一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法

2023-05-12 14:35:16

專利名稱：一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法
一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法技術領域
本發明屬於鈦合金材料加工技術領域，具體涉及一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法。
背景技術：
一般薄壁筒體的加工方法是將板材在卷板機上進行卷製成一個圓筒，然後開坡口、坡口組焊，然後進行退火、探傷、機加工製成大規格薄壁筒體。厚壁筒體的是用板材模壓成型兩個半圓筒，然後，進口開坡口加工、坡口對焊，最後進行探傷、退火、機加工製成大規格厚壁筒體。所製造厚壁筒體存在兩條縱向焊縫，薄壁筒體存在一條縱向焊縫，焊接過程中焊縫容易產生夾雜、空洞等冶金缺陷，筒體壁厚越厚，焊接道次就越多，塑性降低越大，冶金缺陷產生的機率越大。薄壁件焊接容易因焊接過熱產生變形。焊接接頭焊縫和熱影響區為鑄造組織，組織晶粒粗大。焊縫與母材相比較，抗應力腐蝕性能大大降低，不可避免帶來安 ^^^ 急 ^^ ο
申請號為2007100M017. 5的專利介紹了一種鍛造棒材、加工穿絲孔和電火花切割內圓製備無縫薄壁耐壓筒體，該方法由於受穿絲孔的限制，僅適合於加工長度小於500mm 筒體。
鋼製厚壁筒體可採用芯軸拔長方法加工，即先鍛造棒坯，然後進行穿孔，再用芯軸穿孔進行筒體的減薄、拔長。鋼導熱性好，熱熔大，屈服強度低，高溫強度對溫度不敏感，表面溫度降低緩慢，加工窗口較寬，筒體表面不易出現裂紋，適合芯軸拔長鍛造直徑小，厚徑比大、長度長的筒體。
國外也有用擠壓機擠壓β型鈦合金厚壁Φ460mmX114mmX 2380mm筒體，但擠壓機的噸位非常巨大，加工費用昂貴。對於特殊部位實用的高性能筒體可採用該方法，但對於普通環境下使用的筒體，成本偏高。
對於無縫筒體來說，還可以採用鑄造管坯，然後在旋壓機上進行旋壓加工。鈦合金由於導熱係數差，熱熔小，僅採用乙炔加熱管坯，溫升較困難，溫度均勻性難以保證，目前採用電阻爐加熱管坯，然後再用乙炔加熱保證旋壓部位管坯不發生較大的溫降。管坯薄的話， 管坯吸收的乙炔加熱能量足以維持溫度的均勻性，管坯厚的話，乙炔加熱難以保證管坯溫度維持和均勻性，鈦合金表面溫降，旋壓容易產生裂紋、起皮等缺陷。因此，鑄造管坯+旋壓聯合技術，僅適用於薄壁的鈦合金筒體的加工。
厚壁鈦合金筒體還可直接採用鑄造方法加工，鑄造鈦鑄件存在大量氣孔，儘管鑄造後對筒體進行鑄件不寒、熱等靜壓，但仍在厚壁筒體內部存在部分殘留的氣孔，鑄件性能比鍛件、板材性能的強度和塑性低，影響筒體的性能和使用壽命。發明內容
本發明所要解決的技術問題在於針對上述現有技術的不足，提供一種整體製造， 無需焊接的鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法。該方法避免了焊接接頭焊縫和熱影響區的粗大鑄造組織，提高了筒體抗應力腐蝕性能。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟
步驟一、採用近α型鈦合金鑄錠、α+β型鈦合金鑄錠或近β型鈦合金鑄錠為原料，用快鍛機在始鍛溫度為1050°C 1180°C的條件下將原料鑄錠在β相區開坯鍛造2 3火次，每火次鍛比不小於1.3，得到近α型鈦合金棒坯、α+β型鈦合金棒坯或近β型鈦合金棒坯；
步驟二、將步驟一中所述近α型鈦合金棒坯或α +β型鈦合金棒坯在鍛造溫度為棒坯β相變點以下10°c 70°C的條件下反覆鐓粗、拔長鍛造2 7火次，每火次鍛比不小於1. 3，兩相區的總鍛比不小於10，得到近α型鈦合金棒材或α + β型鈦合金棒材；將步驟一中所述近β型鈦合金棒坯在鍛造溫度為棒坯β相變點以上50°C 150°C的條件下反覆鐓粗、拔長鍛造2 7火次，每火次鍛比不小於1. 3，兩相區的總鍛比不小於10，得到近β 型鈦合金棒材；
步驟三、對步驟二中所述近α型鈦合金棒材或α+β型鈦合金棒材進行退火處理，消除棒材殘餘應力，對步驟二中所述近β型鈦合金棒材進行固溶處理，消除棒材殘餘應力；
步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的近α型鈦合金棒材、α+β型鈦合金棒材或近β型鈦合金棒材在深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，加工出與棒材同長度的近 α型鈦合金筒體毛坯、α+β型鈦合金筒體毛坯或近β型鈦合金筒體毛坯；
