一種鈦合金Ti80無縫管及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鈦合金管及其制備，具體地說是一種Ti80無縫管及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著鈦合金的不斷發(fā)展，越來越需求高強(qiáng)度、高韌性、耐高溫和耐腐蝕的鈦合金， 尤其是鈦合金管材需求越來越多，而鈦合金管材的加工難度越來越大，鈦合金管材大部分 應(yīng)用于油田、核電站、化工等行業(yè)，而現(xiàn)在的鈦合金管材通常都是板材卷焊的、棒材掏孔的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種適合于現(xiàn)代市場(chǎng)需求的鈦合金Ti80管，此方法制備 的Ti80管材強(qiáng)度高、韌性好、耐高溫和耐腐蝕，用上述方法加工的鈦合金Ti80管其性能中 的抗拉強(qiáng)度（Rm)達(dá)到600~1300MPa，延伸率6~25%。Ak值為40~1200kj/m2。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0005] 一種鈦合金Ti80管，按重量百分比計(jì)合金組成為：Ti余量，Al(3~8) %，Nb(l~ 5) %，Μ〇(0· 1 ~4) %，Zr(0. 5 ~5. 5)%，Si彡 0· 4%，F(xiàn)e彡 0· 5%，C<0. 3%，Ν<0· 05%，H< 0. 015% , 0 ^ 0. 2% ；
[0006] -種鈦合金Ti80管的制備方法，按重量百分比計(jì)合金原料組成為：Ti余 量，A1 (3 ~8) %，Nb(1 ~5) %，Mo(0· 1 ~4) %，Zr(0· 5 ~5. 5) %，Si彡 0· 4 %，F(xiàn)e 彡0. 5%，C彡0. 3%，N彡0. 05%，Η彡0. 015%，0彡0. 2% ;按常規(guī)方法將上述原料加工 成棒坯進(jìn)行熱穿孔熱軋制或熱穿孔熱鍛造或熱穿孔后加工，并控制鈦合金Ti80中 Si彡 0· 4%，F(xiàn)e彡 0· 5%，C彡 0· 3%，N彡 0· 05%，H彡 0· 015%，0 彡 0· 2% ;雜質(zhì)含量； 其TiSO無縫管規(guī)格：圓管外徑0ΙΟ_''015ΟΟ·)κ壁厚〇, 9、i00mm(但外徑與鹽厚 之比必須大十2)X長(zhǎng)吃100?8000_，fT丨(）~1500mmX10~1500mmX壁厚 0. 9~400mm(但每個(gè)邊長(zhǎng)都必須大于相鄰2個(gè)壁厚之和）X長(zhǎng)度100~18000mm，H 形管大頭外徑0.丨〇1】5〇(^以壁厚〇.9~4〇〇?抓(鉭外徑與璧厚之氐必須大于2) 小頭外徑03'0]3O(kmX壁厚0. 9'400mm(但外徑與壁厚之比必須大于2)X長(zhǎng)度 lOO'mOQOmHb異形管人頭外徑必須大于小頭外徑；
[0007] 在制備Ti80鈦合金管時(shí)，首先無缺陷的光棒坯料放在加熱爐（天然氣爐、箱式電 阻爐、煤氣發(fā)生爐）內(nèi)進(jìn)行升溫加熱；加熱溫度700°C~1KKTC，保溫時(shí)間=(加熱錠坯直 徑/2)mm+(20~90)分鐘。熱穿孔或熱擠壓后進(jìn)行再進(jìn)行軋制、熱鍛造成型后機(jī)加工或機(jī)加 工，乳制或和熱鍛造時(shí)變形量為（20%~80%)/次，熱穿孔或熱擠壓后、終鍛溫度500°C~ 1000。。；
[0008]軋制完成后的成品采用氧化退火或真空退火，氧化退火的退火溫度為500~ 1000°C保溫0. 5~8小時(shí)；真空退火的退火溫度為500~1000°C保溫0. 5~8小時(shí)，退火 后的成品則要再進(jìn)行酸洗或堿洗、酸洗或堿洗后水洗，獲得產(chǎn)成品，或者再進(jìn)行一次機(jī)加工 獲得產(chǎn)成品。
