碳钢/镍基复合管生产工艺及焊接方法比较　

　碳钢/镍基复合管是以普通碳钢作为基层，镍基合金作为衬层的复合管。虽然这两种材料的化学、物理、力学性能差异较大，但是采用先进的相关技术可实现两者冶金熔合，从而制备出使用性能更好的高性能复合管。

　　高镍耐蚀合金既具有良好的耐蚀性，又具有强度高，塑、韧性好，冷、热变形优的特点，因而可广泛用于石油、化工、湿法冶金、原子能、海洋开发和航空工业。随着工业技术的迅猛发展，尤其是在输送腐蚀性介质方面，可以替代多种纯耐蚀合金产品，在很大范围内降低成本。除此之外，随着油田现场施工条件的复杂和恶劣程度不断增加，要求所使用的管体和管体对接焊缝必须适应酸性腐蚀、电化学腐蚀等错综复杂的腐蚀环境。因此，越来越多的碳钢/镍基复合管可以在油气开采中使用，但其小径复合管焊缝的超声波检测技术仍然存在很多难点。鉴于此种情况，研究碳钢/镍基复合管的生产工艺及小径复合管对接焊缝超声波检测技术非常有必要。

　　碳钢/镍基复合管的主要生产工艺流程分为4步：首先，碳钢和镍基合金的冶炼；其次，离心浇注；第三，热挤压；最后，冷轧。由于碳钢/镍基复合管碳钢基层和镍基合金衬层的作用不同，其相关技术要求差异比较大，理化性能差别大，给热挤压成形带来了很大困难，所以对热挤压温度和速度的控制显得尤为重要。热挤压工艺的控制要点为：热挤压温度应控制在1150℃左右，挤压速度尽量平稳增加，而且不宜过快。

镍基合金粉末的分类

(1)镍-铬系合金热喷涂粉末：该种热喷涂粉末的种类较多，例如镍-铬耐热合金，它是在镍中加入20%的铬制成的。镍-铬耐热合金在高温下几乎不氧化，是典型的耐热、耐蚀和耐高温氧化的涂层材料。涂层致密，与基体金属的粘结性能良好，是陶瓷、软金属等材料的涂层与基体的极好的过渡层材料，既能增加基体防高温气体侵蚀的能力，又能改善涂层与基体材料的粘结强度。

(2)镍-铬-铁系合金热喷涂粉末：此类热喷涂粉末是在镍-铬中加入适当的铁，其耐高温氧化性能比镍-铬系合金稍差一些，其他性能基本上与镍-铬系合金接近，突出的有点是价格比较便宜，因此可用作耐蚀工件的修补，也可做过渡层热喷涂粉末用。

(3)镍-铬-硼系合金热喷涂粉末：此系合金由于含有硼、铬和碳等元素，硬度比较高，韧性也适中，用喷涂后，其涂层耐磨、耐蚀、耐热性较好，可用于轴类、活塞等的防腐修复。

(4)镍-铝合金热喷涂粉末：镍-铝合金热喷涂粉末常用来打底层，它的每个微粒都是由微细的镍粉和铝粉组成。当喷涂时，热喷涂粉末通过火焰被加热到600摄氏度以上，镍和铝之间产生强烈的化学反应，生成金属间化合物，并放出大量的热，同时，部分铝还会氧化，产生更多的热量。在此高温下，镍可扩散到基材金属中去，可以使涂层的结合强度显著提高。镍-铝复合热喷涂粉末的另一显著特点是喷涂之后形成的涂层表面粗糙，因此提供了一个连接其他喷涂材料的理想表面。镍-铝复合热喷涂粉末的膨胀系数与大多数钢材的膨胀系数接近，因此也是一种理想的中间涂层材料。

镍基合金生产工艺

冶炼方面：为了获得更纯净化的钢水，减低气体含量与有害元素含量；同时由于部分合金中有易氧化元素如Al，Ti等存在，非真空方式冶炼难以控制；更是为了获得更好的热塑性，镍基耐热合金，通常采用真空感应炉熔炼，甚至用真空感应冶炼加真空自耗炉或电渣炉重熔方式进行生产。

变形方面：采用锻造、轧制工艺，对于热塑性差的合金甚至采用挤压开坯后轧制或用软钢(或不锈钢)包套直接挤压工艺。变形的目的是为了破碎铸造组织，优化微观组织结构。

铸造方面：通常用真空感应炉熔炼母合金保证成分与控制气体与杂质含量，并用真空重熔-精密铸造法制成零件。

热处理方面：变形合金和部分铸造合金需进行热处理，包括固溶处理、中间处理和时效处理，以Udmet 500合金为例，它的热处理制度分为四段：固溶处理，1175℃，2小时，空冷；中间处理，1080℃，4小时，空冷；一次时效处理，843℃，24小时，空冷；二次时效处理，760℃，16小时，空冷。以获得所要求的组织状态和良好的综合性能