具體來(lái)說(shuō)是通過(guò)構(gòu)筑方式實(shí)現(xiàn)16mn無(wú)縫鋼管或16mn無(wú)縫鋼管基材料成形的加工方法。背景技術(shù)：16mn無(wú)縫鋼管材料是人類歷史發(fā)展中*的材料，實(shí)現(xiàn)大尺寸16mn無(wú)縫鋼管器件的低成本制造本發(fā)明涉及一種16mn無(wú)縫鋼管材料制造方法。基于其得天獨(dú)厚的廉價(jià)性、強(qiáng)韌性、耐久性等特點(diǎn)，16mn無(wú)縫鋼管在當(dāng)代材料工業(yè)中始終占據(jù)主導(dǎo)地位。經(jīng)過(guò)數(shù)千年的積累，人類已掌握一整套相當(dāng)成熟的16mn無(wú)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(jià)格低廉。
 

　　近年來(lái)出現(xiàn)的16mn無(wú)縫鋼管基復(fù)合材料結(jié)合了16mn無(wú)縫鋼管材料與非16mn無(wú)縫鋼管材料的優(yōu)點(diǎn)，具有比重小、比強(qiáng)度高等特點(diǎn)，進(jìn)一步拓寬了16mn無(wú)縫鋼管材料的應(yīng)用范圍。一些關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)?fù)合界面的結(jié)合強(qiáng)度要求較高，傳統(tǒng)的爆炸復(fù)合方式由于在常溫下壓力復(fù)合，界面上存在顯微缺陷，已難以滿足要求，需要開(kāi)發(fā)更加可靠、更加安全的新的16mn無(wú)縫鋼管復(fù)合方法。
 

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的于提供一種制備大型16mn無(wú)縫鋼管材料或復(fù)合16mn無(wú)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(guò)表面加工和清潔后，將多個(gè)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(diǎn)的鍛焊工藝，終制備優(yōu)質(zhì)大型16mn無(wú)縫鋼管器件。

　　通過(guò)不同基元間的原子擴(kuò)散使界面充分焊合而實(shí)現(xiàn)冶金連接的過(guò)程。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種16mn無(wú)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(wú)縫鋼管坯(可為鑄坯、鍛坯或軋坯)下料為尺寸，通過(guò)機(jī)械加工方式將表面加工平整，露出新鮮16mn無(wú)縫鋼管，并采用有機(jī)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(yù)制坯：將多塊基元按照使用需求進(jìn)行排列組合，堆垛成大規(guī)格長(zhǎng)方體或圓柱體，采用廉價(jià)16mn無(wú)縫鋼管板將構(gòu)筑后的坯料整體封裝成箱，并對(duì)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(yù)制坯；然后將預(yù)制坯鍛焊成毛坯：將封裝后的預(yù)制坯加熱到溫度出爐，液壓機(jī)上進(jìn)行鍛造，實(shí)施鐓粗變形、鍛間保溫的措施，使界面充分焊合，實(shí)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(jìn)一步成形，采用機(jī)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(yù)先計(jì)算好的尺寸規(guī)格裁切16mn無(wú)縫鋼管坯；第二步，加工、清洗16mn無(wú)縫鋼管坯表面；第三步，按照使用需求將多塊16mn無(wú)縫鋼管坯排列組合、堆垛；第四步，將排列后的16mn無(wú)縫鋼管坯封裝，使各接觸界面處于真空狀態(tài)；第五步，對(duì)封裝后的16mn無(wú)縫鋼管坯實(shí)施鍛前加熱；第六步，對(duì)16mn無(wú)縫鋼管坯實(shí)施(多向)鐓粗變形鍛焊；第七步，對(duì)16mn無(wú)縫鋼管坯實(shí)施保溫?cái)U(kuò)散連接；
 

　　所述的16mn無(wú)縫鋼管構(gòu)筑成形方法，*步中，裁切16mn無(wú)縫鋼管坯時(shí)，將坯料裁切成板型。準(zhǔn)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(guò)3∶1便于實(shí)施鐓粗變形。所述的16mn無(wú)縫鋼管構(gòu)筑成形方法。
 

