一种钛及钛合金无缝油管的热轧加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钛合金管材加工技术领域，尤其是一种钛及钛合金无缝油管的热乳加 工方法。
【背景技术】
[0002] 钛及钛合金无缝油管即纯钛TA2无缝油管及TC4钛合金油管，钛及钛合金无缝油 管的加工工艺目前采用两种方式，一种是挤压+镗内孔+冷乳的工艺方式，另一种是斜乳穿 孔+冷乳的工艺方式。
[0003] 挤压+镗内孔+冷乳的参考工艺如下：
[0004] 1)TA2或TC4钛合金棒材钻中心通孔；
[0005] 2)TA2钛合金棒材采用包覆铜皮，即外表面和中心通孔处均包覆铜皮；TC4钛合金 棒材采用玻璃润滑剂均匀涂抹在外表面和中心通孔内表面，晾干备用；
[0006] 3)将TA2钛合金棒材加热到760°C且保温后进行挤压制备出TA2管坯；将TC4钛 合金棒材加热到950°C且保温后进行挤压制备出TC4管坯；
[0007] 4)TA2管坯采用酸洗或机加工方式去除铜皮，再修磨外表面并镗内孔；TC4管坯直 接机加工外表面并镗内孔；
[0008] 5)开坯冷乳出TA2乳管或TC4乳管；
[0009] 6)对TA2乳管或TC4乳管进行除油、酸洗；
[0010] 7)对TA2乳管或TC4乳管修磨内、外表面；
[0011] 8)对TA2乳管或TC4乳管进行中间退火，经700~750°C真空退火且炉冷到100°C 时出炉并空冷至室温；
[0012] 9)进行第二次冷乳并重复6~8工序；
[0013] 10)进行第三次冷乳并乳制出成品，然后重复6~8工序；
[0014] 11)对成品TA2管材采用冷矫直；对成品TC4管材加热到400~500°C时出炉进行 热矫直；
[0015] 12)进行无损探伤、力学性能等检验；
[0016] 13)切头；
[0017] 14)按照GB/T8180标准要求进行包装；
[0018] 上述工艺中因钛合金本身的润滑性差，用铜皮包覆进行挤压时其铜与钛的共熔点 为880°C左右，所以上述工艺的最高加热温度不能超过860°C，无法满足高强度钛合金管坯 的制备，而且在挤压出管坯后还要除去2kg左右的压余，头尾还需切除约50mm，再加上表面 修磨及内孔镗孔，其成品率不到45%，在尚未掌握钛合金废料回收技术的基础上将直接导 致钛合金管材的生产成本直线升高。
[0019] 斜乳穿孔+冷乳的参考工艺如下：
[0020] 1)将TA2钛合金棒材加热到920°C后进行斜乳穿孔并制备出TA2管坯；将TC4钛 合金棒材加热到l〇30°C后进行斜乳穿孔并制备出TC4管坯；
[0021] 2)对TA2管坯或是TC4管坯进行修磨外表面及镗内孔；
[0022] 3)开坯乳制出TA2乳管或TC4乳管；
[0023] 4)对TA2乳管或TC4乳管进行除油、酸洗；
[0024] 5)对TA2乳管或TC4乳管修磨内、外表面；
[0025] 6)对TA2乳管或TC4乳管进行中间退火，经700~750°C真空退火且炉冷到100°C 时出炉并空冷至室温；
[0026] 7)进行第二次冷乳并重复4~6工序；
[0027] 8)进行第三次冷乳并乳制出成品，然后重复4~6工序；
[0028] 9)对成品TA2管材和成品TC4管材
[0029] 10)TA2、TC4合金成品退火，经700~750°C真空退火且炉冷到100°C时出炉并空 冷至室温；
[0030] 11)对成品TA2管材采用冷矫直；对成品TC4管材加热到400~500°C时出炉进行 热矫直；
[0031] 12)进彳丁无损探伤、力学性能等检验；
[0032] 13)切头；
[0033] 14)按照GB/T8180标准要求进行包装。
[0034] 上述工艺的生产周期较长，但对强度达到900MPa级的钛合金仍显得力不从心，管 材很容易开裂，较高的乳制力也使工模具消耗较快，加工成本升高。
【发明内容】
[0035] 针对上述问题，本发明提供了一种钛及钛合金无缝油管的热乳加工方法，该热乳 加工方法解决高强度等级钛合金管材难加工、供货周期长的技术瓶颈问题，为钛合金油管 的生产提供技术支撑，并为其它用途的钛合金管材生产提供经济、高效的生产工艺。
[0036]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
