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。
镍基合金在碳钢与不锈钢焊接中的应用
在电力、石油化工等行业中，异种钢的焊接应用越来越广泛，异种钢焊接接头的服役条件也日益苛刻，如何保证异种钢焊接接头的质量显得尤为重要。在实际生产应用中，以珠光体型低碳钢和奥氏体不锈钢的异种钢焊接最为常见。珠光体型低碳钢和奥氏体不锈钢的金属组织和化学成分各不相同，焊接性也比较复杂，焊接时易出现问题。有用户规定碳钢和不锈钢焊接的焊接材料必须采用镍基合金，不允许使用之前通常采用的309型（Cr25-Ni13）焊接材料。
为此，科研人员进行了镍基合金用于碳钢SA106 Gr.B和不锈钢SA312 TP304L焊接的工艺试验，以确定合适的焊接工艺参数，用于指导实际生产。
采用规格Φ168.3mm×7.11mm，长150mm的无缝钢管对焊，每根管子一侧开单边30°坡口。采用钨极氩气保护焊（GTAW），焊接材料选用镍基合金Inco82（AWS牌号为ERNiCr-3）。
焊接前要打磨清理坡口面及两侧20mm范围内的油污、铁锈及氧化皮等，直至露出金属光泽，要保证装配质量。由于焊丝合金含量高，为防止焊缝根部氧化，打底焊接时管子内部要充氩气保护。焊接打底时，第·1一层和第二层都要进行充氩保护。采用多层多道焊，要注意层间清理，防止出现焊接缺陷。
对焊接后的试件进行射线检测，合格后取样进行力学性能试验和金相组织分析。力学性能试验测得试件拉伸强度为565MPa、532MPa，在碳钢热影响区断裂，侧弯（4个试样、α=180°）试验合格。V型缺口-20℃冲击功Akv分别为焊缝62、60、60J，热影响区46、67、55J（碳钢）和118、96、104J（不锈钢）。可以看出，使用镍基合金ERNiCr-3焊接的焊接接头的力学性能均满足NB/T 47014-2011《承压设备焊接工艺评定》要求，焊缝的强度、韧性均符合要求。观察发现异种钢焊接接头试样焊缝金相组织为奥氏体化的合金化合物，组织致密均匀。
过去通常采用309型焊接材料焊接碳钢和不锈钢异种钢接头，这种接头在长时间高温作用下，会造成碳的迁移，严重影响接头的力学性能。试验结果表明，采用镍基合金焊接材料，减少了高温下碳的迁移，可防止增碳层、脱碳层及脆化过渡层的形成，保证长时间高温工作条件下接头的性能。采用镍基合金进行异种钢接头焊接，得到的焊接接头外观成型良好。对焊接接头进行100%射线检测，没有发现气孔、未焊透及未熔合等焊接缺陷，焊接接头力学性能满足使用要求。
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