步驟五、對步驟四中所述近α型鈦合金筒體毛坯或α + β型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理，得到壁厚不小於15mm的近α型鈦合金厚壁筒體或壁厚不小於15_的α+β型鈦合金厚壁筒體；或者對步驟四中所述近β型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理，然後對處理後的β型鈦合金筒體毛坯進行時效處理，得到壁厚不小於15_的近β型鈦合金厚壁筒體。
上述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，步驟一中所述開坯鍛造過程中，逐火次降低鍛造溫度20°C 130°C。
上述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，步驟一中所述開坯鍛造過程中，每火次的終鍛溫度均不低於950°C。
上述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，步驟二中所述鍛造過程中，逐火次降低鍛造溫度0°C 60°C。
上述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，步驟二中所述鍛造過程中，每火次的終鍛溫度均不低於800°C。
上述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，步驟三中所述退火處理的制度為 退火溫度650°C 850°C，保溫時間0. 5h 4h。
上述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，步驟三中所述固溶處理的制度為 固溶溫度β相變點以上10°c 50°C，保溫時間0. 5h 2h。
上述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，步驟四中所述深孔鑽鏜床的工具機轉速為 20r/min 120r/min，進給量為 0. 02mm/r 0. 12mm/r。
上述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，步驟五中所述時效處理的制度為時效溫度500°C 570°C，保溫時間8h Mh。
本發明與現有技術相比具有以下優點
1、本發明通過鍛造棒材和深孔鑽鏜加工技術，解決了厚壁板材模壓成型兩個半圓筒、半圓筒焊接製備方法焊縫寬度過大，焊縫處組織晶粒粗大，容易產生夾雜、空洞等冶金缺陷，降低筒體在壓力環境下使用的安全可靠性隱患。
2、本發明的厚壁筒體為整體製造，無需焊接，避免了焊接接頭焊縫和熱影響區的粗大鑄造組織，提高了筒體抗應力腐蝕性能。
3、採用本發明的厚壁耐壓筒體製造的部件，能承受0 5MPa的設計壓力的疲勞性能要求，筒體安全性和可靠性高。
4、本發明深孔鑽加工過程中掏制出的完整棒材，可以用作其它需要此規格鍛件或者將鍛件進行改鍛成其它形狀的坯料，可進行材料綜合利用，提高材料的利用率。
下面通過實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
具體實施方式
實施例1
壁厚為21mm的TAM近α型鈦合金厚壁耐壓筒體的製造
步驟一、採用TAM近α型鈦合金鑄錠為原料，用快鍛機將原料鑄錠在β相區開坯鍛造3火次，得到近α型鈦合金棒坯，其中第一火次始鍛溫度為1120°C，第二火次始鍛溫度為1100°C，第三火次始鍛溫度為1050°C，每火次的終鍛溫度均不低於950°C，各火次鍛比依次為1.5、1.4和1.3 ；
步驟二、將步驟一中所述近α型鈦合金棒坯反覆鐓粗、拔長鍛造2火次，第一火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下10°c，第二火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下70°C，第一火次鍛比為4. 5，第二火次鍛比為5. 6，每火次的終鍛溫度均不低於800°C，鍛造最後火次進行整形、歸圓，獲得較好直線度和圓度的Φ440mmX 2000mm棒材；
步驟三、將步驟二中所述近α型鈦合金棒材在溫度為820°C的條件下退火處理 0. 5h，消除棒材殘餘應力；
