不銹鋼復合管與單一鋼管相比（如耐腐蝕鋼管和抗氧化鋼管等），具有一系列獨特的性能，如高的導熱性、電磁滲透率、強度極限、不大的熱膨脹性能等。這為設計和制造具有新工藝特性的裝備提供了可能。除此之外，不銹鋼復合管的應用減少了較昂貴的耐蝕鋼和抗氧化鋼的消耗，但是也使鋼管的對焊比單一高合金管更加復雜。
一、影響兩層不同材料結合的因素
在制造不銹鋼復合管時，影響兩層不同材料結合的主要因素為：
1. 結合表面的精確裝配及其實際接觸面積的大小
與結合表面的精確對正及其有效接觸面積的大小有關的是表面能、表面氧化膜，結晶取向、缺、、缺陷（如位移、晶界、各相的相對位置、顯微裂紋等）。物理化學研究表明，幾何的理想表面與物理真實的兩層接觸表面大小的比值可取1:50~1:12。
2. 金屬的化學成分
鋼中添加合金元素可降低接觸層的焊合能力。
3. 表面層和中間層的表面質量
金屬層氧化膜的成分和性能對兩層不同金屬的結合強度有著本質影響。在大氣介質中或在壓強為1.33×10-4Pa以下的真空中加熱時，其形成的氧化膜對兩層不同材料的結合質量有著不良影響。如果氧化膜很脆，并在變形時被破壞，其形成的接觸表面具有較高的表面能，因此兩層不同材料的焊合過程就較容易進行。鉻鋼和鉻鎳鋼上形成的富鉻氧化膜能使兩層不同材料的結合質量明顯變壞，可借助于電解沉積方法得到的鎳中間層來消除。
4. 結合層表面的應力狀態(tài)
在變形過程中，兩層不同金屬的接觸表面不僅明顯增大，而且接觸表面上有較高的壓應力，使結合層的焊合質量得到提高。因此，在復合管的生產中，采用擠壓法和拉拔法以及皮爾格軋制法進行變形。由于橫軋或螺旋軋制金屬在變形過程中存在切向拉應力，因此不能采用這兩種方法。
5. 塑性變形時的接觸表面和溫度
兩層不同材料結合表面的增大，對于在各層同時變形過程中的焊合具有決定性的作用。因為，其形成的接觸表面具有很大的能量，而兩層不同金屬結合的最大強度是在高溫變形時獲得的。這是因為多數(shù)金屬在高溫變形的條件下，塑性提高，且擴散也更迅速。
二、不銹鋼復合管坯料的制造方法
1. 不銹鋼復合管的生產方法
不銹鋼復合管的生產方法有多種，可以按雙層坯料制造的方法來區(qū)分，也可以按所采用的變形方法來區(qū)分。
按照兩層不同材料的結合方法，可將復合管生產分為兩類，即以雙層鑄坯、離心澆鑄和爆炸成形等非變形方法和各種變形方法。
a. 非變形法獲得復合管
為了獲得雙層鑄坯，采用下注法和在鋼錠模中合金化方法，經過澆鑄漏斗向鋼錠模內注入高度為H1的鋼A,當金屬液從外向內逐漸結晶到一定程度時，再注入高度為H2的鋼B,此時仍為液體的金屬A與金屬B溶合成（A+B)雙層成分（圖6-8)。該方法僅適用于已知金屬凝固速度，以及所需要的合成坯料的層厚時。由于鑄錠內的合金化，必須保證坯料中心可得到需要的合金成分（A+B).用該方法生產鑄造的鋼10+60雙金屬坯料效果非常好；生產的坯料可擠壓軋制成復合鋼管或復合型材。該方法也可用于生產鉆探管。
雙層金屬坯料也可用離心澆鑄的方法獲得，然后經過擠壓或皮爾格軋制加工成雙層金屬復合成品鋼管。
采用爆炸成型方法使兩層不同金屬結合時，其結合不僅是爆炸波作用的結果，也是輻射加熱的結果。
b. 變形法獲得復合管
采用變形方法使兩層金屬結合的方法有：
①. 互相插入不同材料的空心管坯組合而成的擠壓坯料（圖6-9).
