[发明专利]一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法

说明书

本发明公开了一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，该方法包括以下步骤：一、将钛合金的铸锭进行常规锻造和精锻变形，得到棒坯；二、将棒坯进行斜轧穿孔，然后进行表面缺陷修整、酸洗和退火，得到穿孔管坯；三、将穿孔管坯进行冷轧，得到冷轧管坯；四、将冷轧管坯进行去除表面缺陷、酸洗、热处理、矫直，得到钛合金管材。本发明将钛合金铸锭经常规锻造以及精锻变形制备成棒坯，然后经斜轧穿孔及冷轧制成管坯，最后进行热处理，得到了钛合金管材，缩短了工艺流程，降低了加工成本，成本相较传统钛合金管材大幅降低，同时为管材成形后的组织性能提供了保障，制备的钛合金管材除满足海上作业条件外，还符合油气开采用服役的环境要求。

技术领域

本发明属于钛合金技术领域，具体涉及一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法。

背景技术

钛及其合金具有比强度高和优异的抗蚀性能，尤其对海洋大气环境侵蚀的免疫能力非常出色，是深海油气开发设备最理想的选材材料。TC4、Ti-75、Ti-B19、Ti-80、TA5是目前海上应用较为广泛的钛合金结构件材料。其中，Ti-Al-Zr-Mo系合金(Ti-75，Ti-80)强度，塑韧性，耐蚀性，加工性能等综合性能都比较优异，但随着超深、高温、高压、高硫、高氯和高二氧化碳海上油气田的相继投产，传统的钛合金很能满足油气田深度开发的需要。目前海洋工程应用对海用钛合金强度，耐蚀性等提出了更高的要求，针对目前钛合金强度偏低、成本较高、无缝管材制造难度大等问题，需要开发新型的高强韧钛合金及其管材制备技术。与国外相比，由于起步较晚，我国对钛合金海洋油气开发中管材的应用还处于初始阶段，在研制和应用过程中还存在着诸多问题。进行新型高强韧钛合金管材制备技术的研究，将填补国内在高强韧海洋工程结构用钛合金领域的空白，对于推动我国海洋工业的发展具有重要意义。

高强钛合金无缝管材成形困难，现有的工艺均不成熟，主要是沿用传统钛合金管材的制备工艺。公开号为CN103540797A、公开号为CN101824564A、公开号为CN108048678A和公开号为CN103540796A的专利中涉及的TC11合金、TC4合金、Ti6242三种高强合金管材制备工艺包括斜轧穿孔+冷轧、斜轧穿孔+温(热)轧、挤压+冷轧、挤压+温(热)轧。但整体工艺流程较长，挤压、温轧的成本高且表面质量差。

现有钛合金无缝管材的棒坯制备一般需经过多火次改锻及锻造处理，使棒材的强度及塑韧性达到一定指标要求后才能进行管材制备。公开号为CN108048678A的专利中提到的钛合金管材制备方法中所用棒坯需通过β相区开坯后再经过不少于三次镦拔后滚圆成棒坯，此工序至少需要三火次锻造才能完成。而多数合金管材制备所用棒坯需要更多火次才能实现，生产周期长，成本高。

公开号为CN109280787A的专利中，虽然已有进行石油天然气工业用钛合金无缝管材的制备方法，但该方法仅适用强度低于900MPa的钛合金管材，当强度高于900MPa时，使用该工艺成形管材时易产生较深的裂纹。

公开号为CN107649531A的专利中公开了一种钛合金大口径无缝薄壁管材的加工方法，采用钛合金棒材镗孔后直接精锻成形，适用于大口径薄壁管材，材料利用率较低。公开号为CN103436735A中公开的一种β钛合金管材的制备方法也适用于高强钛合金管材的制备，但该工艺制备的管材工序流程长、生产效率低，获得的合金管材也主要为薄壁管材。

目前，我国钛企业生产的高强钛合金管材流程长、成本高，高强厚壁钛合金管，未形成可靠地生产体系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法。该方法将钛合金铸锭经常规锻造以及精锻变形制备成棒坯，然后经斜轧穿孔及冷轧制成管坯，最后进行热处理，得到了钛合金管材，缩短了工艺流程，降低了加工成本，成本相较传统钛合金管材大幅降低，同时为管材成形后的组织性能提供了保障，制备的钛合金管材除满足海上作业条件外，还符合油气开采用服役的环境要求。