[发明专利]一种钛合金厚壁耐压筒体的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种钛合金厚壁耐压筒体的制造方法。

背景技术

一般薄壁筒体的加工方法是将板材在卷板机上进行卷制成一个圆筒，然后开坡口、坡口组焊，然后进行退火、探伤、机加工制成大规格薄壁筒体。厚壁筒体的是用板材模压成型两个半圆筒，然后，进口开坡口加工、坡口对焊，最后进行探伤、退火、机加工制成大规格厚壁筒体。所制造厚壁筒体存在两条纵向焊缝，薄壁筒体存在一条纵向焊缝，焊接过程中焊缝容易产生夹杂、空洞等冶金缺陷，筒体壁厚越厚，焊接道次就越多，塑性降低越大，冶金缺陷产生的几率越大。薄壁件焊接容易因焊接过热产生变形。焊接接头焊缝和热影响区为铸造组织，组织晶粒粗大。焊缝与母材相比较，抗应力腐蚀性能大大降低，不可避免带来安全隐患。

申请号为200710054017.5的专利介绍了一种锻造棒材、加工穿丝孔和电火花切割内圆制备无缝薄壁耐压筒体，该方法由于受穿丝孔的限制，仅适合于加工长度小于500mm筒体。

钢制厚壁筒体可采用芯轴拔长方法加工，即先锻造棒坯，然后进行穿孔，再用芯轴穿孔进行筒体的减薄、拔长。钢导热性好，热熔大，屈服强度低，高温强度对温度不敏感，表面温度降低缓慢，加工窗口较宽，筒体表面不易出现裂纹，适合芯轴拔长锻造直径小，厚径比大、长度长的筒体。

国外也有用挤压机挤压β型钛合金厚壁Φ460mm×114mm×2380mm筒体，但挤压机的吨位非常巨大，加工费用昂贵。对于特殊部位实用的高性能筒体可采用该方法，但对于普通环境下使用的筒体，成本偏高。

对于无缝筒体来说，还可以采用铸造管坯，然后在旋压机上进行旋压加工。钛合金由于导热系数差，热熔小，仅采用乙炔加热管坯，温升较困难，温度均匀性难以保证，目前采用电阻炉加热管坯，然后再用乙炔加热保证旋压部位管坯不发生较大的温降。管坯薄的话，管坯吸收的乙炔加热能量足以维持温度的均匀性，管坯厚的话，乙炔加热难以保证管坯温度维持和均匀性，钛合金表面温降，旋压容易产生裂纹、起皮等缺陷。因此，铸造管坯+旋压联合技术，仅适用于薄壁的钛合金筒体的加工。

厚壁钛合金筒体还可直接采用铸造方法加工，铸造钛铸件存在大量气孔，尽管铸造后对筒体进行铸件不寒、热等静压，但仍在厚壁筒体内部存在部分残留的气孔，铸件性能比锻件、板材性能的强度和塑性低，影响筒体的性能和使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种整体制造，无需焊接的钛合金厚壁耐压筒体的制造方法。该方法避免了焊接接头焊缝和热影响区的粗大铸造组织，提高了筒体抗应力腐蚀性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钛合金厚壁耐压筒体的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、采用近α型钛合金铸锭、α+β型钛合金铸锭或近β型钛合金铸锭为原料，用快锻机在始锻温度为1050℃～1180℃的条件下将原料铸锭在β相区开坯锻造2～3火次，每火次锻比不小于1.3，得到近α型钛合金棒坯、α+β型钛合金棒坯或近β型钛合金棒坯；

步骤二、将步骤一中所述近α型钛合金棒坯或α+β型钛合金棒坯在锻造温度为棒坯β相变点以下10℃～70℃的条件下反复镦粗、拔长锻造2～7火次，每火次锻比不小于1.3，两相区的总锻比不小于10，得到近α型钛合金棒材或α+β型钛合金棒材；将步骤一中所述近β型钛合金棒坯在锻造温度为棒坯β相变点以上50℃～150℃的条件下反复镦粗、拔长锻造2～7火次，每火次锻比不小于1.3，两相区的总锻比不小于10，得到近β型钛合金棒材；

步骤三、对步骤二中所述近α型钛合金棒材或α+β型钛合金棒材进行退火处理，消除棒材残余应力，对步骤二中所述近β型钛合金棒材进行固溶处理，消除棒材残余应力；

步骤四、将步骤三中消除残余应力的近α型钛合金棒材、α+β型钛合金棒材或近β型钛合金棒材在深孔钻镗床设备上进行内排屑深孔钻镗，加工出与棒材同长度的近α型钛合金筒体毛坯、α+β型钛合金筒体毛坯或近β型钛合金筒体毛坯；

步骤五、对步骤四中所述近α型钛合金筒体毛坯或α+β型钛合金筒体毛坯进行内表面精镗和外表面精车处理，得到壁厚不小于15mm的近α型钛合金厚壁筒体或壁厚不小于15mm的α+β型钛合金厚壁筒体；或者对步骤四中所述近β型钛合金筒体毛坯进行内表面精镗和外表面精车处理，然后对处理后的β型钛合金筒体毛坯进行时效处理，得到壁厚不小于15mm的近β型钛合金厚壁筒体。

上述的一种钛合金厚壁耐压筒体的制造方法，步骤一中所述开坯锻造过程中，逐火次降低锻造温度20℃～130℃。