[发明专利]TA2薄壁钛合金无缝钢管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种无缝钢管及其制备方法，具体涉及一种TA2薄壁钛合金无缝管及其制备方法。本发明制备方法，包括环形加热炉加热→斜轧穿孔→真空退火→矫直→酸洗→冷轧→脱脂→真空退火→矫直→酸洗的步骤。本发明通过控制加热温度，使用防钛‑钢粘结涂层，以及优化穿孔工艺参数和成品退火工艺参数，解决了现有工艺中纯钛管低温穿孔难、易与导盘发生“粘钛”等现象而形成严重缺陷的问题，研制出了具有高强度的TA2无缝管。本发明制备的TA2钛合金无缝钢管屈服强度≥350MPa，抗拉强度≥470MPa，延伸率≥35％，具有优越的力学性能，在生产行业中具有较为广阔的应用前景，也将推动钛金属在海洋工程领域的大规模应用。

技术领域

本发明涉及一种无缝钢管及其制备方法，具体涉及一种TA2薄壁钛合金无缝钢管及其制备方法。

背景技术

船舶海水管路系统服役环境恶劣，其腐蚀破坏是影响船舶服役性能的一个重要因素，据统计，船舶管路系统的维修工作量相当大，约占全船总维修量的25％。传统的舰船管路系统材料，如不锈钢、B10铜镍合金在3.6m/s的允许设计流速值下仍不能完全满足现代舰船高海水流速的要求。钛金属质轻、高强、耐蚀，特别耐海水和海洋大气腐蚀，在海洋工程中具有广泛的用途，是海洋工程领域的新型关键材料之一。因此，研制钛合金无缝钢管作为船舶管路系统用材料，将会具有全寿命周期的优势。

钛合金薄壁无缝钢管的生产工艺包括挤压+冷轧/冷拔和斜轧穿孔+冷轧。相对于挤压+冷轧/冷拔工艺，斜轧穿孔+冷轧工艺生产效率更高、成材率更高(约高15％)，内外表面质量更易控制，具有显著的成本优势。

然而，钛及钛合金具有显著的组织遗传性，高温穿孔不利于其组织性能控制，只适于低温穿孔。但低温穿孔条件下，钛及钛合金因较高的变形抗力易发生中卡或尾卡。同时，钛及钛合金又具有易粘着的特点，在穿孔过程中，易与穿孔机的两个导盘发生“粘钛”现象，而导盘上粘着的结疤由会划伤钛管表面；在进入冷轧工序前，必须进行机加工以去除表面缺陷，造成产品成材率大幅降低。

因此，开发一种低温穿孔，成材率高，不与导盘等设备发生“粘钛”现象的高强度TA2钛合金无缝钢管的制备方法是十分必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度TA2钛合金无缝钢管的制备方法。

本发明TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，包括环形加热炉加热→斜轧穿孔→真空退火→矫直→酸洗→冷轧→脱脂→真空退火→矫直→酸洗的步骤，具体步骤如下：

a、加热：将钛圆坯置于微氧化气氛中，在820～870℃下加热150～200min，优选为在830～850℃下加热150～170min；其中所述微氧化气氛为氧气体积浓度为2～4％；

b、穿孔：对穿孔机导盘进行粗化处理，然后喷涂涂层，斜轧穿孔，得到外表面温度为850～900℃的毛管，空冷至室温，得到穿孔毛管；其中，穿孔工艺参数为：导盘转速为0.5～2m/s，轧速为0.33～0.8m/s；优选为导盘转速为0.7～1.5m/s，轧速为0.5～0.7m/s；

c、真空退火：将穿孔毛管在退火温度为550～680℃下真空退火处理2～3h；优选退火温度为580～650℃；

d、矫直：将真空退火后的毛管进行矫直；

e、酸洗：用酸液对矫直后的毛管在50～65℃下酸洗5～20min；

f、冷轧：将酸洗后的毛管进行一道次冷轧；冷轧变形量为30～50％；优选为35～45％；

g、二次处理：将冷轧后的毛管重复c、d、e步骤处理后，即得壁厚为4～7mm的TA2钛合金无缝钢管。

进一步的，上述所述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中a步骤中钛圆坯的定心孔直径为30～80mm。