Биметаллические трубы имеют отличные технические характеристики при использовании в конструкциях, работающих при высокой нагрузке и степени износа, в коррозионных средах, а также они более экономичны, чем их аналоги из нержавеющей стали.
Именно поэтому за рубежом такие трубы приобретают все большую популярность — при производстве теплообменников, конденсаторов, деталей трубопроводов, аппаратов химической, нефтяной и газовой промышленности, запчастей бурового оборудования, оборудования теплоснабжения, пищевой и холодильной промышленности и в других отраслях.
Биметаллические трубы состоят из двух различных материалов: обычно внутренний слой выполняется из коррозионностойких металлов (медь, алюминий, латунь, титан, бронза, цирконий и др.), а наружный — из более прочных (нержавеющая сталь, углеродистая сталь, титан). Внутренний слой обеспечивает устойчивость против общей, язвенной и питтинговой коррозии.
Возможно изготовление биметаллических труб с любой комбинации металлов. В результате можно получить биметаллы с различными свойствами, обладающие как прочностью стали, так и дополнительными функциями плакирующего слоя (коррозионностойкость, износостойкость, теплопроводность и другие).
Процесс коррозии биметаллов имеет свою специфическую природу. Когда два контактирующих металла с различными потенциалами погружены в агрессивную электролитическую среду, возникает «гальваническая» коррозия. Анод, более активный металл, растворяется быстрее, чем катод. На катоде коррозия вообще может быть подавлена. Такая коррозия возникает на срезе биметаллического композита. Что же касается замкнутой поверхности, покрытой плакирующим слоем, то коррозионная стойкость определяется свойствами самого покрытия.
Цветные металлы не содержат железо, а значит, не подвергаются коррозии. Окисная пленка на поверхности цветных металлов предохраняет их от дальнейшего разрушения под воздействием окружающей среды. Поэтому важно качественное нанесение плакирующего слоя и его сплошность. Благодаря особенностям технологии, отслоение биметаллических труб в процессе эксплуатации невозможно. По этой же причине такие трубы не имеют интереса для похитителей цветных металлов.
Наружные плакирующие слои нержавеющей стали по обычной углеродистой могут использоваться для создания уличных, декоративных и в то же время долговечных элементов — поручней, перил лестниц, турникетов, мачт, элементов мебели и т. д.
Сортамент биметаллических труб может быть самым разнообразным — диаметр от 2 до 650 мм, толщина наносимого слоя — 0,05 до 50 мм. Биметаллические трубы могут изготавливаться в виде квадратного, треугольного, прямоугольного, овального профиля, со спиральными или продольными ребрами, многоканальными, капиллярными, гофрированными, витыми.
Срок службы биметаллических изделий на порядок дольше, чем из углеродистых или легированных сталей. К примеру, применение биметаллических втулок «сталь-чугун» для буровых насосов позволяет увеличить их наработку с 200 часов до 700 и даже до 1000 часов безотказной работы. А применение биметаллических труб для транспортировки углеводородов повышает срок службы трубопроводов до 5 раз.
Методы изготовления биметаллических труб могут быть различными:
1. Центробежное литье. Это наиболее простой и в то же время неэкономичный способ. Используется для получения толстостенных биметаллических заготовок (15-50 мм), толщина плакирующего слоя также получается большой — 15...30% от основного металла. Холоднодеформированные тонкостенные биметаллические трубы таким способом изготовить невозможно.
2. Диффузионная сварка при помощи раздачи парогазовыми смесями. В этом случае трубу с плакирующим слоем меньшего диаметра вставляют в основную трубу и прокатывают вместе волочением. Затем полученный полуфабрикат разогревается в печи, герметично закрывается и во внутреннюю полость подают воздух и горючее. В результате повышенного давления при сгорании топлива происходит совместная пластическая деформация двух слоев.
Возможно прокатывание и без воздействия парогазовой смеси. При диффузионной сварке можно получить биметаллические трубы диаметром 18 — 159 мм и толщиной стенки 1,3 — 15 мм. Этот способ характеризуются высокой производительностью, прочной сваркой, низкими энергозатратами.
3. Сварка взрывом. Это очень перспективная и относительно новая технология получения биметаллических труб. При обработке внутренних поверхностей плакируемую трубу помещают в массивную матрицу. Внутрь трубы с небольшим зазором устанавливают плакирующую трубу с зарядом взрывчатого вещества.
Для плакирования крупногабаритных труб применяют вместо матрицы дополнительный заряд, на наружной поверхности плакируемой трубы и взрываемый одновременно с внутренним. Граница «сварки» двух металлов выглядит волнообразно. После проведения сварки взрывом заготовки подвергаются термообработке для снятия остаточных напряжений. Толщина плакирующего слоя — 1...25 мм. По эксплуатационным характеристикам трубы превосходят свойства биметаллических заготовок, полученных другим способом.
4. Производство биметаллических труб с наружным покрытием проводится более традиционными способами: газотермическим напылением, электродуговой наплавкой, плазменным напылением.
В условиях эксплуатации при высоких давлениях и агрессивных средах, биметаллические трубы приносят значительную экономическую выгоду и имеют эксплуатационные свойства намного выше, по сравнению с трубами из нержавеющих сталей или монометаллических труб из дефицитных дорогостоящих материалов.
