一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法技术

本发明专利技术提供一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法，包括：步骤一：三次VAR熔炼得到钛合金铸锭；步骤二：将钛合金铸锭开坯、拔长、径锻制成圆棒，圆棒经深孔钻、内绗磨、外车机加工制成空心管坯；步骤三：将空心管坯进行三道次冷轧，制成钛合金无缝管成品；每道次冷轧后对钛合金管进行取样，观察其裂纹缺陷，并去除裂纹缺陷，去除裂纹缺陷后进行中间真空退火；步骤四：对步骤三的钛合金成品管真空退火、矫直、酸洗、超探、包装，制成小口径厚壁钛合金无缝管。本发明专利技术从管坯规格设计、管坯加工工艺、钛合金管冷轧工艺设计、真空退火工艺设计、管坯内、外表面缺陷处理工艺等方面综合制订措施，解决小口径厚壁钛合金无缝管冷轧内表面裂纹。小口径厚壁钛合金无缝管冷轧内表面裂纹。

【技术实现步骤摘要】
一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法


[0001]本专利技术涉及有色金属无缝管制备
，具体而言是一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法。

技术介绍

[0002]钛合金因其塑性差、冷轧织构及各向异性强烈，导致钛合金管冷轧容易出现尺寸精度差、内外表面缺陷。
[0003]对于外径≤10mm、壁厚≥1mm、外径壁厚比≤5.5的小口径厚壁钛合金无缝管而言，因为规格的影响，会造成钛合金管冷轧过程内表面极易出现裂纹，导致产品报废，现有制备方法并没有完善的解决办法。

