專利名稱：一種ta18厚壁管材的制備方法
技術領域：
本發明涉及有色金屬材料技術領域，特別是涉及一種石油行業用TA18厚壁管材的制備方法。
背景技術：
TA18鈦合金是美國于20世紀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、高溫力學性能和耐蝕性能，而且具有優異的冷熱加工工藝性能、成形性和焊接性能。該合金優異的綜合性能使其在飛機發動機液壓和燃油管路系統中得到了廣泛的應用，并且在石油、醫療以及體育休閑領域也有大量的使用。國內于20世紀70年代中期開始進行Ti-3A1_2. 5V合金研究，目前已在材料的化學成分、性能控制等方面具備了比較成熟的技術，并具有一定的生產能力。但是普遍采用通過兩輥冷軋和三輥冷軋的方式生產這種合金管材，雖然周期式冷軋管工藝具有獨特的工藝特點和靈活的生產方式，在生產特大口徑、特薄壁、高表面質量以及高強低塑無縫管等方面具有其他制管工藝不可替代的地位，但是相對于生產TA18厚壁管上述的生產方式存在生產周期長、表面質量不均一和產品直線度難保障的缺點。石油行業用TA18厚壁管(Φ35 48X2. 5 5)要求其內外表面質量均一,尤其是直線度要求高(O. 3 lmm/m)，力學性能滿足普通標準要求即可(抗拉強度> 621MPa，屈服強度≥517MPa，延伸率≥15%)。下面提供的幾個專利技術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350°C至600°C的溫度范圍在O. 5-2小時的處理并經退火后進行精軋，軋制后經300°C至400°C的溫度在O. 5-1小時的范圍內退火用以消除應力。該發明的配方比較簡單而且用本發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。而且用精軋工藝產品的精度高。其抗拉彈性極限強度為較大，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。中國專利CN 101451631 A公開了石油探測專用鈦合金管及其制備工藝，本發明屬于石油勘探裝備技術領域中的石油探測專用管材。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擠壓或者斜軋穿孔加工成管坯，然后通過砂輪機修磨掉表面的毛刺裂紋，通過深孔車床將內孔的裂紋去除，通過2次以上的軋制成型；(2)在步驟(I)中變形量大于10%時退火，修磨，退火溫度560-640度，保溫2-4小時，室溫出爐。本發明優點是鈦合金管材無磁性、耐腐蝕、耐高壓并且強度高，延長了使用壽命，通過本發明加工的鈦合金管能更高的完成設計要求。該專利中沒有明確具體的軋制工藝和熱矯直技術。
中國專利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TA18管坯進行矯直處理；二、在管坯內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、重復步驟三I 8次，得到TA18航空鈦管。該技術工藝繁瑣，尤其是軋制工藝。中國專利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，其特點包括有以下步驟(I)坯料準備；(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，得到合格的產品。本發明采用新的熱拉伸工藝生產Ti-6A1-4V鈦合金厚壁管，克服了傳統鉆孔法的缺點，具有效率高、質量好、成材率高的特中國專利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；對酸洗后的管坯進行軋制，每軋制完一次對軋制后的管坯依次進行除油處理和再結晶退火處理；再對經軋制后的管坯進行一次軋制得到成品管材；最后將成品管材進行退火處理后酸洗去除內、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。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種可有效提高產品的表面質量，保證產品的直線度，縮短生產周期的TA18厚壁管材的制備方法。本發明采取下述技術方案
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。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。上述表面處理時管還內表面米用鍵孔處理,I!孔量O. 2 I. 5mm,外表面米用機械拋光的方式，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，均要進行真空退火熱處理，退火溫度為600 8000C，保溫I 2小時，真空度不低于I X IO-IPa0本發明技術方案與現有技術相比，具有以下有益效果和優點
(I)通過采用兩輥冷軋的生產方式，管坯經過I 3次兩輥冷軋直接得到成品。(2)通過采取內表面鏜孔、外表面磨拋的方式達到提高表面質量的目的。(3)通過采取熱矯直的方式保證了產品的直線度。
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綜上所述，本發明可大大縮短產品生產周期，提高產品的表面質量，并保證了產品的直線度。
具體實施例方式以下是本發明的具體實施例，僅作為對本發明的進一步說明，不作為對本發明的限制，對于本領域的技術人員，在不脫離本發明思路的前提下，所作出的部分改進或變化，均應屬于本發明的保護范圍。(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)的配比進行配料和壓制電極塊，電極塊進行組合焊接制備一次電極，然后進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行管坯制備。擠壓前首先要對棒坯扒皮鉆孔并進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，內表面采用I. 5mm厚度的銅管)。補充擠壓溫度為700 850°C，保溫I 3小時；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)表面處理對熱加工管坯需進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)，再進行表面扒皮(機械扒皮或手工刮料)，內表面采用鏜孔處理，鏜孔量
O.2 I. 5mm,成品外表面米用機械拋光的方式,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，保溫時間I小時，不低于I X IO-IPa)和(4)處理后直接進行軋制，采用兩輥冷軋開坯一至三道次直接軋制成品。管坯或半成品管內表面使用氯化石蠟、外表面使用機油和石蠟混合液進行潤滑，軋制速度為10 60次/分鐘，軋制送進量為2 8mm，每一道次變形量為20 50%，總加工率為30 70%ο(5)熱矯直對于中間和成品熱處理的管子都要進行熱矯直，加熱溫度為500 600。。。(6)除油處理對于冷軋后進行真空熱處理的管材需要進行除油處理，先進行超聲波清洗除油或除油劑進行清洗，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，真空度不低于IX KT1Pa,經過中間退火的產品可以繼續進行軋制，經過成品退火的產品直接成為產成品，或經過酸洗和水洗后成為產成品。
權利要求
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。
6.按照權利要求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管還內表面米用鍵孔處理，鍵孔量O. 2 I. 5mm,外表面米用機械拋光的方式,磨拋量O. I O.3mmο
8.按照權利要求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，均要進行真空退火熱處理，退火溫度為600 800°C，保溫I 2小時，真空度不低于IXlO-1Pa1全文摘要
本發明涉及一種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。本發明(1)通過采用兩輥冷軋的生產方式，管坯經過1～3次兩輥冷軋直接得到成品；(2)通過采取內表面鏜孔、外表面磨拋的方式達到提高表面質量的目的；(3)通過采取熱矯直的方式保證了產品的直線度。本發明可大大縮短產品生產周期，提高產品的表面質量，并保證了產品的直線度。
文檔編號B21C37/06GK102909237SQ20121047765
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者李永林, 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 申請人:寧夏東方鉭業股份有限公司