[发明专利]一种大口径镍基合金薄壁管材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大口径镍基合金薄壁管材的制备方法，属于管材加工技术领域。

背景技术

镍基合金管材具有良好的抗高温腐蚀性能、抗氧化性能及优良的抗腐蚀性能，大口径镍基合金薄壁管材主要应用于航空、化工、核能装置等领域。大口径镍基合金薄壁管材的制备难度较大，传统生产大口径镍基合金薄壁管材的方法主要有①镍基合金锻造棒+机加工(打孔和车削)的方法加工，该方法材料利用率极低，浪费严重，②离心铸造+旋压工艺制备大口径镍基合金薄壁管材，该方法在上世纪七十年代，已成功用于Hastelloy系合金大口径镍基合金薄壁管材的加工，由于离心铸造工艺固有的特性，不适用于制备合金元素比重差异较大材料的管坯，使得该方法具有较大的局限性。

对现有技术文献的检索发现，中国发明专利[申请号：200410100466.5]公开了一种锻造棒热穿孔+冷加工(冷轧或冷拔)工艺加工Inconel690合金管材，适合于高温变形抗力相对较低的镍基合金，且由于热穿孔固有的变形特点，难以保证管坯的质量，该专利主要用于小口径Inconel690管材的加工。中国发明专利[申请号：02144977.5]公开了锻造棒+机加工(打孔)+冷加工(冷旋或冷轧)工艺加工高温合金管材。该工艺需要中心钻孔，材料利用率低，适合于中等口径管材的加工。

随着国民经济的发展，我国镍原料的消费量逐年增加，但我国能源匮乏，镍资源短缺，国产镍原料供应紧张，镍原料依赖进口的程度日益增大。合理利用镍资源，极大限度的减少镍原料的浪费，提高材料利用率，有助于减缓我国镍资源紧张的局面。镍产品的制备加工过程中提高材料利用率、节约原料是减少镍资源浪费的关键环节之一。本专利提出了采用锻棒热反挤压+旋压工艺制备大口径镍基合金薄壁管材的新方法，该方法的材料利用率高、节约原料、成本低，具有显著的经济效益和社会效益。

对现有技术文献的检索发现，采用离心铸造+旋压工艺制备大口径镍基合金(Hastelloy系合金)薄壁管材的方法已有报道，涉及采用锻棒热反挤压+旋压工艺制备大口径镍基合金薄壁管材的报道尚未见公开，本发明不受合金元素比重的限制，适用范围广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种材料利用率高，低成本大口径镍基合金薄壁管材的加工工艺。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种大口径镍基合金薄壁管材的制备方法，包括如下步骤：

(1)镍基合金锻造棒材机加工后，预热到150℃～280℃，喷涂高温防氧化玻璃润滑剂，随后加热到1000℃～1250℃，保温1h～2h，覆涂玻璃润滑粉；

(2)挤压模、挤压筒、挤压杆预热到450℃～550℃，润滑剂为汽缸油+石墨+二硫化钼；

(3)将步骤(1)所得的锻造棒材(作为管材锭坯)放入预热的挤压模和挤压筒中，进行挤压，得到管材；

(4)将步骤(3)所得的管材的内外表面打磨处理后，多道次冷旋压减径、减壁，进行中间热处理；

(5)然后进行成品热处理、酸洗和清洗，得到成品管材。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的镍基合金为变形镍基合金，如Monel系合金和Inconel系合金等。

一种优选的技术方案，其特征在于：所述的锻造棒材的直径为Φ110mm～Φ550mm。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤(2)中所述的挤压模、挤压杆和挤压筒的材料为Inconel718高温合金。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤(3)中所述挤压的挤压比为2～12，挤压速度为25mm/s～60mms。挤压比优选3～11，挤压速度优选25mm/s～50mms。一种优选的技术方案，其特征在于：步骤(4)中所述冷旋压的第一道次减薄率为20％～25％，其他道次减薄率为25％～30％；中间热处理为退火或固溶处理，中间热处理的变形量为50％～75％，中间热处理的温度为750℃～1200℃，保温1h～2h，冷却方式为水冷、气冷、空冷或炉冷。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤(4)中所述冷旋压成品前两道次旋压的进给比为0.5mm/n～0.7mm/n，其他道次的进给比为0.8mm/n～1.5mm/n。

一种优选的技术方案，其特征在于：步骤(5)中所述的成品热处理为退火或固溶+时效处理，成品退火温度为900℃～1100℃，根据用户要求，成品固溶+时效处理选择标准热处理制度。