步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的近α型鈦合金棒材進行外表面粗車加工和端面車平，車除氧化皮和表面缺陷，達到表面探傷的粗糙度，進行無損探傷檢查，隨後將棒材放在Τ2150深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，工具機轉速為45r/min，進給量為 0. 08mm/r，掏制出Φ310mmX2000mm棒材，加工出與棒材同長度的近α型鈦合金筒體毛坯；
步驟五、對步驟四中所述近α型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理，得到尺寸為Φ426mmX2ImmX2000mm的TAM近α型鈦合金厚壁筒體。
本實施例製備的TAM近α型鈦合金厚壁筒體的抗拉強度Rm為795MPa，屈服強度 RpO. 2為685MPa,延伸率A為17 %，斷面收縮率Z為49. 5 %。
實施例2
壁厚為15mm的TAlO近α型鈦合金厚壁耐壓筒體的製造
步驟一、採用TAlO近α型鈦合金鑄錠為原料，用快鍛機將原料鑄錠在β相區開坯鍛造2火次，第一火次始鍛溫度為1100°C，第二火次始鍛溫度為1050°C，每火次的終鍛溫度均不低於950°C，各火次鍛比依次為1. 7和1. 6 ；
步驟二、將步驟一中所述α型鈦合金棒坯反覆鐓粗、拔長鍛造4火次，第一火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下10°c，第二火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下30°C，第三火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下50°C，第四火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下70°C，各火次鍛比依次為2. 6,2. 6,2. 8和2. 6，每火次的終鍛溫度均不低於800°C，鍛造最後火次進行整形、歸圓，獲得較好直線度和圓度的Φ400mmX 1800mm棒材；
步驟三、將步驟二中所述近α型鈦合金棒材在溫度為650°C的條件下退火處理 2h，消除棒材殘餘應力；
步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的近α型鈦合金棒材進行外表面粗車加工和端面車平，車除氧化皮和表面缺陷，達到表面探傷的粗糙度，進行無損探傷檢查，隨後將棒材放在Τ2150深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，工具機轉速為120r/min，進給量為 0. 12mm/r，掏制出0^90mmX 1800mm棒材，加工出與棒材同長度的近α型鈦合金筒體毛坯；
步驟五、對步驟四中所述近α型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理，得到尺寸為Φ385πιπιΧ 15謹X 1800mm的TAlO近α型鈦合金厚壁筒體。
本實施例製備的TAlO近α型鈦合金厚壁筒體的抗拉強度Rm為485MPa，屈服強度 RpO. 2為345MPa,延伸率A為18%，斷面收縮率Z為25%。
實施例3
壁厚為50mm的TAM近α型鈦合金厚壁耐壓筒體的製造
步驟一、採用TAM近α型鈦合金鑄錠為原料，用快鍛機將原料鑄錠在β相區開坯鍛造2火次，第一火次始鍛溫度為1120°C，第二火次始鍛溫度為1050°C，每火次的終鍛溫度均不低於950°C，各火次鍛比為依次為1. 8和1. 9 ；
步驟二、將步驟一中所述近α型鈦合金棒坯反覆鐓粗、拔長鍛造4火次，第一火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下10°c，第二火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下30°C，第三火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下50°C，第四火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下70°C， 各火次鍛比依次為2. 5,2. 8,2. 3和2. 6，每火次的終鍛溫度均不低於800°C，鍛造最後火次進行整形、歸圓，獲得較好直線度和圓度的Φ500mmX2500mm棒材；
步驟三、將步驟二中所述近α型鈦合金棒材在溫度為850°C的條件下退火處理 4h，消除棒材殘餘應力；
