[发明专利]一种超长铝镁合金管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超长铝镁合金管的制备方法，属于有色金属材料即压力加工技术领域。

背景技术

随着石油和天然气工业及地质勘探业的急剧发展，对钻井和开采装备提出了越来越高的技术要求。在钻探设备上所需的冷却管，目前主要为不锈钢管和白铜管，但其成本高，重量大；而铝合金管具有重量轻、抗疲劳、柔性好、耐蚀、耐寒等优点，如果采用铝合金管取代不锈钢管和白铜管，则可明显降低成本和运输费用。钻探设备、核能发电等领域的热交换器所需冷却管通常要求具有高耐腐蚀性和数百米的长管(最小长度需要150米)，Al-Mg合金具有力学性能、焊接性能和耐蚀性的良好匹配，可广泛应用于要求好的抗蚀性、优良可焊性和中等强度的场合，如钻探制冷设备、核能发电、制冷装置、交通运输设备、雨伞杆等。铝镁合金能满足其基本性能要求，但是铝镁合金管材的生产工艺通常采用常规热挤压成形方法，而这种常规的间断式挤压方法无法制备出超长管。连续挤压作为一种短流程新技术，理论上可以生产无限长的挤压制品，但是铝镁系合金属于中高强度合金，塑性变形时流动性较差，连续挤压时分流焊合困难，成为实际生产的一大技术瓶颈。

此外，Al-Mg合金在热处理的过程中沉淀相β相形核率低，数量少，呈粗大的杆状或棒状在晶界析出，故该合金沉淀强化效果不显著。在室温下长期存放的过程中存在软化倾向，在腐蚀环境下常常引起晶间腐蚀和应力腐蚀裂纹，对合金的尺寸稳定性及耐腐蚀性能等造成极大损害，影响其使用寿命。这是由于合金中的β相(Mg₅Al₈)在滑移带和晶界上缓慢地沉淀，固溶强化作用减弱，强度降低，出现所谓的时效软化现象。

为了获得组织均匀和性能稳定的超长Al-Mg合金管，进一步扩大其应用范围，迫切的需要开发研制出适合该合金的有效加工方法，在保证其力学性能稳定的基础上，获得优良的耐蚀性。

迄今为止，尚未有铝镁合金超长管材制备方法的相关专利报道，更无该合金耗时短、效率高的热处理工艺技术的公开报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有Al-Mg合金管存在尺寸与性能不稳定、分流挤压焊合不良的问题，提供一种超长铝镁合金管的制备方法，本发明方法可制备出长度达180米以上的超长管材，且管材的力学性能稳定，力学性能参数得到提高。

本发明一种超长铝镁合金管的制备方法，包括下述步骤：

第一步：按铝镁合金组分配比，采用常规熔铸工艺得到铸坯，铸坯经过热挤压，得到圆截面杆坯，杆坯经清洗后头尾对焊连接，得到清洁长杆坯；或采用连铸连轧、清洗后制备清洁长杆坯。

第二步：将第一步得到的圆截面长杆坯采用增压模连续挤压加工成管；连续挤压工艺参数为：模具为三孔分流增压模，分流比3～6，焊合角15～25°，模口为阶梯模口，焊合室高度H与铝镁合金管外径D的尺寸满足：H＝(0.3～0.4)D；

第三步：将第二步得到的铝镁合金管在400℃以下进行两级退火。

本发明的一种超长铝镁合金管制备方法，第一步中，热挤压的挤压比为5-15。

本发明的一种超长铝镁合金管制备方法，第二步中，所述阶梯模口的高度为1-4mm，宽度为1-4mm；阶梯模口级数至少为1级，合适的阶梯级数为1-4级。

本发明的一种超长铝镁合金管制备方法，第二步中，连续挤压时，挤压轮直径为300mm，转速为4-6转/分钟。

本发明的一种超长铝镁合金管制备方法，第三步中，两级退火工艺参数为：首先加热至300～400℃，保温30～60min，进行一级退火；一级退火后随炉降温至150～220℃，保温4～7h，进行二级退火；然后出炉空冷至室温。

本发明的一种超长铝镁合金管制备方法，二级退火温度为180-210℃，保温4～5h，更优选为200℃，保温4h。

本发明的一种超长铝镁合金管制备方法，所述铝镁合金选自镁的质量百分含量为4-5％，余量为铝的铝镁合金或包含有锰、稀土中的至少一种微合金化元素的铝镁合金。

本发明的一种超长铝镁合金管制备方法，所述铝镁合金包括下述组分，按质量百分比组成：

Mg：4.0％～5.0％，Mn：0.3％～0.7％，La：0.1％～0.4％，Ce：0.2％～0.7％，不可避免杂质≤0.3％，余量为Al。

本发明的一种超长铝镁合金管制备方法，退火在箱式电阻炉内进行。

本发明的一种超长铝镁合金管制备方法，制备的铝镁合金管长度大于等于180米。

本发明的机理简述于下：