專利名稱：一種ta18厚壁管材的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有色金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種石油行業(yè)用TA18厚壁管材的制備方法。
背景技術(shù)：
TA18鈦合金是美國(guó)于20世紀(jì)60年代末研制出的一種近α的α + β型鈦合金，名義成分為Ti-3Al-2. 5V。該合金不僅具有良好的室溫、高溫力學(xué)性能和耐蝕性能，而且具有優(yōu)異的冷熱加工工藝性能、成形性和焊接性能。該合金優(yōu)異的綜合性能使其在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)液壓和燃油管路系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，并且在石油、醫(yī)療以及體育休閑領(lǐng)域也有大量的使用。國(guó)內(nèi)于20世紀(jì)70年代中期開始進(jìn)行Ti-3A1_2. 5V合金研究，目前已在材料的化學(xué)成分、性能控制等方面具備了比較成熟的技術(shù)，并具有一定的生產(chǎn)能力。但是普遍采用通過兩輥冷軋和三輥冷軋的方式生產(chǎn)這種合金管材，雖然周期式冷軋管工藝具有獨(dú)特的工藝特點(diǎn)和靈活的生產(chǎn)方式，在生產(chǎn)特大口徑、特薄壁、高表面質(zhì)量以及高強(qiáng)低塑無縫管等方面具有其他制管工藝不可替代的地位，但是相對(duì)于生產(chǎn)TA18厚壁管上述的生產(chǎn)方式存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、表面質(zhì)量不均一和產(chǎn)品直線度難保障的缺點(diǎn)。石油行業(yè)用TA18厚壁管(Φ35 48X2. 5 5)要求其內(nèi)外表面質(zhì)量均一,尤其是直線度要求高(O. 3 lmm/m)，力學(xué)性能滿足普通標(biāo)準(zhǔn)要求即可(抗拉強(qiáng)度> 621MPa，屈服強(qiáng)度≥517MPa，延伸率≥15%)。下面提供的幾個(gè)專利技術(shù)均是用來制備厚壁管材，它們存在或工藝繁瑣，或工藝要求高等缺陷。中國(guó)專利CN 1718798 A公開了高性能鈦合金管配方及工藝，該方法鈦合金管的配方，Al,2. 5-3. 5wt%, V、2. 0-3. 0wt%的，余量為Ti，冷加工制造鈦及鈦合金管的方法，經(jīng)350°C至600°C的溫度范圍在O. 5-2小時(shí)的處理并經(jīng)退火后進(jìn)行精軋，軋制后經(jīng)300°C至400°C的溫度在O. 5-1小時(shí)的范圍內(nèi)退火用以消除應(yīng)力。該發(fā)明的配方比較簡(jiǎn)單而且用本發(fā)明的加工條件下性能可靠，二次退后均只需要較低的處理溫度，能耗低。而且用精軋工藝產(chǎn)品的精度高。其抗拉彈性極限強(qiáng)度為較大，且其彈性變形能力為15%以上。該專利中沒有明確具體的軋制工藝，表面處理方法和熱矯直技術(shù)。中國(guó)專利CN 101451631 A公開了石油探測(cè)專用鈦合金管及其制備工藝，本發(fā)明屬于石油勘探裝備技術(shù)領(lǐng)域中的石油探測(cè)專用管材。它是用金屬鈦中添加金屬鋁和金屬釩制成的鈦合金制成管材。該發(fā)明鈦合金是按照如下步驟制成鈦合金管材的(1)軋制首先將原始坯料通過擠壓機(jī)擠壓或者斜軋穿孔加工成管坯，然后通過砂輪機(jī)修磨掉表面的毛刺裂紋，通過深孔車床將內(nèi)孔的裂紋去除，通過2次以上的軋制成型；(2)在步驟(I)中變形量大于10%時(shí)退火，修磨，退火溫度560-640度，保溫2-4小時(shí)，室溫出爐。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是鈦合金管材無磁性、耐腐蝕、耐高壓并且強(qiáng)度高，延長(zhǎng)了使用壽命，通過本發(fā)明加工的鈦合金管能更高的完成設(shè)計(jì)要求。該專利中沒有明確具體的軋制工藝和熱矯直技術(shù)。