②. 在實心坯熱穿孔后，放入管狀空心坯并進一步擠壓成復合管（圖6-10).擠壓組合的空心坯時，采用帶塑性心部－鋼質芯棒的雙層原始坯料擠壓具有小直徑內孔的厚壁復合管。
2. 不銹鋼復合管的熱擠壓工藝試驗
為了簡化工藝、改善復合管質量，在立式穿孔機上通過熱穿孔獲得雙金屬坯料，然后在臥式擠壓機上通過熱擠壓方法獲得雙層金屬毛管，最后在皮爾格軋管機上通過冷軋得到雙金屬復合成品鋼管的工藝試驗。
將工頻感應加熱爐加熱的坯料送入立式穿孔機的穿孔筒內，在穿孔頭的上面固定有冷態(tài)的高合金鋼厚壁管。在坯料進行穿孔時，安置在穿孔頭上部的厚壁管坯裝入被穿孔頭穿出的內孔，形成雙金屬空心坯的內層。在確定被用來形成組合坯料內層的厚壁管坯長度時，應考慮到穿孔過程中空心坯料的高度會有所增加（圖6-11),穿孔成的雙層金屬坯料再經工頻感應再加熱爐再加熱到擠壓溫度并擠壓成雙金屬復合管。用該工藝獲得的雙金屬復合管坯，大大地減少了基層和復合層之間氧化膜的形成，改善了兩層不同金屬間的結合質量。
具有耐蝕鋼內層的原始組合坯料和不銹鋼復合管的材料及尺寸配合情況見表6-7。通過擠壓可獲得規(guī)格為φ95mm×7mm和φ86mm×4mm的復合管。其中，φ95mm×7mm 鋼管在皮爾格軋機上可冷軋出規(guī)格為φ61mm×4mm、φ38mm×3mm的不銹鋼復合鋼管；ф86mm×4mm 鋼管加熱后進入13機架（微）張力定（減）徑機，減徑成規(guī)格為Φ45mm×3.5mm的不銹鋼復合鋼管。
擠壓不銹鋼管時，擠壓過程穩(wěn)定，但擠壓開始階段與穩(wěn)定階段的各層金屬流動稍有差異，致使不銹鋼復合管前端一小段上存在兩層尺寸的實際值與要求值的偏差，這是由于擠壓開始時，坯料內層金屬相對于外層金屬存在著更有力的流動的結果（圖6-12)。
3. 不銹鋼復合管變形時雙層結合表面的增加
不銹鋼復合管雙層的焊合質量在很大程度上與變形時附著表面的增加有關。把表面增加程度定義為伸長率入變形后的表面與原始表面的比值。因此，復合管外表面增加程度為：
研究結果表明，復合管內表面增加程度比外表面增加程度約大一倍；結合層表面增加程度在外表面和內表面增加程度之間，而且與變形程度并不存在線性比例關系；相同規(guī)格的雙層管坯在進行大小不同的變形時，可能得到相同的表面增加程度（例如無論是在Ax=120或Ax=240變形時，都可得到30的結合表面增加程度），這是因為復合管壁厚和直徑對結合層表面增加程度有影響。
實踐證明，在采用壓力加工方法生產不銹鋼復合管時，由于變形程度保證了原始的結合表面積至少增加了8倍，使得兩層不同材料能充分地焊合。
4. 不銹鋼復合管的內表面質量
當不銹耐酸鋼復合管與腐蝕介質接觸時，表面顯微不平度將嚴重影響到其腐蝕速度（表6-8)。
從表6-8可以看出：
a. 在相同的加工條件下，復合管表面顯微不平度強烈地取決于復合材料的力學性能，用321不銹鋼制成的復合管內層，比用0Cr17Ti的顯微不平度小很多。因此可以認為，變形抗力高的復合管比變形抗力低的表面光潔度要高。
b. 在相同的加工條件下，復合管橫向上的表面顯微不平度比縱向的大。
c. 不銹鋼復合管在皮爾格冷軋管機上冷軋后，可降低復合管的顯微不平度，同時也減小了粗糙度的離散程度。
5. 不銹鋼復合管基體材料內碳的擴散
不銹鋼復合管基體材料內碳的擴散層深度見表6-9.
從表6-9中可以看出，06Cr18Ni11Ti+35鋼復合管中碳的擴散層深度，在擠壓和冷軋后為0.07~0.10mm,鋼管在冷軋和930℃熱處理后，擴散值增大到0.12mm。05Cr17Ni13Ti+35 鋼復合管中碳的擴散層關系是類似的；06Cr18Ni11Ti+13Cr+13Cr4Mo4 復合管經皮爾格軋管機冷軋＋兩次930℃熱處理后，擴散層變得特別深。如果不形成柱狀晶組織，則在結合層表面附近擴散區(qū)域的寬度為0.4mm.由于基體材料中形成的碳化物，包括鉻和鉬的碳化物，碳向復合材料中的擴散減少。0Cr17Ti+35鋼復合管含有1%的鈦，基體材料中的擴散層非常明顯；在軋管機上冷軋和熱處理后，擴散層深度比同類的復合材料0Cr17NiTi管的要小。當在擠壓＋軋制或皮爾格軋管機上冷軋＋870℃下熱處理，則擴散層的寬度為0.30~0.38mm,同時在擴散方向上形成了定向排列的柱狀晶。
含高鈦和鉻的復合層材料熱處理時，由于合金元素使活性降低，從基體鋼中接收碳的傾向較高。
6. 不銹鋼厚壁復合管的擠壓
為了獲得小直徑的不銹鋼厚壁復合管（如內徑為10~15mm、壁厚為10mm),采用帶不固定芯棒的坯料擠壓工藝是較為理想的選擇。芯棒采用塑性的鋼質芯桿。
例如，采用1Mn18Cr12V 塑性芯棒，將φ145mm雙層金屬坯料經一次擠壓成ф26mm復合管，外層基體金屬為55CrNiMoV鋼，內部復合層金屬為1Cr24Al鋼。從擠壓后壓余的縱向和徑向截面可以看出，在變形時所有三層材料的金屬流動是對稱的（圖6-13).
采用熱擠壓工藝生產不銹鋼復合管時，鋼質芯棒也發(fā)生塑性變形，結合層表面增加程度與外表面增加程度幾乎相等。
