[发明专利]一种利用薄壁大直径钛焊管生产钛质杯/壶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用薄壁大直径钛焊管生产钛质杯/壶的方法。

背景技术

钛杯、钛壶等生活用品的抗腐蚀性是不锈钢的数倍，完全没有金属异味、经久耐用；钛用品耐高温、耐低温，可在600℃以下长期使用而不会产生变形等，在低温-196~-253℃环境下仍能保持较好的延性及韧性，并且不会有冰冷的感觉。钛金属在生理上对人体几乎都是惰性的、是唯一对人的植物神经和味觉神经没有作用的金属，钛杯、钛壶等生活用品安全无毒，还有质轻、牢固、比热小、导热率低、无毒无害及无过敏性等特点，在食品和生活用品领域有巨大潜力。

钛无缝管的常规壁厚≥0.9mm，壁厚较厚，存在壁厚不均匀和成品率低等问题，而选用壁厚0.4~0.9mm的钛焊管，经济效益比用无缝管更好，但加工壁厚小于0.9mm的无缝管难度大，投入成本较多。由于钛具有优良的耐蚀性等特性，美国、日本和法国等在大型电力和核电站的热交换器和冷凝器中，大量应用钛薄壁焊接管，我国从20世纪80年代起，逐步引进了多条钛焊管生产线，能够生产壁厚0.5~2mm的不同外径规格的钛焊管。随着我国电力、核电、海水淡化和热交换行业的发展，薄壁焊管的应用越来越多、发展也越来越快，如今我国钛焊管的年生产能力已经超过了1万吨，规格和性能满足相关的国际标准，而且开始向法国、挪威等国出口钛焊管。

由于成品率高、优点突出，薄壁焊管成为当今管材生产的一种趋势，薄壁大直径钛焊管的壁厚一般为0.4~0.8mm、直径50~120mm，但是制约我国钛焊管发展的主要因素是钛带质量不过关和大直径焊管的焊接不良，利用钛焊管生产零部件时，经常会出现开裂现象，且开裂部位多数在焊缝附件；钛带和钛管的力学性能和可加工性等指标主要由O和N含量（或O当量）等杂质决定，O含量增加、加工变形的难度就会增加。特别是TA1钛管材质软，若成型时速度和模具不匹配，容易造成压痕和划伤等缺陷，焊接时会出现咬边、台阶、焊漏和焊缝氧化等缺陷而造成焊接不良。为了获得良好的利用薄壁钛焊管制备的零部件，需要针对不同的用途选择不同的钛带材，同时要控制好成型、焊接和退火过程，获得良好的焊缝质量。

发明内容

本发明的目的是通过成型和焊接，获得焊缝良好的薄壁大直径钛焊管，并提供一种利用该薄壁大直径钛焊管生产钛质杯/壶的方法，钛焊管的壁厚0.4~0.8mm、直径50~120mm。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种利用薄壁大直径钛焊管生产钛质杯/壶的方法，包括以下步骤：

（1）、钛带材生产：取钛板坯，采用热轧与冷轧卷带式方法将钛板坯制成卷带材后，将卷带材置于真空罩式炉退火，制得的成品钛带材的厚度为0.4~0.8mm，备用；

（2）、钛焊管生产：根据目标尺寸选用的钛焊管的规格需求，将步骤（1）制得的成品钛带材分条裁切，分条裁切的宽度与钛焊管目标直径尺寸相匹配，采用辊式冷弯成型机，将分条裁切的成品钛带材弯制成钛管，然后采用氩气保护气氛下的自动钨极氩弧焊，将弯折的钛管纵焊焊接成钛焊管，退火后酸洗、分切，制得钛焊管，备用；

（3）、钛质杯/壶生产：根据目标的钛质杯/壶的形状尺寸，将步骤（3）制得的钛焊管分切为目标尺寸的长度，选择与目标钛质杯/壶形状尺寸相匹配的橡胶模具，利用胀形法制备钛质杯/壶。

其中，步骤（1）中的钛板坯采用Ⅰ级TA1纯钛，钛板坯成分的控制是氧含量≤0.07%。氮含量≤0.01%。

其中，步骤（1）中的钛板坯采用Ⅱ级TA1纯钛，钛板坯成分的控制是氧含量≤0.06%。氮含量≤0.008%。

进一步地，步骤（3）利用胀形法制备钛质杯/壶时，钛焊管的胀形率不超过20%。

进一步地，步骤（3）利用胀形法制备钛质杯/壶时，钛焊管的胀形率为20~40%。

其中，步骤（1）将卷带材置于真空罩式炉退火，退火工艺为：微正压氩气保护，在600~700℃保温1~10h。

其中，步骤（1）中热轧方法采用可逆式炉卷轧机轧制，卷材每轧制一道次后进入温度为800℃的高温炉内收卷，然后再轧制下一道次；步骤（1）中冷轧卷带式方法采用可逆轧机冷轧，其中，冷轧卷带式方法中的卷带材的轧程变形量不低于50%；其中，轧程变形量是指轧制减薄量与轧前厚度之比。

其中，步骤（1）制得的成品钛带材的晶粒度4~9级，规格为500mm×500mm的成品钛带材的晶粒度级别差异不超过0.5级。