步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的近α型鈦合金棒材進行外表面粗車加工和端面車平，車除氧化皮和表面缺陷，達到表面探傷的粗糙度，進行無損探傷檢查，隨後將棒材放在Τ2150深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，工具機轉速為20r/min，進給量為 0. 02mm/r，掏制出0300mmX2500mm棒材，加工出與棒材同長度的近α型鈦合金筒體毛坯；
步驟五、對步驟四中所述近α型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理,得到尺寸為Φ480mmX 50mmX 2500mm的TAM近α型鈦合金厚壁筒體。
本實施例製備的TAM近α型鈦合金厚壁筒體的抗拉強度Rm為785MPa，屈服強度 RpO. 2為665MPa,延伸率A為16 %，斷面收縮率Z為47. 0 %。
實施例4
壁厚為15mm的TC4 α + β型鈦合金厚壁耐壓筒體的製造
步驟一、採用 4α+β型鈦合金鑄錠為原料，用1600T快鍛機在始鍛溫度為 1150°C的條件下將原料鑄錠在β相區開坯鍛造2火次，第一火次始鍛溫度為1100°C，第二火次始鍛溫度為1050°C，每火次的終鍛溫度均不低於950°C，各火次鍛比依次為2. 1和1.5， 得到α+β型鈦合金棒坯；
步驟二、將步驟一中所述α + β型鈦合金棒坯反覆鐓粗、拔長鍛造7火次，第一和第二火次鍛造溫度均為棒坯β相變點以下10°c，第三和第四火次鍛造溫度均為棒坯β相變點以下40°c，第五、第六和第七火次鍛造溫度均為棒坯β相變點以下60°C，各火次鍛比依次為2. 1、1·5、2·2、1·6、2· 1、1.5和1. 3，每火次的終鍛溫度均不低於800°C，鍛造最後火次進行整形、歸圓，獲得較好直線度和圓度的Φ400mmX2000mm棒材；
步驟三、將步驟二中所述α + β型鈦合金棒材在溫度為660°C的條件下退火處理 2h，消除棒材殘餘應力；
步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的α+β型鈦合金棒材進行外表面粗車加工和端面車平，車除氧化皮和表面缺陷，達到表面探傷的粗糙度，進行無損探傷檢查，隨後將棒材放在Τ2150深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，工具機轉速為60r/min，進給量為 0. 07mm/r，掏制出0^90mmX2000mm棒材，加工出與棒材同長度的α+β型鈦合金筒體毛坯；
步驟五、對步驟四中所述α+β型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理,得到尺寸為0 380mmX15mmX2000mm的TC4a+β型鈦合金厚壁筒體。
本實施例製備的TC4 α + β型鈦合金厚壁筒體的抗拉強度Rm為915MPa，屈服強度 RpO. 2為845MPa,延伸率A為16 %，斷面收縮率Z為48 %。
實施例5
壁厚為30mm的TC4 α + β型鈦合金厚壁耐壓筒體的製造
步驟一、採用TC4 α + β型鈦合金鑄錠為原料，用1600Τ快鍛機將原料鑄錠在β相區開坯鍛造3火次，每火次的終鍛溫度均不低於950°C，得到α+β型鈦合金棒坯；其中第一火次始鍛溫度為1180°C，第二火次始鍛溫度為1100°C，第三火次始鍛溫度為1050°C，各火次鍛比依次為1. 8,1. 5和1. 3 ；
步驟二、將步驟一中所述α + β型鈦合金棒坯反覆鐓粗、拔長鍛造2火次，第一火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下10°c，第二火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下70°C，第一火次鍛比為4. 5，第二火次鍛比為5. 6，每火次的終鍛溫度均不低於800°C，鍛造最後火次進行整形、歸圓，獲得較好直線度和圓度的Φ500mmX 2500mm棒材；
步驟三、將步驟二中所述α + β型鈦合金棒材在溫度為850°C的條件下退火處理 0. 5h，消除棒材殘餘應力；
步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的α+β型鈦合金棒材進行外表面粗車加工和端面車平，車除氧化皮和表面缺陷，達到表面探傷的粗糙度，進行無損探傷檢查，隨後將棒材放在Τ2150深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，工具機轉速為120r/min，進給量為 0. 02mm/r，掏制出0330mmX2500mm棒材，加工出與棒材同長度的α+β型鈦合金筒體毛坯；
