一種鉬鎳合金鈦管及其製備方法
2023-05-27 17:21:31
專利名稱：一種鉬鎳合金鈦管及其製備方法
一種鉬鎳合金鈦管及其製備方法技術領域
本發明屬於鈦及鈦合金鈦管技術領域，特別涉及一種鉬鎳合金鈦管及其製備方 法。
背景技術：
鈦及鈦合金的牌號很多，目前GB/T3620中純鈦的牌號有TAl、TA2、TA3、TA4四個 牌號，其化學成分和力學性能與美國ASTM標準的Gr. 1、Gr. 2、Gr. 3、Gr. 4基本相同。而鈦 合金按組織狀態可分為α合金、β合金及α+β合金。
人們根據金屬強度級別將純鈦劃分成四個牌號，而造成強度差異的原因是因為金 屬中的雜質元素的含量不同。碳、氧、氮、氫、鐵、矽等元素是由原料或冶煉加工過程中帶入 的，一般稱為雜質元素，這些元素可使鈦及鈦合金強度提高，塑性下降，甚至使斷裂韌性、低 溫韌性、疲勞性能、耐蝕性、冷成型性和可焊性等變壞，因此，在鈦及鈦合金中，對雜質元素 都規定了它的最高允許含量。間隙元素氮、氧、碳對鈦的強化效果按氮、氧、碳的順序遞減。 在實際生產過程中，是通過控制氧的含量來控制純鈦的強度級別的，由此可知在強度級別 較高的純鈦中，氧既是一個雜質元素，也是一個重要的強化元素。
為了確保鈦材要求的強度性能，對強化元素不僅需要規定最大含量，而且同時需 規定最小含量，例如Gr. 1的氧含量為0. 12-0. 20%,Gr. 2的氧含量為0. 18-0. 25%,Gr. 3的 氧含量為0. 25-0. 35%,Gr. 4的氧含量為0. 35-0. 40%等等。一般情況下，鈦材的原料海綿 鈦中氧的含量較低，直接熔煉可以得到Grl，為了得到較高強度級別的Gr. 2、Gr. 3、Gr. 4鈦 材，鈦材生產企業往往是通過增氧措施來實現的，增氧的方法是通過控制真空爐熔煉時爐 內氣氛或者直接在海綿鈦中加入Ti02。
採用氧作為強化元素簡單易行，但氧含量大於0.25時，會使鈦材的塑性大幅下 降，對材料的冷加工性能影響較大，所以經過氧強化的鈦材如Gr. 3、Gr. 4往往僅適用於熱 加工生產的板材和棒材。
然而，鈦管生產目前普遍採用冷軋工藝，其塑性變形過程和板材及棒材存在明顯 差異首先要求材料具有較高的塑性變形能力，一般材料的延伸率應大於20%，所以適合 鈦管生產的材料在純鈦中有TA1、TA2，在鈦合金中有少量的耐蝕鈦合金如TA9、TA10等。其 次管材的徑厚比Y (厚度和直徑的比值)也是影響冷軋工藝的重要因素，Y大於0. 1時稱 為厚壁管，厚壁管軋制時容易產生開裂，包括微小的裂紋和貫穿性裂紋。
在化工行業某些高溫高壓場合，需要純鈦管的強度達到Gr. 3、Gr. 4等較高級別， 同時，為了保證管材足夠的耐壓能力，管材的壁厚往往較大，如上所述，冷軋管的生產難度 隨鈦材強度級別的提高以及徑厚比Y的增大而增大，所以高強厚壁管的生產將更加困難， 產品的成品率很低，厚壁高強純鈦管的生產是目前急需解決的問題。發明內容
本發明解決的問題在於提供一種鉬鎳合金鈦管及其製備方法，該鉬鎳合金鈦管具有低氧、低鐵和高強、高抗腐蝕性的優點，可替代TA3(GB/T3624)或者Gr. 3 (ASTM B338)管 材。
本發明是通過以下技術方案來實現
一種鉬鎳合金鈦管，以質量分數計，所包含的各組分為Mo :0. 10 0. 20%，Ni 0. 20 0. 60 %，Fe :0 0. 06 %，C :0 0. 05 %，N :0 0. 03 %，0 :0 0. 10 %，H :0 0. 015%, Si 0 0. 01%，其餘為 Ti。
所述的Mo與Ni的質量比為1 2. 5 3。
所述的Mo 禾口 Ni 的含量為 Mo 0. 15%, Ni :0. 40%。
一種鉬鎳合金鈦管的製備方法，包括以下步驟
1)在海綿鈦中加入Mo和Ni，使得Mo的質量分數達到0. 10 0.20%，Ni的質量 分數達到Ni :0. 20 0. 60%，壓製成真空熔煉用的合金電極；
2)將製備好的合金電極在0. 1 1. 01 之間於MOO 熔煉2. 0 5. Oh， 在真空中冷卻3. 0 5. Oh後，取出鑄錠，去除表面汙染物和氧化皮，得到熔煉後的合金鑄 錠；
3)將合金鑄錠鍛造加工成棒坯，然後將棒坯擠壓成管坯；
4)採用冷軋工藝將管坯軋製成管材，得到鉬鎳合金鈦管。
所述的海綿鈦的含鈦質量分數不低於99%。
所述的Mo以Ti-Mo合金的形式加入，Ni以鎳條或Ti-Ni合金的形式加入。
所述的加入的Mo與Ni的質量比為1 2. 5 3。
所述的去除表面汙染物和氧化皮之後，在0. 1 1. 01 之間於M00 ^00°C多次 熔煉，每次熔煉時間為2. 0 5. 0h，每次熔煉之後均去除表面汙染物和氧化皮。
與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果
本發明提供的鉬鎳合金鈦管，通過在加入少量的Mo和Ni對金屬進行強化，從而可 以在保證管材塑性較高的條件下得到強度達到Gr. 3相同級別的鈦管，達到強韌化的目的。 然而，少量的Mo和M的添加對製備鈦管材當中材料的成本影響很小。