　　第二步中，采用角磨、鋼刷打磨16mn無(wú)縫鋼管坯表面，去除氧化皮，必要時(shí)采用銑床加工表面。然后采用丙酮、酒精等有機(jī)溶劑清洗表面，保障表面高度清潔，露出新鮮16mn無(wú)縫鋼管。所述的16mn無(wú)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(wú)縫鋼管坯排列組合、堆垛成大規(guī)格長(zhǎng)方體，使邊緣對(duì)齊。排列方式可為堆垛成多層，每層包括一個(gè)基元，也可為堆垛成多層，每層包括多個(gè)基元。所述的16mn無(wú)縫鋼管構(gòu)筑成形方法。
 

　　第四步中，采用廉價(jià)16mn無(wú)縫鋼管板將構(gòu)筑后的坯料整體封裝成箱，箱體預(yù)留抽真空接口，對(duì)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(wú)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(diǎn)，單位為℃。優(yōu)選溫度為0.85Tm所述的16mn無(wú)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(jī)操作平臺(tái)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(duì)坯料進(jìn)行鐓粗；首先壓下坯料總高度的10-20%；重復(fù)此變形動(dòng)作于長(zhǎng)方體坯料的三個(gè)法線方向，直至各接觸界面均產(chǎn)生變形。
 

　　所述的16mn無(wú)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(shí)施高溫?cái)U(kuò)散，加熱溫度為0.85TmTm為材料的熔點(diǎn)，單位為℃；坯料溫度均勻后保溫時(shí)間為3至8小時(shí)，優(yōu)選時(shí)間為5小時(shí)。所述的16mn無(wú)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(guò)鍛造、軋制等壓力加工方式進(jìn)一步成形，采用機(jī)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(xué)和力學(xué)分析如下：16mn無(wú)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(shí)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(diǎn)接觸，接觸點(diǎn)之間存在大量空隙，這種空隙可以等效為孔洞。以其中一個(gè)孔洞為例，分析其在坯料鐓粗鍛造過(guò)程的演化歷程：如圖1所示，a變形開(kāi)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(zhǎng)大，微孔洞在原子擴(kuò)散作用下逐漸消失，兩塊板坯之間實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。
 

　　孔洞型缺陷的愈合過(guò)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(yīng)力應(yīng)變的作用下實(shí)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(shí)間的條件下通過(guò)擴(kuò)散、再結(jié)晶等方式實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。閉合是實(shí)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(yù)制坯，預(yù)制坯中心的應(yīng)變量遠(yuǎn)大于軋制方法，能夠保證缺陷的閉合。焊合是實(shí)現(xiàn)缺陷*愈合的關(guān)鍵，發(fā)明人前期通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)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(kāi)。同時(shí)，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(zhǎng)時(shí)間高溫?zé)崽幚聿拍?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(shí)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(guò)高溫?cái)U(kuò)散，使變形時(shí)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(gè)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(dāng)中，降低其對(duì)力學(xué)性能的危害。上述方法結(jié)合使用，可以上實(shí)現(xiàn)界面與基體的一致性。本發(fā)明突破了16mn無(wú)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(wú)縫鋼管坯構(gòu)筑成形，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：1實(shí)現(xiàn)大尺寸16mn無(wú)縫鋼管器件的均質(zhì)化制造。采用多塊體積更小的16mn無(wú)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(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)整體鑄造的大型16mn無(wú)縫鋼管坯，此基礎(chǔ)上構(gòu)筑而成的大尺寸16mn無(wú)縫鋼管器件不存在顯著的宏觀偏析。2實(shí)現(xiàn)大尺寸16mn無(wú)縫鋼管器件的致密化制造。
 

　　采用多塊體積更小的16mn無(wú)縫鋼管坯作為構(gòu)筑基元，由于凝固速度快，幾乎可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)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(shí)現(xiàn)大尺寸16mn無(wú)縫鋼管器件的純凈化制造。采用多塊體積更小的16mn無(wú)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(shí)現(xiàn)基元的純凈化，此基礎(chǔ)上構(gòu)筑而成的大尺寸16mn無(wú)縫鋼管器件純凈度高于傳統(tǒng)整體鑄坯制成的鍛件。