钛合金耐压球壳的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种钛合金耐压球壳的制备方法，包括如下步骤：提供钛合金的球壳模压板材和密封法兰坯料；将球壳模压板材加热至890~950℃进行热模压，热模压是将球壳模压板材置于钢制保护衬板上进行的，热模压的冲压速率≤80mm/s，得到模压半球；对模压半球和密封法兰坯料两者的焊接对接部先分别进行氩弧焊点焊，然后在加速电压为135~145kV、聚焦电流为2040~2140mA、焊接速度为10~15mm/s条件下进行电子束焊接，得到焊接半球壳；将焊接半球壳依次进行机加工和热处理。本发明专利技术制备的耐压球壳尺寸精度较高、焊接质量较好，能够满足水下大深度应用要求。应用要求。

【技术实现步骤摘要】
钛合金耐压球壳的制备方法


[0001]本专利技术涉及耐压舱体
，特别是涉及一种钛合金耐压球壳的制备方法。

技术介绍

[0002]海洋工程领域的海底耐压球壳是深海装备中不可或缺的重要组成部分，它是各种潜器及水下装备中电子设备等正常工作所必须的“防护罩”。在海水中，无论是光波或无线电波，其衰减都远比声波的衰减大。因此，在开发利用海洋的事业中，在舰船、鱼雷搜索、探测水中目标时，人们广泛利用声纳技术。在声纳信号收集设备中，需要各种不同性能的声学材料和耐压容器。目前在海洋资源开发及国防装备中这方面具有广阔的应用与迫切需求。
[0003]海洋信息系统用耐压球壳结构复杂、对材料要求高、制作难度大，已成为该领域的关键环节。海洋信息系统水下信号收集装置用耐压装备需要在海水中长期工作，由于常年所处的海洋环境十分复杂和恶劣，如台风、海浪、海流、海冰、潮汐及海底地震，都对装备的可靠性构成严重威胁；另外，由于海水腐蚀、海生物附着、地基土冲刷、深海的水压等对装备结构件的材料提出了苛刻的要求，它会直接影响其服役安全性和耐久性。
[0004]钛合金具有优异的透声性能、抗信号衰减性能、抗海水腐蚀性能（包括抗静态腐蚀及抗循环加载条件下的动态腐蚀等），还具有较高的比强度。因此，钛及钛合金用于制备海洋高压透声耐压结构的壳体极具优势，对提高海洋工程装备的作业能力、安全性、可靠性具有十分重要的意义。
[0005]然而，水下钛合金耐压球舱的结构特殊、性能要求高，其总体制备难度较大。传统的制备方法所生产的钛合金耐压球舱，难以满足水下大深度高压环境下的应用要求。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要提供一种尺寸精度较高、焊接质量较好，能够满足水下大深度应用要求的钛合金耐压球壳的制备方法。
[0007]本专利技术提出的技术方案如下：一种钛合金耐压球壳的制备方法，包括如下步骤：提供钛合金的球壳模压板材和密封法兰坯料；将所述球壳模压板材加热至890 ℃~950 ℃进行热模压，所述热模压是将所述球壳模压板材置于钢制保护衬板上进行的，所述热模压的冲压速率≤80 mm/s，得到模压半球；对所述模压半球和所述密封法兰坯料两者的焊接对接部先分别进行氩弧焊点焊，然后在加速电压为135 kV~145 kV、聚焦电流为2040 mA~2140 mA、焊接速度为10 mm/s~15 mm/s条件下进行电子束焊接，得到焊接半球壳；及将所述焊接半球壳依次进行机加工和热处理。
[0008]在其中一些实施例中，所述电子束焊接在真空室中下进行，真空室真空度＜1
×
10
‑
1 Pa，电子束枪真空度＜1
×
10
‑
3 Pa。
[0009]在其中一些实施例中，所述热处理的工艺条件如下：真空度≤1
×
10
‑
2 Pa，热处理温度为500 ℃~700 ℃，保温时间为180 min~300 min。
[0010]在其中一些实施例中，所述热处理在加热炉中进行，在所述热处理中采用钛板将所述焊接半球壳与所述加热炉的底壁进行隔离。
[0011]在其中一些实施例中，所述热模压包括如下步骤：将所述球壳模压板材先预热至400 ℃~450 ℃，然后加热至890 ℃~950 ℃，保温时间为（0.8~1.5）
×
h min；其中h为所述球壳模压板材的厚度，单位为mm；再进行热模压，控制终压温度不低于700 ℃；重复进行2~5次热模压。
[0012]在其中一些实施例中，所述氩弧焊过程中对焊接处进行氩气保护，焊接处的焊缝颜色控制为银白色或淡黄色。
[0013]在其中一些实施例中，所述氩弧焊过程中，焊接电流为70 A~120 A，氩气流量为10 L/min~20 L/min。
