TA2薄壁钛合金无缝钢管及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术制备方法，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。本发明专利技术通过控制加热温度，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。本发明专利技术制备的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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中b步骤中所述涂层为防钛-钢粘结涂层，涂层厚度为0.1～0.3mm。进一步的，上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中所述防钛-钢粘结涂层是由以下重量比成分组成：水性成膜剂:Al2O3粉:固化剂:分散剂:水＝50～150:400～450:1～2:0.5～1:1～5。进一步的，上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中所述水性成膜剂为环氧树脂、丙酸树脂、纯酸树脂中的至少一种；优选为环氧树脂。进一步的，上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中所述固化剂为乙烯基三胺、聚酰胺、三聚氰胺中的至少一种；分散剂为三聚磷酸钠、聚丙烯酰胺、硅酸钠中的至少一种。进一步的，上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中d步骤中矫直是在六辊矫直机上进行矫直。上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中e步骤中酸液是由3～5wt％的HF与14～18wt％HNO3按照以下体积比混合而成：1～2.3:1～4.9。本专利技术还提供一种TA2薄壁钛合金无缝钢管。上述TA2薄壁钛合金无缝钢管是由以上所述制备方法制备而成。上述TA2薄壁钛合金无缝钢管，其中所述无缝钢管的规格为DN150～DN200，屈服强度≥350MPa，抗拉强度≥470MPa，延伸率≥35％。本专利技术通过控制加热温度，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无缝钢管。本专利技术制备的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。附图说明图1为实施例1中低温穿孔后的冷轧退火组织图；图2为对比例1中高温穿孔后的冷轧退火组织图。具体实施方式本专利技术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％；使用微氧化气体的目的一方面是为了使氧与炉内的氢气发生反应，排除氢气，以避免钛发生吸氢而造成氢脆，另一方面可以避免钛坯表面被过度氧化，影响钛坯的力学性能；b、穿孔：采用砂轮对穿孔机导盘进行横、纵向打磨，使其粗糙化，以增加涂层的粘附力，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。上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中b步骤中所述涂层为防钛-钢粘结涂层，涂层厚度为0.1～0.3mm。进一步的，上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中所述防钛-钢粘结涂层是由以下重量比成分组成：水性成膜剂:Al2O3粉:固化剂:分散剂:水＝50～150:400～450:1～2:0.5～1:1～5。进一步的，上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中所述水性成膜剂为环氧树脂、丙酸树脂、纯酸树脂中的至少一种；优选为环氧树脂。进一步的，上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中所述固化剂为乙烯基三胺、聚酰胺、三聚氰胺中的至少一种；分散剂为三聚磷酸钠、聚丙烯酰胺、硅酸钠中的至少一种。进一步的，上述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其中d步骤中矫直是在六辊矫直机上进行矫直。上述TA2薄壁钛合金无缝本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于具体步骤如下：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。

【技术特征摘要】
1.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，其特征在于具体步骤如下：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。2.根据权利要求1所述TA2薄壁钛合金无缝钢管的制备方法，其特征在于：a步骤中钛圆坯的定心孔直径为30～80mm。3.根据权利要求1所述TA2薄壁钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莹，李军，李友清，彭琳，林崇智，朱阮利，方强，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51