[发明专利]一种超长钛或钛合金管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及管材的制造方法，特别是涉及一种超长钛或钛合金管的制造方法。

背景技术

我国自跨入二十一世纪以来，钛的生产进入了飞速发展阶段。2001年以前我国钛的生产基本上为2000吨左右，而近5年来海绵钛和钛材产量均连创新高；2005年全国海绵钛年产能力已达13000吨，实际产量为9500吨，全国钛或钛合金锭生产量达1.6万余吨，同比增长37.3％；加工材近1万吨，同比增长17％。尽管钛生产量高速增长，但仍无法满足国内需求，并大量进口。2005年我国进口海绵钛1700余吨，进口加工材5700吨，同比增长35.8％。近几年由于我国电力工业的高速发展，钛管需求突显缺口。2005年我国全国生产钛管1720余吨，但进口却高达2978吨，同比增加101.9％。这一数字充分表明，我国钛管工业已无法适应国家其他工业发展的需求，而核电站等特种行业所需要的高径壁比超长度管材更是无法供应。这个严峻问题主要是由于钛合金的抗高温、高强度、难变形、加工成形难度极大等特点造成的。

有关钛与钛合金管的制造方法，目前有穿孔管坯轧制法、钛或钛合金带材成形焊接法和挤压法。钛或钛合金带材成形焊接法是将钛或钛合金铸坯经多道次工序轧成带材，再进行光亮退火、纵剪分条处理，然后在成形焊管机上进行成形焊接，这样的方法虽然生产成本低，但是由于其有焊缝，因而在重要的使用场合和中高压流体输送管道上就不能使用了，其应用受到限制。挤压法是将钛或钛合金铸坯加热到1100℃以上后，送入挤压机挤压成荒管，后经过多道次的轧制和退火处理再加工制造成成品管材，但由于需要大型的挤压机，而且其成品的内外表面质量也较差，成本较高，而很少被采。而目前比较经常使用的穿孔管坯轧制法制造钛或钛合金管的制造工艺包含以下步骤：钛或钛合金管坯的表面处理；将钛或钛合金管坯制作成钛或钛合金荒管；对钛或钛合金荒管进行轧制；对轧制后的钛或钛合金管轧件进行矫直。在将钛或钛合金管坯制成钛或钛合金荒管的工艺过程就是直接加热钛或钛合金管坯至1000℃保温10分钟后，再进行穿孔制成钛或钛合金荒管。这样的工艺虽然可以以比较少的步骤就制造出钛或钛合金荒管，但是由于在加热、保温和穿孔的过程中均会产生比较严重的“吸气”现象，即钛或钛合金管坯较多地吸入了空气中的氧(O)元素、氮(N)元素、氢(H)元素，则钛或钛合金管坯会因为H元素的含量过高而发生氢脆，会因为O元素和N元素的含量过高而提高钛或钛合金的弹性模量并提高钛的抗拉强度，且在低温应用时钛合金会由于O元素和N元素的含量过高而提高了钛合金的塑-脆转变温度，并进一步增大钛合金的抗拉强度，使得钛或钛合金荒管在后续轧制工艺中比较难进行轧制，容易出现裂纹和开裂。这样就使得钛或钛合金荒管轧制过程中钛或钛合金荒管的拉伸形变量较小，不能生产出12米～16米的高径壁比超长钛或钛合金管。为了解决钛或钛合金管坯在加热、穿孔的过程少吸入空气中的H元素、O元素和N元素的问题，有些企业将钛或钛合金管坯加热、穿孔制成钛或钛合金荒管的整体工艺均设计为在惰性气氛或真空状态下进行，这样虽然避免了吸入H元素、O元素和N元素，但是增加的产生惰性气氛以及制造真空状态均需要一系列的辅助设备，大大增加了生产成本。

发明内容

本发明的是为了解决上述现有技术的不足而完成的发明，本发明的目的是提供一种生产成本低，且能够生产出质量好的高径壁比超长钛或钛合金管的制造方法。

本发明的超长钛或钛合金管的制造方法，依次按照以下步骤进行：钛或钛合金管坯的表面处理；将所述钛或钛合金管坯制作成钛或钛合金荒管；对所述钛或钛合金荒管进行轧制；对轧制后的轧制件进行矫直，其特征在于：将所述钛或钛合金管坯制作成钛或钛合金荒管过程包括：将经过表面处理后的所述钛或钛合金管坯预热至400℃±20℃，然后将预热至400℃±20℃的钛或钛合金管坯导入加热装置中加热至960℃±30℃保温1～5分钟后，再导入穿孔机进行穿孔制成钛或钛合金荒管。

本发明还有以下附加的技术特征：

所述对钛或钛合金管坯自400℃±20℃加热至960℃±30℃分为三个阶段来进行，依次为400℃±20℃～600℃±20℃、600℃±20℃～820℃±20℃和820℃±20℃～960℃±30℃三个阶段，且所述三个加热阶段的加热速度是不同的。

更进一步优选的方案为对所述钛或钛合金管坯在400℃±20℃～600℃±20℃阶段、600℃±20℃～820±20℃阶段和820℃±20℃～960℃±30℃阶段，各阶段内的加热速度是递增的。