中國(guó)專利CN 102389900 A公開了一種TA18航空鈦管的高精度加工方法，該方法為一、對(duì)TA18管坯進(jìn)行矯直處理；二、在管坯內(nèi)壁均勻涂抹氯化石蠟-52裝入第一芯棒軋制成所需尺寸的半成品管材；三、將半成品管材中的第一芯棒取出，涂抹氯化石蠟-52后裝入第二芯棒軋制成所需尺寸的管材；四、重復(fù)步驟三I 8次，得到TA18航空鈦管。該技術(shù)工藝繁瑣，尤其是軋制工藝。中國(guó)專利CN 101837386 A公開了一種鈦合金厚壁管的制造方法，該方法是一種鈦合金厚壁管的制造方法，適用于Ti-6A1-4V鈦合金厚壁管的熱拉伸制造，其特點(diǎn)包括有以下步驟(I)坯料準(zhǔn)備；(2)管坯加熱；(3)熱拉伸；(4)熱扒皮；(5)熱矯直；(6)磨去表面氧化膜；(7)定尺下料；(8)拋光，得到合格的產(chǎn)品。本發(fā)明采用新的熱拉伸工藝生產(chǎn)Ti-6A1-4V鈦合金厚壁管，克服了傳統(tǒng)鉆孔法的缺點(diǎn)，具有效率高、質(zhì)量好、成材率高的特中國(guó)專利CN 102240890 A公開了一種厚壁鈦管的制造方法，該方法首先制備鑄錠；將鑄錠鍛造、加工后擠壓成管坯，再酸洗；對(duì)酸洗后的管坯進(jìn)行軋制，每軋制完一次對(duì)軋制后的管坯依次進(jìn)行除油處理和再結(jié)晶退火處理；再對(duì)經(jīng)軋制后的管坯進(jìn)行一次軋制得到成品管材；最后將成品管材進(jìn)行退火處理后酸洗去除內(nèi)、外表面的氧化皮，得到Gr. 3厚壁鈦管。該專利中沒有明確具體的表面處理方法和熱矯直技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可有效提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量，保證產(chǎn)品的直線度，縮短生產(chǎn)周期的TA18厚壁管材的制備方法。本發(fā)明采取下述技術(shù)方案
一種TA18厚壁管材的制備方法，其工藝過程包括鑄錠鑄造、鍛造、管坯制備、表面處理、軋制和和矯直，其特征是所述軋制采用兩輥冷軋方式。上述冷軋過程中，控制軋制速度為10 60次/分鐘，軋制送進(jìn)量為2 8mm，每一道次變形量為20 50%，總加工率為30 70%。上述冷軋過程中，開坯I 一 3道次直接冷壓成成品。上述管坯制備采用擠壓方法或斜軋穿孔方法。所述擠壓方法中擠壓溫度為700 850°C，保溫I 3小時(shí)。所述斜軋穿孔方法管坯斜軋穿孔中頻加熱溫度為750 950°C，保溫10 30分鐘。上述表面處理時(shí)管還內(nèi)表面米用鍵孔處理,I!孔量O. 2 I. 5mm,外表面米用機(jī)械拋光的方式，磨拋量O. I O. 3mm。上述矯直采用熱矯直，加熱溫度為500 600°C。在冷軋之前及成品TA18厚壁管材獲得后，均要進(jìn)行真空退火熱處理，退火溫度為600 8000C，保溫I 2小時(shí)，真空度不低于I X IO-IPa0本發(fā)明技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果和優(yōu)點(diǎn)
(I)通過采用兩輥冷軋的生產(chǎn)方式，管坯經(jīng)過I 3次兩輥冷軋直接得到成品。(2)通過采取內(nèi)表面鏜孔、外表面磨拋的方式達(dá)到提高表面質(zhì)量的目的。(3)通過采取熱矯直的方式保證了產(chǎn)品的直線度。
4
綜上所述，本發(fā)明可大大縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量，并保證了產(chǎn)品的直線度。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，僅作為對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，不作為對(duì)本發(fā)明的限制，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明思路的前提下，所作出的部分改進(jìn)或變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。(I)鑄錠制備采用海綿鈦和鋁釩合金按照(2. O彡Al彡3. 5%，I. 5彡V彡3. 0%，C彡O. 08%, N彡O. 05%, H彡O. 015%, O彡O. 12%, Fe ( O. 25%，余量為Ti)的配比進(jìn)行配料和壓制電極塊，電極塊進(jìn)行組合焊接制備一次電極，然后進(jìn)行兩到三次真空自耗電弧熔煉制備出鑄徒。(2)鍛造通過(I)得到的Φ600πιπι鑄錠，經(jīng)過三火次(880 1100°C/2 6h)鍛造至Φ 220mm或Φ 180mm棒還。(3)管坯制備采用擠壓方法或斜軋穿孔方法進(jìn)行管坯制備。擠壓前首先要對(duì)棒坯扒皮鉆孔并進(jìn)行表面涂層和包覆銅皮處理(外表面采用Imm厚度的銅皮卷焊，內(nèi)表面采用I. 5mm厚度的銅管)。補(bǔ)充擠壓溫度為700 850°C，保溫I 3小時(shí)；斜軋法中管坯斜軋穿孔中頻加熱溫度為750 950°C，保溫10 30分鐘。(4)表面處理對(duì)熱加工管坯需進(jìn)行酸洗和水洗或者堿洗、酸洗和水洗除去表面涂層或表面氧化皮(在HF =H2SO4 =HNO3 =H2O=L 5 2. 5 20 34 39 :100 (體積比)混合液中，浸泡I 3小時(shí))，再進(jìn)行表面扒皮(機(jī)械扒皮或手工刮料)，內(nèi)表面采用鏜孔處理，鏜孔量
