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国内外双金属复合管的种类、制备及应用
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复合钢管的两种单层材料的组合方式完全取决于使用要求及其环境特征,基本原则是:作为基层钢管,它应具有较高的强度和刚性,价格便宜,工艺性能好;作为覆层则应具有抗环境介质的腐蚀或者抗磨损能力,该覆层可以复合在基层管的内层(内复合管),也可以复合在其外层(外复合管)。
  复合钢管产品按使用性质可分为化工用液体气体用管、石油天然气输送管及油井用复合管、锅炉用复合管、废物焚烧炉用复合管、热交换器用复合管、耐磨损用复合管、耐腐蚀结构用复合管以及建筑装潢用复合管等。其主要应用领域如下:
  3.1石油天然气输送管及油井复合钢管
  由于石油天然气中含有大量H2S、CO2、Cl-等腐蚀介质,因此所用管材的特点是除了应具有较高的强度和刚度外,还应具有耐上述介质腐蚀的能力。能耐这些介质腐蚀的材料是不锈钢,Inconel625、Inconel825等镍基合金。因此作为石油天然气输送管道及油井用复合钢管,通常选用上述材料作为内层管,以保证该管道的耐腐蚀性能,而外层材料通常为API5L-X42、-X50、-X60、-X70、ASTM-A106GB、A335-P22等材料,以保证该管道的强度。由这两类材料组合成的复合钢管亦适用于开发地热用的取水管道。日、美等国对有关复合钢管用作石油天然气输送管道进行过大量研究,美国石油协会(API)已制订出管线用复合钢管的标准,编号为5LD。复合钢管于1991年投入使用,用量逐年扩大。
  主要品种有:常规管线钢与耐腐蚀不锈钢或合金的复合管;如油井管:CrMo钢与超级13Cr、G3、825和C028等复合油井管;集输管线:16MnV或X70与各类不锈钢,825、028等镍基合金的复合管道。
  3.2锅炉用复合钢管
  在火力发电方面,日本、美国、欧洲等正在开发超高温超高压锅炉(即USC锅炉)。由于超超锅炉产生的是高温高压蒸汽,因此用于这种锅炉过热器的钢管应具有耐650℃、35MPa蒸汽条件下的高温强度,优良的外表面耐高温腐蚀能力和内表面耐水蒸汽氧化性能等特性。为此,日本住友金属公司用SUS310S、35Cr-55Ni、40Cr-55Ni材料作外层基管,用17-14CuMo和Alloy800H等材料作内层管,以冶金结合方法开发出超超临界锅炉过热器用新型复合钢管。该复合钢管通过了按JIS3463(1984)标准进行的压扁、扩口和弯曲试验,以及高温强度、蠕变断裂、时效、冲击等高温特性试验、耐硫酸腐蚀试验、焊接性能等一系列试验。因此认为这种钢管在超超临界锅炉过热器上应用是适宜的,能提高使用寿命和降低造价。
  瑞典Sandvik钢铁公司开发成功由碳钢作内层,耐蚀性好的Sanicro28钢(27%Cr、31%Ni、3.5%Mo的奥氏体超低碳不锈钢)作外层基管,通过冶金结合制成复合钢管,在锅炉结构设计上无需任何变更,就可直接使用。
  3.3化工液化气体管道用复合钢管
  除了应具备特殊的耐介质腐蚀外,它还应具有较高的强度和刚度,因此这类覆合钢管用的基层材料通常是碳素钢、低合金钢或耐蚀钢,而它的覆层根据耐蚀介质的不同可选用不锈钢、铜及其合金,以及铌、钽和钛等。例如石油化工用冷凝器管、净化用冷凝器,石油精炼用高温冷凝器和高温反应气体冷却