本發明採用提高鈦材耐蝕性的合金元素Mo和M對金屬進行強化，與現有採用增 氧的方式提高鈦材的強度相比，在提高鈦材強度的同時，所製備的鈦材在還原性介質中耐 蝕性明顯的提高。
具體實施方式
下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而 不是限定。
實施例1規格為Φ 19 X 2. 77的鈦管材的製備具體為
1)製備合金電極
按照Ti-Mo(0. 15% )_Ni (0. 4% )的合金組成比例，以1級海綿鈦作為基本原料， Mo以Ti-25Mo(Mo含量為25% )合金的形式加入，Ni以鎳條或Ti-Ni合金的形式加入；將 海綿鈦與所需要的Ti-25Mo合金充分混合均勻，將混合好的海綿鈦在油壓機機上壓製成真 空熔煉用的電極塊，並在真空焊箱中將單個的電極塊焊接成一整根電極；再將所需要的純 鎳板條，Ti-Ni合金絲或條捆綁在焊接好的電極上，完成合金電極的製備。
2)熔煉合金鑄錠
將製備好的合金電極裝入真空自耗電弧爐進行熔煉(在0. 5Pa於M00°C熔煉 5. Oh)，得到一次鑄錠，鑄錠外表面經過車床扒皮去除熔煉過程中形成雜質，然後相同條件 下在真空自耗電弧爐上進行重熔得到二次鑄錠，扒皮去除表面汙染物和氧化皮，再經過探 傷、去除冒口及熔煉缺陷、化學分析(控制Mo、Ni及雜質元素)，得到熔煉後的合金鑄錠。
3)管坯製備
將合金鑄錠鍛造並加工成Φ 145擠壓棒坯，然後在擠壓機上擠壓成Φ45Χ6的管 坯，經過去銅皮酸洗、檢驗等工序得到合格的管坯。
4)冷軋製備管材
採用冷軋工藝，利用型號LG、LD的冷軋機進行軋制，依次採用酸洗_退火-軋制工 藝得到Φ19Χ2. 77的成品鉬鎳合金鈦管。
成品管材的檢驗項目包括外觀質量、尺寸、力學性能、超聲波探傷、渦流探傷、擴 口、壓扁、水壓試驗、氣壓試驗等。
所製備的成品管材的化學成分，及其與TA3性能的力學性能比較結果如表1所不
表1新合金管材與TA3的化學成分和力學性能比較分析
權利要求
1.一種鉬鎳合金鈦管，其特徵在於，以質量分數計，所包含的各組分為Mo :0. 10 0. 20%,Ni 0. 20 0.60%，Fe:0 0.06%，C:0 0.05%，N:0 0.03%，0:0 0.10%， H :0 0. 015%, Si 0 0. 01%，其餘為 Ti。
2.如權利要求1所述的鉬鎳合金鈦管，其特徵在於，所述的Mo與Ni的質量比為 1 · 2 · 5 「 3 ο
3.如權利要求1所述的鉬鎳合金鈦管，其特徵在於，所述的Mo和Ni的含量為Mo 0. 15%, Ni 0. 40%。
4.一種鉬鎳合金鈦管的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟1)在海綿鈦中加入Mo和Ni，使得Mo的質量分數達到0.10 0.20%，Ni的質量分數 達到Ni :0. 20 0. 60%，壓製成真空熔煉用的合金電極；2)將製備好的合金電極在0.1 1. 01 之間於MOO 熔煉2. 0 5. 0h，在真 空中冷卻3. 0 5. Oh後，取出鑄錠，去除表面汙染物和氧化皮，得到熔煉後的合金鑄錠；3)將合金鑄錠鍛造加工成棒坯，然後將棒坯擠壓成管坯；4)採用冷軋工藝將管坯軋製成管材，得到鉬鎳合金鈦管。
5.如權利要求4所述的鉬鎳合金鈦管的製備方法，其特徵在於，所述的海綿鈦的含鈦 質量分數不低於99%。
6.如權利要求4所述的鉬鎳合金鈦管的製備方法，其特徵在於，所述的Mo以Ti-Mo合 金的形式加入，Ni以鎳條或Ti-Ni合金的形式加入。
7.如權利要求4所述的鉬鎳合金鈦管的製備方法，其特徵在於，所述的加入的Mo與M 的質量比為1 2. 5 3。
8.如權利要求4所述的鉬鎳合金鈦管的製備方法，其特徵在於，所述的去除表面汙染 物和氧化皮之後，在0. 1 1. 01 之間於MOO 多次熔煉，每次熔煉時間為2. 0 5. 0h，每次熔煉之後均去除表面汙染物和氧化皮。
全文摘要
本發明公開了一種鉬鎳合金鈦管及其製備方法，以質量分數計，鉬鎳合金鈦管所包含的各組分為Mo0.10～0.20％，Ni0.20～0.60％，Fe0～0.06％，C0～0.05％，N0～0.03％，O0～0.10％，H0～0.015％，Si0～0.01％，其餘為Ti。本發明提供的鉬鎳合金鈦管，通過在加入少量的Mo和Ni對金屬進行強化，從而可以在保證管材塑性較高的條件下得到強度達到Gr.3相同級別的鈦管，達到強韌化的目的。然而，少量的Mo和Ni的添加對製備鈦管材當中材料的成本影響很小。
文檔編號F16L9/02GK102031417SQ201010608969
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者南莉, 楊亞社, 楊永福, 羅登超, 董宏軍, 韋佩 申請人:西部鈦業有限責任公司