[发明专利]航天用高温合金GH3600精细薄壁无缝管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天用高温合金GH3600精细薄壁无缝管的制造方法，尤其涉及该方法中成品晶粒度控制方法。

背景技术

随着我国航天事业的不断发展，对发动机的功率及安全性能提出了更高的要求。航天用高温合金GH3600精细薄壁无缝管就是为了满足新型发动机而开发的新产品。

高温合金GH3600精细薄壁无缝管是指用于航天火箭推进系统的镍基高温合金圆管，圆管经成方、并排焊接后缠绕在火箭喷嘴部件外侧。管道内部输送液态氢，其主要作用是冷却高温喷嘴部件，以保障火箭的正常运行。

由于精细薄壁无缝管壁厚仅0.4mm，且需后续焊接加工，若精细薄壁无缝管晶粒度大小不均，则机械性能会形成异常，粗大的晶粒也会降低管子在抗疲劳性能，最终对火箭的安全运行构成潜在危险。

现有技术中的晶粒度控制方法是通过最终冷加工变形量及调整成品热处理制度来改变成品晶粒度，该冷加工方法无法保证产品晶粒的充分、均匀变形，各部位内应力不均匀，所需再结晶能量也因此不同，造成热处理再结晶后的晶粒大小产生差异。单纯通过调整成品热处理制度，可宏观上调整产品晶粒度，但无法实现成品晶粒度的一致性。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种航天用高温合金GH3600精细薄壁无缝管的制造方法，旨在解决上述的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下步骤实现的：

成品冷轧前的最后一道半成品固溶处理在氢保护连续光亮热处理炉内进行，热处理温度在960-1010℃之间，保温时间10-15分钟，后空冷；

控制成品冷轧变形量为60-65％，且减壁厚与减外径的比值Q_E≥1；

真空成品热处理炉炉温温度偏差≤±3℃，产品各个部位进入保温温度的时间误差小于10分钟；所述的精细薄壁无缝管壁厚为0.4mm；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：使产品的晶粒度要求达到7-10.5级，提高管子的抗疲劳性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明是通过以下步骤实现的：

成品冷轧前的最后一道半成品固溶处理在氢保护连续光亮热处理炉内进行，热处理温度在960-1010℃之间，保温时间10-15分钟，后空冷；

控制成品冷轧变形量为60-65％，且减壁厚与减外径的比值Q_E≥1；

成品真空热处理炉炉温温度偏差≤±3℃，产品各个部位进入保温温度的时间误差小于10分钟；所述的精细薄壁无缝管壁厚为0.4mm；

上述步骤中采用的都是现有技术的设备。

本发明中提及的成品晶粒度控制是指通过控制冷加工变形量及Q_E值，通过优化热处理制度和提高炉温均匀性，来实现满足精细薄壁无缝管晶粒度的要求。

常规GH3600材料固溶处理温度为1050℃，晶粒度在5-8级，个别晶粒达到4级。现最后一道半成品降低固溶处理温度后，材料仍完全再结晶，可保证后续加工材料所需的塑性，同时使材料在最终冷加工前初步得到细小、均匀的等轴晶组织，一般为7-8级，为实现最终产品晶粒度等级及晶粒一致性创造了前提条件；

控制最终热处理前的冷轧变形量60-65％，减壁/减径比Q_E值≥1，避免轧制时圆管外层金属变形大，内层变形小的情况，整个壁厚方向金属的充分变形，晶粒充分破碎，内应力大小基本一致，避免因变形不均造成管边缘与内部在热处理后的晶粒大小差异；同时60-65％冷轧变形量与上述最后一道半成品降低固溶处理温度相对应，即可实现金属充分变形，又可避免过大变形量造成管子产生裂纹的缺陷。

成品退火热处理加热段达30个，各段间隔仅为30cm，且每个区域均可单独控温。满负荷状态下，纵向温度偏差≤±3℃，产品进入保温温度的时间误差小于10分钟。小的温度偏差和保温时间误差，确保了所有管子得到基本相同条件的热处理制度。