[0009] 此產(chǎn)品鈦合金Ti80管性能中的抗拉強(qiáng)度（Rm)在正常熱處理和固溶時(shí)效后可達(dá) (600~1300)MPa,延伸率在（6~25) %，Ak值為40~1200kj/m2,在消除應(yīng)力退火和完全 再結(jié)晶退火的兩種狀態(tài)中，其金相組織均勻。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的有益效果：
[0011] 1.強(qiáng)度高、耐腐蝕：本發(fā)明鈦合金Ti80無縫管強(qiáng)度（Rm) (600~1300MPa)比TA4 管（540MPa)高160~760MPa，耐腐蝕性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過TA4管。
[0012] 2.降低成本，縮短生產(chǎn)周期：現(xiàn)有鈦合金管生產(chǎn)工藝每道軋制后都要進(jìn)行真空退 火，而本發(fā)明的鈦合金Ti80無縫管材生產(chǎn)工藝為熱穿孔或熱擠壓管坯后進(jìn)行軋制成品或 熱鍛造機(jī)加工成品或機(jī)械加工成品，這樣既降低了電耗成本也縮短了生產(chǎn)周期。
[0013] 3.成品率高，質(zhì)量好，性能優(yōu)：本發(fā)明Ti80無縫管比棒材掏孔管成品率高，Ti80 無縫管利用熱穿孔或熱擠壓管坯進(jìn)行軋制成品或熱鍛造機(jī)加工成品或機(jī)械加工成品，損耗 小，成品率高，而棒材掏孔管則需要掏出很多屑廢品，損耗大，成品率低，棒材掏孔管只是棒 材的質(zhì)量和性能，棒材掏孔管的質(zhì)量、性能遠(yuǎn)不及按上方法制備Ti80無縫管的質(zhì)量、性能。
[0014] 4.使用壽命長(zhǎng)：本發(fā)明Ti80無縫管先天性組織致密，板材焊接管則在焊縫處組織 狀態(tài)與基體不一致，容易造成疲勞性晶間開裂，所以有Ti80無縫管比板材焊接管使用壽命 長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 本發(fā)明是通過獨(dú)特的操作方法和制備加工工藝就可以獲得新型鈦合金Ti80無縫 管，下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明。
[0016] 加工制備方法：按常規(guī)步驟進(jìn)行，首先用原料海綿鈦、海綿鋯，鑰鋁合金、鈮鋁合金 金進(jìn)行配料（Ti余量，A1 (3 ~8)%，Nb(1 ~5)%，Mo(0· 1 ~4)%，Zr(0· 5 ~5. 5)%，Si彡 0.4%，？6彡0.5%，(：彡0.3%川彡0.05%，!1彡0.015%，0彡0.2%;將原料混合），擠壓電極，焊 接電極，裝爐熔煉鑄錠，扒皮取樣分析，用鑄錠鍛造棒料（棒坯），棒料車光下料后，第一種 是熱穿孔后進(jìn)行軋制，第二種是熱穿孔后進(jìn)行熱鍛造成型后進(jìn)行機(jī)加工所得到的成品管； 第三種是熱穿孔后進(jìn)行機(jī)加工所得到的成品管；第四種是熱擠壓制備管坯后進(jìn)行軋制成品 管；第五種是熱擠壓制備管坯后進(jìn)行熱鍛造成型后機(jī)加工或直接機(jī)加工成品管；堿洗，酸 洗，水洗，平頭，退火，取樣分析，定尺下料。
[0017] 下述實(shí)施例中的堿洗配比、酸洗配比均為：
[0018] 堿洗液：[85 ~95 %NaOH+15 ~5 %NaN03 (或KN03)]
[0019] 酸洗液：[30 ~40 %HN03+2 ~10 %HF+ 余量H20]。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 具體制備過程如下：
[0022] 由Ti80棒坯繼伽前X2000咖:，裝入箱式電阻爐升溫加熱920°C，保溫60分鐘， 出爐熱穿孔，熱穿孔后的管坯通過傳輸至軋制生產(chǎn)設(shè)備上進(jìn)行軋制，乳制變形量為30%，終 乳溫度6〇o°C，熱乳制成品規(guī)格為0〖OmmX_(ISmiiiX1lOOOrara,氧化退火6〇o°C保溫1小 時(shí)，堿洗、酸洗、水洗、定尺下料、取樣分析其性能實(shí)測(cè)為Rm900MPa，RpO. 2825MPa，A13%;Ak 值為 955kj/m2 ;