[0037] -种钛及钛合金无缝油管的热乳加工方法，钛及钛合金无缝油管的坯料采 用纯钛TA2棒材和TC4钛合金棒材，纯钛TA2棒材和TC4钛合金棒材的初始规格为 0150X1200mm，该热乳成型方法经历涂抹防氧化润滑涂料一加热一斜乳穿孔一压头一热 乳一松棒及脱棒一涂防氧化润滑涂料一二次加热一张减径一探伤一切头一热处理一矫直 -检验一包装工序，加热、二次加热和热处理工序中使用到真空加热炉，斜乳穿孔工序中使 用到两辊斜乳穿孔机，热乳工序中使用到热乳机，松棒及脱棒工序中使用到松棒机，张减径 工序中使用到张减机，具体各工序分述如下：
[0038] ⑴涂抹防氧化润滑涂料：对规格为(/) 150X丨20()mm的TA2棒材和TC4钛合金棒材 的外表面均匀涂抹防氧化润滑涂料，然后晾干备用，其中TC4钛合金棒要求A1占6. 3%、V 占3. 8%、其余为Ti，防氧化润滑涂料是TB1013,要求TB1013的适用温度能够达到950~ 1100°C；
[0039] ⑵加热：在真空加热炉达到750°C时将⑴中的TA2棒材或是TC4钛合金棒进行装 炉，TA2棒材的升温温度控制在920~950°C并保温100分钟后出炉，TC4钛合金棒的升温 温度控制在1050~1100°C并保温100分钟后出炉；
[0040] ⑶斜乳穿孔：采用两辊斜乳穿孔机对⑵中的TA2棒材或是TC4钛合金棒进行斜乳 穿孔并制备出TA2管坯或是TC4管坯，TA2管坯或是TC4管坯的直径控制在152~155mm， 而其壁厚控制在22mm;
[0041] ⑷压头：压头前需采用直径104mm的芯棒进行顶管，所述芯棒在使用前要进行预 热，预热的温度控制在600°C，预热后在所述芯棒的外表面涂抹SM-B型芯棒润滑剂之后再 穿入⑶中的TA2管坯或是TC4管坯并进行顶管，顶管后将TA2管坯或是TC4管坯的头部压 实；
[0042] (5)热乳：将⑷中的TA2管坯或是TC4管坯连同所述芯棒放进热乳机内，热乳机的乳 辊间距控制在600~1200mm，热乳机的乳制速度控制在2~4.Om/s，乳制TA2管坯的乳辊个 数不少于6个，乳制TC4管坯的乳辊个数不少于8个，热乳加工出直径范围是112~126_、 壁厚范围是4~11mm的TA2乳管或是TC4乳管；
[0043] (6)松棒及脱棒：(5)中TA2乳管在松棒时其松棒机的压下量控制在4~8mm并实现 TA2乳管的扩径，然后进行脱棒；(5)中TC4乳管在松棒时其松棒机的压下量控制在6~9mm 并实现TC4乳管的扩径，然后脱棒；
[0044] (7)对(6)中TA2乳管或是TC4乳管的外表面再次进行涂抹防氧化润滑涂料；
[0045] ⑶二次加热：将(7)中TA2乳管或是TC4乳管进行二次加热，二次加热在真空加热炉 中进行，二次加热的温度控制在950°C，保温30分钟后出炉；
[0046] ⑶张减径：二次加热并保温出炉后，将TA2乳管或是TC4乳管放在张减机上进行 张减径，张减机的速度控制在2~3m/s，要求TA2乳管通过张减机时的道次变形量不大于 10%，要求TC4乳管通过张减机时的道次变形量不大于6%，张减径后加工出TA2无缝油管 或是TC4无缝油管；
[0047] (10)探伤：对(9)中的TA2无缝油管或是TC4无缝油管进行无损超声波探伤并确定 TA2无缝油管或是TC4无缝油管的切头长度；
[0048] (11)切头：根据无损探伤结果和管材尺寸及表面质量情况进行TA2无缝油管或是 TC4无缝油管的切头加工；
[0049] (12)热处理：将切头后的TA2无缝油管或是TC4无缝油管进行成品退火，经700~ 750°C的真空退火且炉冷到100°C时出炉并空冷至室温；
[0050] (13)矫直：TA2无缝油管合金管材采用冷矫直且压下量控制在1~2mm，TC4无缝油 管采用热矫直且压下量2~3mm，热矫直的温度控制在400~500°C;
[0051] (14)检验：按照技术要求对(13)中TA2无缝油管或是TC4无缝油管进行力学性能检 验；
[0052] (15)包装：根据客户要求或GB/T8180标准要求对(14)中合格的TA2无缝油管或是TC4 无缝油管进行包装。
[0053] 由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：
[0054] 1、本发明的方法能够加工P125钢级及以下所有钢级的钛合金管材的加工生产， 平均生产节奏可达到1根/3分钟，加工效率远高于挤压+镗内孔+冷乳工艺或是斜乳穿孔 +冷乳工艺。
[0055] 2、通过本发明的方法，成品管材的尺寸测量结果满足API5CT的相应规定，外径、 壁厚、通径均合格。
[0056] 3、通过本发明的方法，成品管材经超声波探伤，满足API5CT中L2级标准，达到相 关订货