[发明专利]卷板焊接加旋压制造纯钛管材的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属型材加工技术领域，特别是有色金属中的钛或者钛合金的大规格管材的制造。

背景技术

钛的比重轻、比强度高、有优良的抗腐蚀性能，广泛应用在化工、军工、海洋工程、电站等许多方面。纯钛管材是钛材的一个重要分类。Φ120以下的管材现在有两种制造方法：（a）无缝管，加工方法有挤压、挤压穿孔后轧制、斜轧穿孔后轧制。(b)钛焊管，它由钛带材卷制后焊接。通常用在电站的换热器，规格在Φ16~40。规格Φ120以上的管材，一般由板材卷制焊接而成。有些规格管材，由于壁厚卷制困难，则采用压机压制半圆形，两个半圆对焊。这样管材上的焊缝很多。受压机锤头宽度的影响，所压半圆的长度在1米~1.5米。一根3米长的管材，有5~8道焊缝。考虑到焊缝是铸造组织，塑性较差，耐腐蚀性比变形组织差，因而，在设备设计时，管材的壁适当加厚，称焊缝系数。例如按计算使用6毫米的管材，考虑焊缝系数就要使用6.8~7.2毫米厚的管材。因此，目前对于较大规格钛管材制作会产生大量材料浪费，而且由于焊缝塑性较差，耐腐蚀性比变形组织差，使得管材质量有一定缺陷。

发明内容

本发明目的是提供一种卷板焊接加旋压制造纯钛管材的方法，特别适合大规格（Φ80以上）钛板材的制作。

卷板焊接加旋压制造纯钛管材的方法，其工艺流程为：选料——下料——板材压制或卷制成筒状——焊接成圆筒——旋压20±5%的变形——热处理——旋压——热处理——旋压——成品热处理——检查——切定尺——包装。

本发明中圆筒制作和旋压步骤按如下方法实施：

（1）圆筒制作：将纯钛板材按所需尺寸下料，对于较薄的板材用卷板机卷成圆筒，进行焊接；对于较厚的板材，用压力机压成两个半圆，然后对焊成圆筒；将焊缝打磨平整，内表面的焊缝处要圆滑过渡；

（2）三次旋压变形和热处理：将圆筒套在芯棒上进行首次旋压变形，芯棒的直径比管材的内经小0.2~0.4毫米，变形量控制在20±5%，第一次真空热处理温度650~900℃；第二遍旋压使得筒体整体变形，变形量控制在30~75%，在800~850℃下热处理；最后第三遍旋压，变形量30~75%，600~700℃下热处理。

本发明工艺所能制造的纯钛管材，一般适合Φ80以上，想制造Φ3000的管材，也是可能的，只要有相应规格的旋压机。

纯钛的加工材如板材、棒材、管材，一般情况下，其组织是α型，焊缝是铸造组织，称β型。β型的组织，耐腐蚀性比α型差许多。将β型组织变为α型，必须经过加工和热处理。铸造组织β型，经过第一次加工，它的组织破碎，形成许多核源，在加热的条件下这些核源发生再结晶和晶粒长大，新的晶粒取代了铸造组织的晶粒，就改变了铸造组织，如果再结晶的温度在相变点以下，新生成的组织是α型。通常这种转变要进行多火次。

本发明正是利用了钛的形核、再结晶、晶粒长大的理论，提出新的卷板焊接加旋压制造纯钛管材的方法，通过多次旋压和热处理，使得焊缝的β型的组织生成耐腐蚀性好的α型组织，大大提高了管材质量。

具体实施方式

卷板焊接加旋压制造纯钛管材的方法，工艺过程如下：选料——下料——压制或卷制——焊接——旋压20%左右的变形——热处理——旋压——热处理——旋压——成品热处理——检查——切定尺——包装。

具体步骤中工艺参数控制如下：

1、将纯钛板材按所需尺寸下料，对于较薄的板材可以用卷板机卷成筒，进行焊接；对于较厚的板材，直径又较小，不能卷制，则用压力机压成两个半圆，然后对焊。焊接成筒体的内径比芯棒直径大0.4~1.5毫米。2、焊接筒体的长度，取决于成品的长度和旋压机可旋长度。例如生产Φ216/Φ208×3000的管材，净重36公斤，坯料Φ235/Φ209×1000  重量40.8公斤，壁厚13毫米，比净重多出4.8公斤是工艺余量。3、芯棒的直径比管材的内经小0.2~0.4毫米，管材直径小时取小值；管材直径大时取大值。4、将焊缝打磨平整，内表面的焊缝处要圆滑过渡。5、第一遍旋压的主要目的是使焊缝变形，给以20%左右的变形即可；对于较厚的筒体，适当加热，坯料温度200~300℃。真空热处理：温度650~900℃。下一道次旋压出成品，取较低温度；下一道次旋压不出成品，取较高温度；取较高温度有利于消除焊缝影响。第二遍旋压的主要目的是筒体整体变形。可以在第二遍旋压出成品。为了在表面看不出焊缝，至少旋压三遍。第一遍旋压主要的目的使焊缝变形，给以20%左右的变形，然后热处理900℃，第二遍旋压主要目的是筒体整体变形，变形量30~75%，然后热处理800~850℃。第三遍旋压，变形量30~75%，热处理600~700℃。以Φ216/Φ208×3000的管材为例，净重36公斤，坯料Φ235/Φ209×1000  重量40.8公斤，壁厚13毫米；第一次旋压Φ230/Φ208×100  重量40.8公斤，然后真空热处理900℃。第二次旋压Φ220/Φ208×2250 ，真空热处理850℃；第二次旋压Φ216/Φ208×3200 ，真空热处理650℃。