[0014]在其中一些实施例中，还包括所述密封法兰坯料的制备步骤：将钛合金锻造板坯进行开孔，然后进行环轧；其中，环轧温度为钛合金锻造板坯的β相转变温度T
β
以下50 ℃~20 ℃，环轧变形量为20%~40%。
[0015]在其中一些实施例中，对所述模压半球和所述密封法兰坯料进行氩弧焊点焊时，所述模压半球与所述密封法兰坯料之间的间隙不大于0.2 mm。
[0016]在其中一些实施例中，在所述热处理之前，还包括对经所述机加工的焊接半球壳焊接附件的步骤，所述附件包括吊耳底板、吊耳、边耳以及可移动承力支架中的至少一种。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术的制备方法通过对球壳模压板材钛合金热模压工艺进行改进、对球壳与法兰坯料焊接工艺进行改进，并结合机加工以及焊接后的去应力热处理，有效地改善了模压球壳的尺寸偏差和成功率，保证了耐压球壳的强度，实现了球壳与法兰坯料等关键部位的焊接缺陷控制，降低了产品变形的风险。本专利技术所制备的钛合金耐压球壳尺寸精度较高、焊接质量较好，能够满足水下大深度应用要求。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0019]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。除非另有特别说明，本专利技术中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0020]传统的制备方法所生产的钛合金耐压球舱，难以满足水下大深度高压环境下的应用要求。通过专利技术人研究发现，其主要原因在于：耐压球壳的加工工艺方面的缺陷，导致球壳材料容易出现不均匀变形、材料塑性变形性较差、容易发生破裂等问题；而且，球壳需要
与法兰盘、球内环件、吊耳、穿舱件、支架等多个部件进行焊接，由于焊接工艺的原因，容易出现接头与母材强度不匹配、残余应力较大、存在变形风险的问题。为了解决上述问题，本专利技术提出了一种钛合金耐压球壳的制备方法。
[0021]本专利技术的一些实施方式提供了一种钛合金耐压球壳的制备方法，该制备方法包括如下步骤S100至步骤S400。
[0022]步骤S100：提供钛合金的球壳模压板材和密封法兰坯料。
[0023]具体来说，选用钛合金热轧板材，根据目标球壳的尺寸进行球壳板材的下料，得到圆形的球壳模压板材；采用钛合金锻造板坯，对钛合金锻造板坯进行开孔，然后进行环轧，从而得到环形的密封法兰坯料。
[0024]在其中一些实施例中，密封法兰坯料通过包括方法制备得到：先将钛合金锻造板坯按照预定规格进行开孔，然后环轧形成密封法兰坯料；其中，环轧的温度为所用钛合金锻造板坯的β相转变温度T
β
以下50 ℃~20 ℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛合金耐压球壳的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供钛合金的球壳模压板材和密封法兰坯料；将所述球壳模压板材加热至890 ℃~950 ℃进行热模压，所述热模压是将所述球壳模压板材置于钢制保护衬板上进行的，所述热模压的冲压速率≤80 mm/s，得到模压半球；对所述模压半球和所述密封法兰坯料两者的焊接对接部先分别进行氩弧焊点焊，然后在加速电压为135 kV~145 kV、聚焦电流为2040 mA~2140 mA、焊接速度为10 mm/s~15 mm/s条件下进行电子束焊接，得到焊接半球壳；及将所述焊接半球壳依次进行机加工和热处理。2.根据权利要求1所述的钛合金耐压球壳的制备方法，其特征在于，所述电子束焊接在真空室中进行，真空室真空度＜1
×
10
‑
1 Pa，电子束枪真空度＜1
×
10
‑
3 Pa。3.根据权利要求1所述的钛合金耐压球壳的制备方法，其特征在于，所述热处理的工艺条件如下：真空度≤1
×
10
‑
2 Pa，热处理温度为500 ℃~700 ℃，保温时间为180 min~300 min。4.根据权利要求3所述的钛合金耐压球壳的制备方法，其特征在于，所述热处理在加热炉中进行，在所述热处理中采用钛板将所述焊接半球壳与所述加热炉的底壁进行隔离。5.根据权利要求1所述的钛合金耐压球壳的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳涛，向午渊，杨胜，张慧杰，肖芬，温凯，
申请(专利权)人：湖南湘投金天科技集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：