步驟五、對步驟四中所述α+β型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理,得到尺寸為0 485mmX30mmX2500mm的TC4a+β型鈦合金厚壁筒體。
本實施例製備的TC4 α + β型鈦合金厚壁筒體的抗拉強度Rm為935MPa，屈服強度 RpO. 2為860MPa，延伸率A為19%，斷面收縮率Z為55%。
實施例6
壁厚為21mm的TC4 α + β型鈦合金厚壁耐壓筒體的製造
步驟一、採用TC4 α + β型鈦合金鑄錠為原料，用1600Τ快鍛機將原料鑄錠在β相區開坯鍛造2火次，每火次的終鍛溫度均不低於950°C，得到α+β型鈦合金棒坯；其中第一火次始鍛溫度為1120°C，第二火次始鍛溫度為1050°C，各火次鍛比依次為1. 8和1. 9 ；
步驟二、將步驟一中所述α + β型鈦合金棒坯反覆鐓粗、拔長鍛造4火次，第一火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下10°c，第二火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下30°C， 第三火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下50°C，第四火次鍛造溫度為棒坯β相變點以下 70°C，第一火次鍛比為2.8，第二火次鍛比為2. 6，第二火次鍛比為2. 6，第四火次鍛比為 2. 5，每火次的終鍛溫度均不低於800°C，鍛造最後火次進行整形、歸圓，獲得較好直線度和圓度的Φ 400mmX 2000mm棒材；
步驟三、將步驟二中所述α + β型鈦合金棒材在溫度為750°C的條件下退火處理 4h，消除棒材殘餘應力；
步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的α+β型鈦合金棒材進行外表面粗車加工和端面車平，車除氧化皮和表面缺陷，達到表面探傷的粗糙度，進行無損探傷檢查，隨後將棒材放在Τ2150深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，工具機轉速為20r/min，進給量為 0. 12mm/r，掏制出0275mmX2000mm棒材，加工出與棒材同長度的α+β型鈦合金筒體毛坯；
步驟五、對步驟四中所述α+β型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理,得到尺寸為0 386mmX21mmX2000mm的TC4a+β型鈦合金厚壁筒體。
本實施例製備的TC4 α + β型鈦合金厚壁筒體的抗拉強度Rm為925MPa，屈服強度 RpO. 2為855MPa，延伸率A為18%，斷面收縮率Z為53%。
實施例7
壁厚為90mm的近β型β _C鈦合金厚壁耐壓筒體的製造
步驟一、採用近β型β-C鈦合金鑄錠為原料，用快鍛機將原料鑄錠在β相區開坯鍛造2火次，每火次的終鍛溫度均不低於950°C，得到近β型鈦合金棒坯，其中各火次的始鍛溫度依次為1180°C和1050°C，各火次的鍛比依次為1. 8和1. 5 ；
步驟二、將步驟一中所述近β型鈦合金棒坯反覆鐓粗、拔長鍛造7火次，第一和第二火次的鍛造溫度均為棒坯β相變點以上150°C，第三和第四火次的鍛造溫度均為棒坯β 相變點以上100°C，第五、第六和第七火次的鍛造溫度均為棒坯β相變點以上50°C，各火次鍛比依次為2. 8,1. 3,2. 4,1. 7,2. 4,1. 8和2. 3，每火次的終鍛溫度均不低於800°C，鍛造最後火次進行整形、歸圓，獲得較好直線度和圓度的Φ450mmX 1900mm近β型鈦合金棒材；
步驟三、對步驟二中所述近β型鈦合金棒材進行固溶處理，消除棒材殘餘應力； 所述固溶處理的制度為固溶溫度β相變點以上io°c，保溫時間ai ；
步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的近β型鈦合金棒材進行外表面粗車加工和端面車平，車除氧化皮和表面缺陷，達到表面探傷的粗糙度，進行無損探傷檢查，隨後將棒材放在T2150深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，工具機轉速為20r/min，進給量為 0. 12mm/r，掏制出Φ 160mmX 1900mm棒材，加工出與棒材同長度的近β型鈦合金筒體毛坯；
