合钢管，包括内层碳管和外层复合管，该无缝复合钢管按照上述的无缝复合钢管生产工艺制作完成。
进一步地，所述外层复合管与内层碳管壁厚的比值为1:3-1:12.
进一步地，所述外层复管的材质为1gr13，或为2gr13，或为3gr13，或为304，或为321，或为316l，或为2205，或为2507，或为超级马氏体不锈钢。
进一步地，所述实心圆管坯的材质为可轧制的碳钢。
与现有技术相比，本发明的创新点及其优势体现在以下几点：
1、本发明的外层复合管由不锈钢材料制成，可起到耐腐蚀、耐磨的作用，内层碳管为可轧制的碳钢，碳钢强度大，内外层复合管结合后，既能够保证无缝复合钢管的强度，又能够使外侧具有耐腐蚀的性能。
2、本发明的无缝复合钢管生产工艺与现有的爆炸焊接工艺制备的无缝复合钢管相比，本发明制备的无缝复合钢管长度长，壁厚均匀，圆整度好。现有爆炸工艺是将不锈钢管和碳管直接爆炸焊接形成复合管，由于爆炸焊接工艺的限制，形成的复合管的长度较短不会大于3m，另外，由于长度方向上炸药的冲击力不均匀，造成爆炸焊接后的复合管的壁厚不均匀，圆整度差。
本发明的无缝复合钢管通过对爆炸焊接后的复合管管坯进行穿孔、轧制，在穿孔、轧制的过程中会对材料的晶粒进行细化，而且在穿孔、轧制的过程外复管和实心圆管坯的结合层也同时参与形变过程，能够进一步提高外复管和实心圆管坯之间的结合力。最后形成无缝复合钢管的外层复合管和内层碳管之间结合力基本达到100%，不会出现分层现象。
3、通过选用不同外层复合管和碳管的材质，可以生产出不同应用场合的无缝复合钢管，比如：3gr13+45钢可以用于制作耐磨管式辊道，304+45钢可以应用到需要外部防腐层的钢结构，或者是超高压输送塔的结构，2205+2507可以应用到浪花飞溅区的钢架结构等等。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明的生产工艺流程图。
图2为本发明爆炸焊接的布置图。
图3为图2的局部放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
如图1所示，无缝复合钢管生产工艺，先将实心圆管坯与外复管进行爆炸复合焊接形成复合管管坯，然后将复合管管坯依次进行穿孔、轧制、定径以及热处理后形成无缝复合钢管。
下面通过45钢+3gr13的无缝复合钢管，具体介绍无缝复合钢管的生产工艺，其按照以下步骤进行：
步骤1）原材料准备：根据无缝复合钢管的型号，选择实心圆管坯和外复管的材质为45钢和3gr13，外复管的内径大于碳钢圆管坯的直径；
步骤2）焊接前处理：对实心圆管坯和外复管进行打磨、抛光处理，采用砂轮和布轮对圆管坯外圆打磨抛光至焊接需要的粗糙度；
步骤3）爆炸焊接复合：将外复管套装在实心圆管坯上，二者之间预留加速间隙，将组装好的外复管和实心圆管坯置于自制药筒内，外复管与自制药筒之间填充炸药，利用爆炸焊接的冲击力使外复管以预定的速度值碰撞实心圆管坯外圆，实现外复管和实心圆管坯的强固结合，形成复合管管坯；
步骤4）质量检测：凭目测进行外表面质量检测，不得有裂纹、折叠和凹坑等表面缺陷，对符合工艺要求的复合管管坯利用超声波探伤仪检测结合区的结合率，符合要求的复合管管坯送入下一道工序。
步骤5）复合管管坯加热：将复合管管坯送入加热炉中进行加热，加热温度为1280-1300度，加热时间为3-6分钟
步骤6）穿孔：将加热后的复合管管坯送入穿孔机中制作复合荒管，穿孔速度：考虑到3cr13的特点，为保证管坯的咬入，穿孔速度应适当降低。降到碳钢的60~80%为好。
步骤7）扎管：将复合荒管送入扎管机中进行扎制，对复合荒管进行缩径延伸，扎制温度为1180-1200度；
步骤8）定径：采用定径机将加热好的均整复合钢管定径成所需外径的复合钢管；
步骤9）热处理：对定径后的复合钢管进行回火处理，消除扎管过程产生的应力集中现象。
上述的加热以及轧制工艺中温度的选择，根据实心圆管坯和外复管的材质以及长度进行选择。依靠控制钢坯的加热温度和穿孔的变形速度来控制钢坯的出炉温度。
如图2所示，本发明的爆炸焊接工艺的外复管、实心圆管坯以及自制药筒水平放置，自制药筒的外壁上开设装药孔，用于填装炸药。本发明的爆炸焊接工艺可以焊接的实心圆管坯的长度可以达到3m-5m。
本发明保护的另一个技术方案为：无缝复合钢管，包括内层碳管和外层复合管，该无缝复合钢管按照上述的无缝复合钢管生产工艺制作完成。外层复合管与内层碳管壁厚的比值为1:3-1:12.
根据实际应用环境，外层复管的材质可以为1gr13，或为2gr13，或为3gr13，或为304，或为321，或为316l，或为2205，或为2507，或为超级马氏体不锈钢。实心圆管坯的材质为可轧制的碳钢。对于高硬度钢，如工具钢，在进行爆炸焊接复合前，要先进行退火处理。
本发明的无缝复合钢管生产工艺与现有技术相比，成本低，复合管长度可控，壁厚均匀，圆整度好，强度大，性能优势明显，可应用在耐磨管式辊道、外部防腐层的钢结构、超高压输电塔以及海洋防腐钢结构等多种场合。
上面结合附图对本发明方案的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。