具體來說是通過構(gòu)筑方式實現(xiàn)16mn無縫鋼管或16mn無縫鋼管基材料成形的加工方法。背景技術(shù)：16mn無縫鋼管材料是人類歷史發(fā)展中*的材料，實現(xiàn)大尺寸16mn無縫鋼管器件的低成本制造本發(fā)明涉及一種16mn無縫鋼管材料制造方法?；谄涞锰飒毢竦牧畠r性、強韌性、耐久性等特點，16mn無縫鋼管在當代材料工業(yè)中始終占據(jù)主導地位。經(jīng)過數(shù)千年的積累，人類已掌握一整套相當成熟的16mn無縫鋼管材料生產(chǎn)技術(shù)，例如傳統(tǒng)的鋼鐵生產(chǎn)歷經(jīng)冶煉、澆鑄、壓力加工和熱處理工序，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，價格低廉。
 

　　近年來出現(xiàn)的16mn無縫鋼管基復合材料結(jié)合了16mn無縫鋼管材料與非16mn無縫鋼管材料的優(yōu)點，具有比重小、比強度高等特點，進一步拓寬了16mn無縫鋼管材料的應用范圍。一些關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)秃辖缑娴慕Y(jié)合強度要求較高，傳統(tǒng)的爆炸復合方式由于在常溫下壓力復合，界面上存在顯微缺陷，已難以滿足要求，需要開發(fā)更加可靠、更加安全的新的16mn無縫鋼管復合方法。
 

　　技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的于提供一種制備大型16mn無縫鋼管材料或復合16mn無縫鋼管材料的構(gòu)筑成形方法，以鑄坯、鍛坯、軋坯等為基元，通過表面加工和清潔后，將多個基元封裝在一起，并使界面內(nèi)部保持高真空狀態(tài)，然后施加以鐓粗變形、鍛間保溫、多向鍛造為特點的鍛焊工藝，終制備優(yōu)質(zhì)大型16mn無縫鋼管器件。

　　通過不同基元間的原子擴散使界面充分焊合而實現(xiàn)冶金連接的過程。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種16mn無縫鋼管構(gòu)筑成形方法，包括如下步驟：首先制備基元：將多塊小規(guī)格16mn無縫鋼管坯(可為鑄坯、鍛坯或軋坯)下料為尺寸，通過機械加工方式將表面加工平整，露出新鮮16mn無縫鋼管，并采用有機溶劑清洗潔凈，處理后的坯料稱之為基元；然后將基元構(gòu)筑、封焊成預制坯：將多塊基元按照使用需求進行排列組合，堆垛成大規(guī)格長方體或圓柱體，采用廉價16mn無縫鋼管板將構(gòu)筑后的坯料整體封裝成箱，并對箱內(nèi)抽真空處理；或采用真空焊接方式分別將各基元間的界面封裝；q355b方管封裝后的坯料稱之為預制坯；然后將預制坯鍛焊成毛坯：將封裝后的預制坯加熱到溫度出爐，液壓機上進行鍛造，實施鐓粗變形、鍛間保溫的措施，使界面充分焊合，實現(xiàn)冶金連接，成為一體化的毛坯；后成形為器件：將毛坯采用鍛造、軋制等壓力加工方式進一步成形，采用機加工方式精確成形為終規(guī)格尺寸。該方法的具體步驟如下：*步，按照預先計算好的尺寸規(guī)格裁切16mn無縫鋼管坯；第二步，加工、清洗16mn無縫鋼管坯表面；第三步，按照使用需求將多塊16mn無縫鋼管坯排列組合、堆垛；第四步，將排列后的16mn無縫鋼管坯封裝，使各接觸界面處于真空狀態(tài)；第五步，對封裝后的16mn無縫鋼管坯實施鍛前加熱；第六步，對16mn無縫鋼管坯實施(多向)鐓粗變形鍛焊；第七步，對16mn無縫鋼管坯實施保溫擴散連接；
 

　　所述的16mn無縫鋼管構(gòu)筑成形方法，*步中，裁切16mn無縫鋼管坯時，將坯料裁切成板型。準備合適數(shù)量裁切后的板坯，使其疊加之后總高度與寬度/厚度的比例不超過3∶1便于實施鐓粗變形。所述的16mn無縫鋼管構(gòu)筑成形方法。
 

　　第二步中，采用角磨、鋼刷打磨16mn無縫鋼管坯表面，去除氧化皮，必要時采用銑床加工表面。然后采用丙酮、酒精等有機溶劑清洗表面，保障表面高度清潔，露出新鮮16mn無縫鋼管。所述的16mn無縫鋼管構(gòu)筑成形方法。
 

　　第三步中，按照使用需求，將多塊16mn無縫鋼管坯排列組合、堆垛成大規(guī)格長方體，使邊緣對齊。排列方式可為堆垛成多層，每層包括一個基元，也可為堆垛成多層，每層包括多個基元。所述的16mn無縫鋼管構(gòu)筑成形方法。
 

　　第四步中，采用廉價16mn無縫鋼管板將構(gòu)筑后的坯料整體封裝成箱，箱體預留抽真空接口，對箱內(nèi)抽真空處理后再封堵接口；或?qū)⒍讯夂蟮呐髁险w放入真空室內(nèi)，再采用真空焊接方式分別將各基元間的界面封裝，封裝界面的焊接深度為1050mm所述的16mn無縫鋼管構(gòu)筑成形方法。
 

