[发明专利]一种钛合金TC4热轧管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛合金管及其制备，具体地说是一种TC4热轧管及其制备方法。

背景技术

随着钛合金的不断发展，越来越需求高强度、高韧性、耐高温和耐腐蚀的钛合金，尤其是钛合金管材需求越来越多，而钛合金管材的加工难度越来越大，钛合金TC4管材大部分应用于油田、核电站、化工等行业，而现在的钛合金TC4管材通常都是板材卷焊的、棒材掏孔的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合于现代市场需求的钛合金(TC4)管，此方法热轧的TC4管材强度高、韧性好、耐高温和耐腐蚀，用上述方法加工的钛合金TC4管其性能中的抗拉强度(Rm)达到860～1300MPa，延伸率8～25％。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钛合金(TC4)管，按重量百分比计合金组成为:Al(5.5～6.75)％,V(3.5～4.5)％,Fe≤0.3％,C≤0.08％,N≤0.05％,H≤0.015％,O≤0.20％,Ti余量；

一种钛合金(TC4)热轧管的制备方法，按重量百分比计合金原料组成为：Al(5.5～6.75)％,V(3.5～4.5)％，Ti余量；按常规方法将上述原料加工成棒坯进行热穿孔热轧制或热穿孔热锻造或热穿孔后加工，并控制钛合金TC4中Fe≤0.3％,C≤0.08％,N≤0.05％,H≤0.015％,O≤0.20％，；其TC4热轧管规格：圆管外径壁厚3～400mm(但外径与壁厚之比必须大于2)×长度100～18000mm，方管64～1200mm×64～1200mm×壁厚3～400mm(但每个边长都必须大于相邻2个壁厚之和)×长度100～18000mm，异形管大头外径壁厚3～400mm(但外径与壁厚之比必须大于2)×小头外径壁厚3～400mm(但外径与壁厚之比必须大于2)×长度100～18000mm，异形管大头外径必须大于小头外径；

在热轧TC4钛合金管时，首先无缺陷的光棒坯料放在加热炉(天然气炉、箱式电阻炉、煤气发生炉)内进行升温加热；加热温度800℃～1200℃，保温时间＝(加热锭坯直径/2)mm+(20～90)分钟。热穿孔后进行热轧和热锻造时变形量为(20％～80％)/次,热穿孔后、终轧和终锻温度500℃～1000℃；

热轧制完成后的成品采用氧化退火或真空退火，氧化退火的退火温度为600～900℃保温1～8小时；真空退火的退火温度为600～900℃保温1～8小时，退火后的成品则要再进行酸洗或碱洗、酸洗或碱洗后水洗，获得产成品，或者再进行一次机加工获得产成品。

此产品钛合金(TC4)热轧管性能中的抗拉强度(Rm)在正常热处理和固溶时效后可达(860～1300)MPa,延伸率在(8～25)％，在消除应力退火和完全再结晶退火的两种状态中，其金相组织均匀。

本发明与现有技术相比，具有如下的有益效果：

1.强度高、耐腐蚀：本发明钛合金TC4热轧管强度(Rm)(860～1300MPa)比与TC4成份相近的TA18管(620MPa)高240～680MPa，耐腐蚀性也远远超过TA18管。

2.降低成本，缩短生产周期：现有钛合金管生产工艺每道轧制后都要进行真空退火，而本发明的钛合金TC4热轧管材生产工艺为热穿孔热轧制或热穿孔热锻造或热穿孔后加工，这样既降低了电耗成本也缩短了生产周期。

3.成品率高，质量好，性能优：本发明TC4热轧管比棒材掏孔管成品率高，TC4热轧管利用热穿孔管坯进行热轧制或热锻造或机加工，损耗小，成品率高，而棒材掏孔管则需要掏出很多屑废品，损耗大，成品率低，棒材掏孔管只是棒材的质量和性能，棒材掏孔管的质量、性能远不及TC4热轧管的质量、性能。

4.使用寿命长：本发明TC4热轧无缝管先天性组织致密，板材焊接管则在焊缝处组织状态与基体不一致，容易造成疲劳性晶间开裂，所以有TC4热轧无缝管比板材焊接管使用寿命长。

具体实施方式

本发明是通过独特的操作方法和热轧制工艺就可以获得新型钛合金TC4热轧管，下面通过实施例详述本发明。

采用氧化退火冷轧制法：按常规步骤进行，首先用原料海绵钛、钒铝合金、进行配料(按重量百分比计Al(5.5～6.75)％,V(3.5～4.5)％，Ti余量，将原料混合)，挤压电极，焊接电极，装炉熔炼铸锭，扒皮取样分析，用铸锭锻造棒料(棒坯)，棒料车光下料，用光棒热穿孔成管坯后利用余热进行热轧制或热锻造或管坯冷却后机加工，碱洗，酸洗，水洗，平头，退火，取样分析，定尺下料。

下述实施例中的碱洗配比、酸洗配比均为：