技术实现思路

[0004]根据上述技术问题，而提供一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法。本专利技术从管坯规格设计、管坯加工工艺、钛合金管冷轧工艺设计、真空退火工艺设计、管坯内、外表面缺陷处理工艺等方面综合制订措施，解决小口径厚壁钛合金无缝管冷轧内表面裂纹。
[0005]本专利技术采用的技术手段如下：
[0006]一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法，包括如下步骤：
[0007]步骤一：三次VAR熔炼得到钛合金铸锭；
[0008]步骤二：将钛合金铸锭进行5火次三墩三拔开坯成方坯、1火次拔长成长棒，3火次径锻制成圆棒，径锻温度840℃～850℃。圆棒满足探伤达到 GB/T5193标准的AA级，圆棒经深孔钻、内绗磨、外车机加工制成外径为 D、壁厚为S的空心管坯，外径壁厚比(D/S)≤5.5；内绗磨采用树脂结合剂粘合的W40粒度的绿色碳化硅油石，工作压力1.3Mpa，绗磨速度每分钟18～21 米，空心管坯内绗磨后粗糙度≤0.4微米。
[0009]步骤三：将空心管坯进行三道次冷轧，制成外径为D1、壁厚为S1的钛合金无缝管成品；空心管坯壁厚S为钛合金无缝管成品壁厚S1的3倍；
[0010]冷轧工艺过程中每一道次冷轧的变形率ε和K值比上一道次小，每一道次冷轧的K值≥1；外径为Da、壁厚为Sa的钛合金管冷轧一道次成外径为 Db、壁厚为Sb的钛合金管，该道次冷轧的变形率ε计算公式为：
[0011]ε＝((Da
‑
Sa)
×
Sa
‑
(Db
‑
Sb)
×
Sb)/((Da
‑
Sa)
×
Sa)；
[0012]该道次冷轧的K值计算公式为：K＝(Sa
‑
Sb)
×
Da/(Da
‑
Db)
×
Sa。
[0013]每道次冷轧轧制前将细度为900目的MoS2、石蜡与32号抗磨机油按1： 1：8重量比例混合成的轧制润滑油涂敷于钛合金管内表面及芯棒表面，每道次冷轧轧制前和轧制过程中过滤轧机润滑油，过滤精度达到3微米。
[0014]每道次冷轧后对钛合金管进行取样，观察其裂纹缺陷，并去除裂纹缺陷，具体方式为：钛合金管每道次冷轧后取100mm长管段样，酸洗去除管段样壁厚0.01mm后，剖开观察内外表面，确认裂纹缺陷的分布、走向、最大缺陷位置，在最大缺陷位置取纵向、横向金相组织
样，确定裂纹缺陷的最大深度为h及观察裂纹缺陷的开口距离，并根据开口距离和最大深度h对裂纹缺陷进行去除，去除后取100mm长管段样，用图像仪、体视显微镜观察确认内外表面没有缺陷后，再对钛合金管进行中间真空退火和下一道次冷轧；
[0015]裂纹缺陷的开口距离≥0.02mm的内表面缺陷选择内绗磨去除钛合金管内表面壁厚h+0.02mm；内绗磨采用树脂结合剂粘合的W40粒度的绿色碳化硅油石，工作压力1.3Mpa，绗磨速度每分钟18～21米；
[0016]裂纹缺陷的开口距离≥0.02mm的外表面缺陷选择砂带外抛去除钛合金管外表面壁厚h+0.02mm；
[0017]裂纹缺陷的开口距离＜0.02mm的内、外表面缺陷选择内、外表面流动酸洗，去除钛合金管壁厚h+0.02mm。单独内表面流动酸洗采用塑料袋捆扎覆盖钛合金管外表面，单独外表面流动酸洗采用塑料堵住钛合金管两端头；酸洗液采用HF酸：HNO3酸：水按4：15：81重量比例混合制成，以大于等于3米/分钟的速度流过钛合金管内表面和/或外表面。
[0018]每道次冷轧后，去除裂纹缺陷后进行中间真空退火，经变形率为ε的冷轧的外径为Db、壁厚为Sb的钛合金管的中间真空退火工艺为：升温速度2℃/分钟，中间退火温度为(600+300
×
ε)℃、保温时间为55
×
Sb分钟，退火后钛合金管延伸率≥30％。
[0019]步骤四：对步骤三的钛合金成品管真空退火、矫直、酸洗、超探、包装，制成外径D2≤10mm、壁厚S2≧1mm、外径壁厚比≤5.5的小口径厚壁钛合金无缝管。步骤四中的真空退火根据预设产品的性能要求进行调整。
[0020]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0021]本专利技术所述三次VAR熔炼保证了钛合金均匀的成分；5火三墩三拔开坯、1火拔长、840℃～850℃3火次径锻的热变形工艺组合保证了钛合金圆棒组织、性能均匀、塑性良好，延伸率≥28％，圆棒探伤能够达到GB/T5193 标准的AA级，减少了钛合金管冷轧出现缺陷的概率；采用深孔钻、内绗磨、外车机加工制备空心管坯，完全避免了管坯内外表面缺陷；优选的内绗磨工艺保证空心管坯内表面粗糙度小于等于0.4微米，减少冷轧钛合金管内表面出现缺陷的几率；同时机加工制管坯可以根据成品管尺寸规格灵活加工管坯的规格以方便设计冷轧工艺，机加工制成外径壁厚比≤5.5的空心管坯，壁厚S为成品钛合金管壁厚S1的3倍，保证管坯到成品管每道次冷轧的 K值≥1，而冷轧的K值≥1是保证钛合金管冷轧内表面不出现裂纹的必要条件；冷轧前在钛合金管内表面及芯棒表面涂敷润滑油，加强冷轧过程钛管内表面润滑，减少冷轧缺陷产生的几率；通过过滤保持轧机润滑油清洁，避免油中杂质导致冷轧缺陷；根据钛合金管冷轧变形量确定真空退火温度、根据钛合金管壁厚确定保温时间，现场的退火工艺既实现完全再结晶，又避免了晶粒长大，保证了钛管最佳塑性，从而最大限度地减少冷轧缺陷产生的几率；钛管内外表面缺陷观察办法及内外表面缺陷组合处理工艺完全消除了上一道次冷轧可能产生的缺陷，避免缺陷遗传到下一道次继续扩展导致钛管报废；对于缺陷开口距离大的裂纹缺陷，采用流动酸洗不能去除，只能采用内绗磨、外砂带抛光的方法去除，而对于缺陷开口距离小于0.02mm的内、外表面缺陷，酸液因开口距离小而无法进入缺陷内部，因而可以通过流动酸洗将缺陷去除。
[0022]基于上述理由本专利技术可在小口径厚壁钛合金无缝管生产等领域广泛推广。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。
[0024]显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：三次VAR熔炼得到钛合金铸锭；步骤二：将钛合金铸锭开坯、拔长、径锻制成圆棒，圆棒满足探伤达到GB/T5193标准的AA级，圆棒经深孔钻、内绗磨、外车机加工制成外径为D、壁厚为S的空心管坯，外径壁厚比≤5.5；步骤三：将空心管坯进行三道次冷轧，制成外径为D1、壁厚为S1的钛合金无缝管成品；每道次冷轧后对钛合金管进行取样，观察其裂纹缺陷，并去除裂纹缺陷，去除裂纹缺陷后进行中间真空退火；空心管坯壁厚S为钛合金无缝管成品壁厚S1的3倍；步骤四：对步骤三的钛合金成品管真空退火、矫直、酸洗、超探、包装，制成外径D2≤10mm、壁厚S2≧1mm、外径壁厚比≤5.5的小口径厚壁钛合金无缝管。2.根据权利要求1所述的一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法，其特征在于：在步骤二中，钛合金铸锭5火次三墩三拔开坯成方坯，1火次拔长成长棒，3火次径锻制成圆棒，径锻温度840℃～850℃。3.根据权利要求1或2所述的一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法，其特征在于：步骤二中，内绗磨采用树脂结合剂粘合的W40粒度的绿色碳化硅油石，工作压力1.3Mpa，绗磨速度每分钟18～21米，空心管坯内绗磨后粗糙度≤0.4微米。4.根据权利要求1所述的一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法，其特征在于：步骤三中，每道次冷轧轧制前将细度为900目的MoS2、石蜡与32号抗磨机油按1：1：8重量比例混合成的轧制润滑油涂敷于钛合金管内表面及芯棒表面，每道次冷轧轧制前和轧制过程中过滤轧机润滑油，过滤精度达到3微米。5.根据权利要求1所述的一种小口径厚壁钛合金无缝管的生产方法，其特征在于：步骤三中，钛合金管每道次冷轧后取100mm长管段样，酸洗去除管段样壁厚0.01mm后，剖开观察内外表面，确认裂纹缺陷的分布、走向、最大缺陷位置，在最大缺陷位置取纵向、横向金相组织样，确定裂纹缺陷的最大深度为h及观察裂纹缺陷的开口距离，并根据开口距离和最大深度h对裂纹缺陷进行去除，去除后取100mm长管段样，用图像仪、体视显微镜观察确认内外表面没有缺陷后，再对钛合金管进行中间真空退火...

【专利技术属性】
技术研发人员：江健，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：