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世界金属导报/2011年/10月/18日/第019版

钢管型材

国内外双金属复合管研究概况

刘建彬

1双金属复合管的发展现状

双金属复合管由两种不同金属材料构成，管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合，

从而使两种材料结合成一体而制成的一种新型金属复合管材。其一般设计原则是基材满足管道设

计许用应力，复层抵抗腐蚀或磨损等。双金属复合管兼有基层和复层的所有优点，相对于整体合

金管能有效降低成本，而且在对整体合金管具有应力腐蚀开裂敏感性的氯化物和(或)酸性环境中

复合管可以提高安全性和可靠性。随着工业技术的发展，环境介质的复杂化，以及国际竞争的加

剧，许多行业对金属管材综合性能的要求越来越高，因而双金属复合管及其生产技术得到迅速发

展。

对于强腐蚀、高磨损、高工作压力环境下使用的流体管道，通常采用高品质的不锈钢或高合

金含量的无缝钢管，这类管材由于大量添加合金元素，其价格是一般普通无缝钢管的几倍或几十

倍。多年来，管材用户和生产商一直在努力寻求通过不同金属的复合，从而获得一种既能满足苛

刻的使用环境，又价廉物美的高性能复合管材。

双金属复合管能最大限度地实现材料的优势互补，节省合金元素，降低工程费用，在保证原

基管各项性能的基础上，提高了管道的耐腐蚀性、耐磨性，延长了管道的使用寿命，是纯不锈钢

管、铜管或其他耐腐蚀性合金管的替代产品。

由于复合钢管具有优良的综合性能，因此自20世纪60年代起，日、美、德、英和前苏联等

国家都很重视复合钢管的开发及使用，从生产工艺、使用性能、检验方法等方面进行了大量的研

究。目前国外双金属复合钢管的生产工艺已日趋完善，日本、美国、英国、瑞典、德国等国家处

于领先水平。复合管已经在腐蚀性较强的石油、石化企业、核工业以及医药、食品加工等领域获

得广泛认同，也可通过内层复合耐磨金属，从而满足电厂粉煤、矿山矿粉和尾矿浆输送等高磨损

工作环境的要求。而国内起步较晚，技术水平相对落后。

在国外，复合管是近10年发展较快的一种工程管道，品种、功能繁多，性能优越，形成了

比较成熟的工艺技术，并且已经投产。主要的工艺方法很多比如热轧复合方法、热挤压复合法、

铸造复合方法、爆炸焊接复合方法、组合式双金属复合管生产方法、激光包覆法等。在技术开发

方面日本后来居上。据文献报道，日本在80年代初就陆续研制和开发了多种复合工艺。其中典

型的热轧或热轧加冷成型工艺可以实现包覆材料与基材界面的冶金结合，质量优良。其产品广泛

用于石油化工、化工行业、石油及天然气工业等。

2双金属复合管制备方法的研究概况

目前双金属复合管的生产方法主要包括冷成型法、热成型法、离心铸造法、离心铝热剂法、

爆炸焊成型法、电磁成型法等等。

2.1冷成型法

冷成型制造工艺的基本特征是将预加工好的薄壁不锈钢管套入碳钢管中，然后通过机械方法

使不锈钢管紧紧贴合在碳钢管内壁上。薄壁不锈钢管有两种获得途径：一种是通过选择合适规格

的无缝不锈钢管，通过旋压的方法使之变薄，达到要求的外径和厚度；另一种是用薄的不锈钢板

或钢带在专用的制管机上用TIG焊接成直缝或螺旋缝不锈钢管。采用拉拔、胀接、旋压和滚压等

方法使不锈钢管紧紧贴合在碳钢管内壁上，其中拉拔和胀接最为常用。拉拔是取两根分别制成的

无缝钢管，将一根套在另一根外面，然后将两管通过一模具同时进行拉拔，从而实现紧密配合的

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机械结合。这种管的优点是生产工艺比较简单，价格较便宜。缺点是界面非扩散结合，只是依靠

对外层进行的冷加工来获得紧密配合，因此冷加工复合管如果遭遇高温就有分层倾向，复合管会

因应力释放而失效。这就限制了冷加工管的使用环境和应用领域。胀接分机械胀接和液压胀接两

种。机械胀接是目前生产不锈钢复合管的一种主要方法，它是利用滚胀芯轴回转挤压使复合管内

管发生塑性变形，外管发生弹性变形，从而使复合管的外管对内管产生接触压力，以达到复合管

内外壁的紧密贴合。液压胀接原理与机械胀接相同，只是用管内高压水施压代替滚胀芯轴回转挤

压。机械胀接时胀接力大小难以确定，易发生欠胀或过胀，且多次滚胀易造成衬里开裂。液压胀

接时胀接力均匀且大小可进行计算，因此更具优越性。两种胀接法的共同缺点是内外层只是机械

结合，和拉拔成型一样，在高温环境下会因应力松弛