双金属复合管是一种快速发展的新型管材,兼具基管优良的机械性能与衬管出色的防腐、耐磨性能,具有广泛应用前景。根据界面结合方式,双金属复合管可分为冶金结合与机械结合。其中,机械结合的双金属复合管凭借其工艺的优越性和管材性能的可控性,获得了广泛关注。液压胀形是实现双金属复合管机械结合的重要技术,具有广泛的应用前景。然而,对大口径双金属管,液压胀形工艺依然存在产品界面结合强度低、优化工艺参数困难等问题。本文运用有限元模拟方法,结合弹塑性理论,从液压胀形力、管材性能与几何尺寸等方面研究双金属管界面结合强度与优化方案。(1)建立双金属复合管二维平面应力模型,采用弹塑性理论求解双金属复合管液压胀形过程的理论公式,确定了影响双金属复合管界面结合强度的主要因素:液压胀形力、基管和衬管材料的力学性能及横截面尺寸;(2)以Φ219×(6+1)mm为例,确定了液压胀形力范围,为后续研究提供了合适的参考液压胀形力;(3)研究了基管与衬管材料弹性模量、泊松比对界面结合强度的影响,并选取两组不同材料组合的管材进行计算模拟。结果表明,衬管与基管材料弹性模量差(E_i-E_o)越大,复合管界面结合强度越高;相比而言,泊松比对复合管界面结合强度影响较小,基管泊松比高于衬管泊松比时,复合管界面结合强度较高;同样几何规格的双金属复合管,材料性质对其界面结合强度影响较大。L360QS内衬Inconel825复合管的胀形力范围是19.6~26.8MPa,界面结合强度可达1.04MPa,而P110内衬TA2复合管的胀形力范围为44.5~54.7MPa,所需液压胀形力高于前者,但管间界面结合强度最高仅达0.89MPa。(4)研究了基管与衬管横截面尺寸对其界面结合强度的影响。结果表明,管间初始间隙越小,界面结合强度越高;随着衬管壁厚的增加,界面结合强度先增加后降低;基管壁厚的增加会导致界面结合强度降低。对规格为Φ508×(10~14+1.5~4)mm的系列大口径复合管液压胀形过程进行模拟结果表明,复合管口径越大,胀合所需液压胀形力越小,但界面结合强度也越低,生产中需要后续处理,进一步增强复合管界面结合强度。研究成果可为液压胀形工艺中复合管的选材、尺寸匹配与压力参数设置等提供了依据,在合适的液压胀形力范围内提高复合管界面结合强度,延长复合管服役期限,同时降低管材消耗量,降低生产成本,优化企业效益。