O.2 I. 5mm,成品外表面米用機(jī)械拋光的方式,磨拋量O. I O. 3mm。(5)軋制軋制前采用真空熱處理(退火溫度600 750°C，保溫時(shí)間I小時(shí)，不低于I X IO-IPa)和(4)處理后直接進(jìn)行軋制，采用兩輥冷軋開坯一至三道次直接軋制成品。管坯或半成品管內(nèi)表面使用氯化石蠟、外表面使用機(jī)油和石蠟混合液進(jìn)行潤(rùn)滑，軋制速度為10 60次/分鐘，軋制送進(jìn)量為2 8mm，每一道次變形量為20 50%，總加工率為30 70%ο(5)熱矯直對(duì)于中間和成品熱處理的管子都要進(jìn)行熱矯直，加熱溫度為500 600。。。(6)除油處理對(duì)于冷軋后進(jìn)行真空熱處理的管材需要進(jìn)行除油處理，先進(jìn)行超聲波清洗除油或除油劑進(jìn)行清洗，然后采用酸洗(HF =HNO3 H20=5 12 45 60 :100(體積比)混合液中，浸泡3 lOmin)、水洗和烘干處理。(7)中間和成品熱處理中間軟化和成品熱處理均采用真空退火熱處理，退火溫度為600 800°C，保溫I 2小時(shí)，真空度不低于IX KT1Pa,經(jīng)過中間退火的產(chǎn)品可以繼續(xù)進(jìn)行軋制，經(jīng)過成品退火的產(chǎn)品直接成為產(chǎn)成品，或經(jīng)過酸洗和水洗后成為產(chǎn)成品。
權(quán)利要求
1.一種TA18厚壁管材的制備方法，其工藝過程包括鑄錠鑄造、鍛造、管坯制備、表面處理、軋制和和矯直，其特征是所述軋制采用兩輥冷軋方式。
2.按照權(quán)利要求I所述的TA18厚壁管材的制備方法，其特征是上述冷軋過程中，控制軋制速度為10 60次/分鐘，軋制送進(jìn)量為2 8mm，每一道次變形量為20 50%，總加工率為30 70%ο
3.按照權(quán)利要求I或2所述的TA18厚壁管材的制備方法，其特征是上述冷軋過程中，開還1—3道次直接冷壓成成品。
4.按照權(quán)利要求I所述的TA18厚壁管材的制備方法，其特征是上述管坯制備采用擠壓方法或斜軋穿孔方法。
5.按照權(quán)利要求4所述的TA18厚壁管材的制備方法，其特征是所述擠壓方法中擠壓溫度為700 850°C，保溫I 3小時(shí)。
6.按照權(quán)利要求4所述的TA18厚壁管材的制備方法，其特征是所述斜軋穿孔方法管坯斜軋穿孔中頻加熱溫度為750 950°C，保溫10 30分鐘。
7.按照權(quán)利要求I所述的TA18厚壁管材的制備方法，其特征是上述表面處理時(shí)管還內(nèi)表面米用鍵孔處理，鍵孔量O. 2 I. 5mm,外表面米用機(jī)械拋光的方式,磨拋量O. I O.3mmο
8.按照權(quán)利要求I所述的TA18厚壁管材的制備方法，其特征是上述矯直采用熱矯直，加熱溫度為500 600°C。
9.按照權(quán)利要求I所述的TA18厚壁管材的制備方法，其特征是在冷軋之前及成品TA18厚壁管材獲得后，均要進(jìn)行真空退火熱處理，退火溫度為600 800°C，保溫I 2小時(shí)，真空度不低于IXlO-1Pa1全文摘要
本發(fā)明涉及一種TA18厚壁管材的制備方法，其工藝過程包括鑄錠鑄造、鍛造、管坯制備、表面處理、軋制和矯直，其特征是所述軋制采用兩輥冷軋方式。本發(fā)明(1)通過采用兩輥冷軋的生產(chǎn)方式，管坯經(jīng)過1～3次兩輥冷軋直接得到成品；(2)通過采取內(nèi)表面鏜孔、外表面磨拋的方式達(dá)到提高表面質(zhì)量的目的；(3)通過采取熱矯直的方式保證了產(chǎn)品的直線度。本發(fā)明可大大縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量，并保證了產(chǎn)品的直線度。
文檔編號(hào)B21C37/06GK102909237SQ20121047765
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者李永林, 朱寶輝, 劉守田, 劉彥昌, 任麗萍, 王培軍, 韓寶峰, 巴萬興, 鞠順, 李陳, 袁紅軍, 王益, 沈立華 申請(qǐng)人:寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司