[0023] 鈦合金Ti80管，按重量百分比計(jì)合金組成為：Ti余 量，A15.8%,Nb3. 0%，M〇Ll%，Zrl. 9%,SiO. 05%,Fe0. 1%,C0. 05%,Ν0· 04%,Η0· 008% ,00. 1%〇
[0024] 實(shí)施例2
[0025] 具體制備過程如下：
[0026] 由Ti8〇棒坯01300·X250(km，裝入天然氣爐升溫加熱1100°C，保溫 11小時(shí)，出爐熱穿孔，熱穿孔后的管坯通過傳輸至熱軋制生產(chǎn)設(shè)備上進(jìn)行軋制，乳制 變形量為70 %，終軋溫度800°C，熱軋制成品規(guī)格為0!000mmX400mm/: 10000_, 氧化退火900°C保溫8小時(shí)，堿洗、酸洗、水洗、定尺下料、取樣分析其性能實(shí)測(cè)為Rmll54MPa,RpO. 21050MPa,A10%。Ak值為 760kj/m2 ;
[0027] 鈦合金Ti80管，按重量百分比計(jì)合金組成為：Ti余 量，A17. 5%，Nb50%，Mo3. 5%，Zr4. 5%，SiO. 06%，F(xiàn)eO. 07%，C0. 035%，N0. 032%，H0. 009 %，00. 09%〇
[0028] 實(shí)施例3
[0029] 具體制備過程如下：
[0030] 由Ti80棒坯01.20隨1X2000_，裝入箱式電阻爐升溫加熱920°C，保溫70分鐘， 出爐熱擠壓，熱擠壓后的管坯通過傳輸至軋制生產(chǎn)設(shè)備上進(jìn)行軋制，乳制變形量為30%，乳 制成品規(guī)格為06〇t·X5. 5m.mXΠOOOmra，氧化退火600 °C保溫1小時(shí)，堿洗、酸洗、水洗、 定尺下料、取樣分析其性能實(shí)測(cè)為Rm930MPa，RpO. 2835MPa，A16% ;Ak值為1130kj/m2 ;
[0031] 鈦合金Ti80管，按重量百分比計(jì)合金組成為：Ti余量，A13%，Nbl. 2%，M〇0. 5%， Zr5. 5%，Si0. 04%，F(xiàn)e0. 05%，C0. 036%，N0. 028%，H0. 008%，00. 1%。
[0032] 實(shí)施例4
[0033] 具體制備過程如下：
[0034] 由Ti8〇棒坯肌50〇_X25GG·:,裝入天然氣爐升溫加熱1100°C，保溫11小時(shí)， 出爐熱擠壓，熱擠壓后的管坯通過傳輸至熱軋制生產(chǎn)設(shè)備上進(jìn)行軋制，乳制變形量為70%， 軋制成品規(guī)格為01000)X400ramX10000mm,氧化退火900°c保溫8小時(shí)，堿洗、酸洗、 水洗、定尺下料、取樣分析其性能實(shí)測(cè)為Rmll24MPa，RpO. 21020MPa，A12%。Ak值為820kj/ 2 m；
[0035] 鈦合金Ti80管，按重量百分比計(jì)合金組成為：Ti余量，A18%，Nbl. 3%，Mo3. 5%， Zrl.6%，Si0. 06%，F(xiàn)e0. 056%，C0. 04%，N0. 029%，H0. 011%，00. 12%。
[0036] 實(shí)施例5
[0037] 具體制備過程如下：
[0038] 由Ti80棒還_.〇酬iX1 〇循__，裝入天然氣爐升溫加熱980 °C，保溫60分 鐘，出爐熱穿孔，熱穿孔后的管坯通過傳輸至熱鍛造生產(chǎn)設(shè)備上進(jìn)行熱鍛造，熱鍛造變 形量為40 %,終鍛溫度600°C,熱鍛造加工至成品規(guī)格為010m!nX0, 5mmX5200丨職， 氧化退火7〇〇°C保溫1小時(shí)，堿洗、酸洗、水洗、定尺下料、取樣分析其性能實(shí)測(cè)為Rm920MPa,RpO. 2780MPa,A14%;Ak值為 630kj/m2，；
[0039] 鈦合金Ti80管，按重量百分比計(jì)合金組成為：Ti余量，A15%，Nb3%，Mo2. 1%，Z r2. 9 %，SiO. 046 %，F(xiàn)eO. 063 %，CO. 038 %，NO. 026 %，HO. 009 %，00. 13 %。
[0040] 實(shí)施例6
[0041] 具體制備過程如下：
[0042] 由Ti8〇棒坯