　　第五步中，將焊接完成的坯料送入加熱爐加熱，加熱溫度為0.8至0.9TmTm為材料的熔點，單位為℃。優(yōu)選溫度為0.85Tm所述的16mn無縫鋼管構(gòu)筑成形方法。
 

　　第六步中，將加熱后的坯料水平放置于鍛壓機操作平臺上，使*變形方向垂直于坯料內(nèi)界面多的方向；采用鐓粗板對坯料進行鐓粗；首先壓下坯料總高度的10-20%；重復此變形動作于長方體坯料的三個法線方向，直至各接觸界面均產(chǎn)生變形。
 

　　所述的16mn無縫鋼管構(gòu)筑成形方法，第七步中，將鐓粗后的坯料送回加熱爐加熱，實施高溫擴散，加熱溫度為0.85TmTm為材料的熔點，單位為℃；坯料溫度均勻后保溫時間為3至8小時，優(yōu)選時間為5小時。所述的16mn無縫鋼管構(gòu)筑成形方法，第八步中，將鍛焊成一體的坯料通過鍛造、軋制等壓力加工方式進一步成形，采用機加工方式精確成形為終規(guī)格尺寸。
 

　　本發(fā)明的物理冶金學和力學分析如下：16mn無縫鋼管坯疊加、封焊邊緣之后，雖然在宏觀上界面兩側(cè)的板接觸在一起，實際上由于板坯表面存在一定的粗糙度，微觀上兩塊板之間是多點接觸，接觸點之間存在大量空隙，這種空隙可以等效為孔洞。以其中一個孔洞為例，分析其在坯料鐓粗鍛造過程的演化歷程：如圖1所示，a變形開始階段，孔洞被壓扁，晶粒發(fā)生畸變；b孔洞宏觀上閉合，形成裂紋狀缺陷，基體發(fā)生再結(jié)晶；c裂紋缺陷失穩(wěn)分解為圓柱體或球狀微孔洞；d晶界遷移、晶粒長大，微孔洞在原子擴散作用下逐漸消失，兩塊板坯之間實現(xiàn)冶金結(jié)合。
 

　　孔洞型缺陷的愈合過程包括孔洞的閉合與閉合表面的焊合：閉合是指孔洞表面在應力應變的作用下實現(xiàn)物理接觸，焊合是指閉合表面在一定溫度、接觸壓力以及保溫時間的條件下通過擴散、再結(jié)晶等方式實現(xiàn)冶金結(jié)合。閉合是實現(xiàn)焊合的前提，采用鍛造方式加工真空疊焊或真空封箱后的預制坯，預制坯中心的應變量遠大于軋制方法，能夠保證缺陷的閉合。焊合是實現(xiàn)缺陷*愈合的關(guān)鍵，發(fā)明人前期通過系統(tǒng)的實驗研究，發(fā)現(xiàn)顯微尺度上一些缺陷雖然已經(jīng)閉合，但尚未焊合，外力作用下極易重新張開。同時，剛剛焊合的界面成分、組織與基體存在較大差異，形成“結(jié)合帶”這種“瘢痕”組織需變形后長時間高溫熱處理才能*消除?；谏鲜隹紤]，本發(fā)明提出了鍛間保溫”和“多向鍛造”方法實現(xiàn)界面的愈合和成分、組織的均勻化。
 

　　鍛間保溫”可以保障通過高溫擴散，使變形時微觀上仍存在顯微孔洞*愈合；多向鍛造”可以保障焊合界面在多個方向上均發(fā)生大變形，使界面上殘留的氧化膜盡可能地分散到基體當中，降低其對力學性能的危害。上述方法結(jié)合使用，可以上實現(xiàn)界面與基體的一致性。本發(fā)明突破了16mn無縫鋼管器件的母材只能比其更大的傳統(tǒng)思維，使用品質(zhì)更優(yōu)、成本更低的小型16mn無縫鋼管坯構(gòu)筑成形，具有如下的優(yōu)點和有益效果：1實現(xiàn)大尺寸16mn無縫鋼管器件的均質(zhì)化制造。采用多塊體積更小的16mn無縫鋼管坯作為構(gòu)筑基元，由于凝固速度快，因此其成分均勻性遠遠好于傳統(tǒng)整體鑄造的大型16mn無縫鋼管坯，此基礎(chǔ)上構(gòu)筑而成的大尺寸16mn無縫鋼管器件不存在顯著的宏觀偏析。2實現(xiàn)大尺寸16mn無縫鋼管器件的致密化制造。
 

　　采用多塊體積更小的16mn無縫鋼管坯作為構(gòu)筑基元，由于凝固速度快，幾乎可以實現(xiàn)同時凝固，因此坯料內(nèi)部集中的縮孔疏松少。焊合界面經(jīng)變形、保溫和多向鍛造后，致密性高于傳統(tǒng)整體鑄坯制成的鍛件。3實現(xiàn)大尺寸16mn無縫鋼管器件的純凈化制造。采用多塊體積更小的16mn無縫鋼管坯作為構(gòu)筑基元，由于制備成本、難度低，因此可采用各種靈活的精煉方法實現(xiàn)基元的純凈化，此基礎(chǔ)上構(gòu)筑而成的大尺寸16mn無縫鋼管器件純凈度高于傳統(tǒng)整體鑄坯制成的鍛件。