[发明专利]一种钛及钛合金高压气瓶的制造方法

说明书

本发明公开了一种钛及钛合金高压气瓶的制造方法，包括：先用模锻工艺加工出封头段，再采用锻造工艺制备出管材段，将两个封头段与管材段进行焊接，然后对焊缝部分进行加热和镦锻，使焊缝组织发生根本变化，达到使用要求。本发明的这种钛及钛合金高压气瓶成品，气瓶内表面的无褶皱，粗糙度较低，疲劳性能、冲击性能以及拉伸性能都达到了使用要求。

技术领域

本发明属于钛及钛合金高压容器制造领域，具体涉及一种钛及钛合金高压气瓶的制造方法。

背景技术

潜艇中有许多高压气瓶，里面贮存高压空气，是潜艇上浮必须的装备。以前高压气瓶为钢材制造。而钛及钛合金由于其比重轻、比强度高、优越的耐蚀性能，在海洋工程上应用越来越重视。

目前钛及钛合金高压气瓶的制造，是采用厚壁管材经旋压收口，再经过机械加工成型制备而成。常见的钛合金气瓶直径为200～500mm，壁厚为5～35mm，传统工艺的难点在于旋压收口；对于厚壁管材的收口需要大型强力的旋压设备，采用热旋压工艺。旋压时的温度控制是一个难题，收口后的内表面有严重的皱褶。对于薄壁管材的收口，虽然旋压机所用的旋压力较小，加热温度较低，但也会产生严重皱褶。这种皱褶影响高压气瓶的疲劳性能、冲击性能以及拉伸性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种钛及钛合金高压气瓶的制造方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种钛及钛合金高压气瓶的制造方法，包括：

步骤1：采用模锻成型工艺将钛及钛合金棒材加工成第一半成品封头段；并要保证所述第一半成品封头段的组织和性能达到设计要求，然后采用机械加工的方法再对所述第一封头段内外表面进行加工，得到较高尺寸精度和较低表面粗糙度的第二半成品封头；所述第二半成品封头段由封头和直管构成。

步骤2：采用锻造工艺制备一段管材段，并用机械加工的方法对管材段的内外表面进行加工，保证所述管材段的组织和性能达到设计要求；

步骤3：将步骤1和步骤2得到的两个所述第二半成品封头段和所述管材段开“V”型坡口，坡口角度30°～45°，然后采用单面焊双面成型工艺进行焊接，得到钛及钛合金高压气瓶毛坯；

步骤4：对步骤3得到的所述钛及钛合金高压气瓶毛坯的环形焊缝部位局部加热，加热温度控制在850℃～970℃之间，然后采用镦锻工艺对钛及钛合金高压气瓶毛坯的焊缝以及焊接热影响区进行镦锻，使焊缝部位被挤压，并保证焊缝处变形量大于50％，焊缝处向管材内外表面凸出，再采用机械加工的方法去除焊缝周围突出管材的部分，使焊缝处与管材内外表面平齐即可，得到钛及钛合金高压气瓶半成品。

步骤5：对所述钛及钛合金高压气瓶半成品整体进行机械加工和打压试验，得到钛及钛合金高压气瓶。

在本发明的一个实施例中，步骤4可反复多次，使焊缝处多次变形，直至焊缝组织和母材组织基本一致。

本发明的另一个实施例提供了一种钛及钛合金高压气瓶的制造方法，包括：

步骤1：采用模锻成型工艺将钛及钛合金棒材加工成第一半成品封头段；并要保证所述第一半成品封头段的组织和性能达到设计要求，然后采用机械加工的方法再对所述第一半成品封头段内外表面进行加工，得到较高尺寸精度和较低表面粗糙度的第二半成品封头段；所述第二半成品封头段由封头和直管构成。

步骤2：将步骤1得到的两个所述第二半成品封头段开“V”型坡口，坡口角度30°～45°，然后采用单面焊双面成型工艺进行焊接，得到钛及钛合金高压气瓶毛坯；