步驟五、對步驟四中所述近β型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理，然後對處理後的β型鈦合金筒體毛坯進行時效處理，時效處理溫度為530°C，保溫時間12h，得到尺寸為Φ410_Χ90_Χ1900謹的近β型β-C鈦合金厚壁筒體。
本實施例製備的近β型β -C鈦合金厚壁筒體的抗拉強度Rm為1250MPa，屈服強度RpO. 2為1120MPa，延伸率A為7 %，斷面收縮率Z為25 %。
實施例8
壁厚為60mm的近β型β _C鈦合金厚壁耐壓筒體的製造
步驟一、採用近β型β-C鈦合金鑄錠為原料，用快鍛機將原料鑄錠在β相區開坯鍛造3火次，每火次的終鍛溫度均不低於950°C，得到近β型鈦合金棒坯，其中各火次的始鍛溫度依次為1150°C、1100°C和1050°C，各火次鍛比依次為1. 5、1. 4和1. 3 ；
步驟二、將步驟一中所述近β型鈦合金棒坯反覆鐓粗、拔長鍛造2火次，第一火次的鍛造溫度為棒坯β相變點以上150°C，第二火次的鍛造溫度為棒坯β相變點以上 130°C，各火次鍛比依次為4. 3和5. 8，每火次的終鍛溫度均不低於800°C，鍛造最後火次進行整形、歸圓，獲得較好直線度和圓度的0 410mmX2000mm近β型鈦合金棒材；
步驟三、對步驟二中所述近β型鈦合金棒材進行固溶處理，消除棒材殘餘應力； 所述固溶處理的制度為固溶溫度β相變點以上50°C，保溫時間0. 5h ；
步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的近β型鈦合金棒材進行外表面粗車加工和端面車平，車除氧化皮和表面缺陷，達到表面探傷的粗糙度，進行無損探傷檢查，隨後將棒材放在Τ2150深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，工具機轉速為120r/min，進給量為 0.02mm/r，掏制出Φ210mmX2000mm棒材，加工出與棒材同長度的近β型鈦合金筒體毛坯；
步驟五、對步驟四中所述近β型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理，然後對處理後的β型鈦合金筒體毛坯進行時效處理，時效處理溫度為500°C，保溫時間Mh，得到尺寸為Φ 360mmX 60mmX 2000mm的近β型β-C鈦合金厚壁筒體。
本實施例製備的近β型β -C鈦合金厚壁筒體的抗拉強度Rm為1300MPa，屈服強度RpO. 2為1200MPa，延伸率A為6%，斷面收縮率Z為23%。
實施例9
壁厚為80mm的近β型β -C鈦合金厚壁耐壓筒體的製造
步驟一、採用近β型β-C鈦合金鑄錠為原料，用快鍛機將原料鑄錠在β相區開坯鍛造3火次，每火次的終鍛溫度均不低於950°C，得到近β型鈦合金棒坯，其中各火次的始鍛溫度依次為1180°C、1120°C和1070°C，各火次鍛比依次為1.8、1.6和1. 5 ；
步驟二、將步驟一中所述近β型鈦合金棒坯反覆鐓粗、拔長鍛造4火次，第一火次的鍛造溫度為棒坯β相變點以上150°C，第二火次的鍛造溫度為棒坯β相變點以上 130°C，第三火次的鍛造溫度為棒坯β相變點以上100°C，第四火次的鍛造溫度為棒坯β相變點以上60°C，各火次鍛比依次為3. 2、2. 9、2. 8和2. 6，每火次的終鍛溫度均不低於800°C， 鍛造最後火次進行整形、歸圓，獲得較好直線度和圓度的Φ 500mm X 2500mm近β型鈦合金棒材；
步驟三、對步驟二中所述近β型鈦合金棒材進行固溶處理，消除棒材殘餘應力； 所述固溶處理的制度為固溶溫度β相變點以上30°C，保溫時間Ih ；
步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的近β型鈦合金棒材進行外表面粗車加工和端面車平，車除氧化皮和表面缺陷，達到表面探傷的粗糙度，進行無損探傷檢查，隨後將棒材放在Τ2150深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，工具機轉速為80r/min，進給量為 0.09mm/r，掏制出Φ230mmX2500mm棒材，加工出與棒材同長度的近β型鈦合金筒體毛坯；
步驟五、對步驟四中所述近β型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理，然後對處理後的β型鈦合金筒體毛坯進行時效處理，時效處理溫度為570°C，保溫時間8h，得到尺寸為Φ450_Χ80_Χ2500謹的近β型β-C鈦合金厚壁筒體。
本實施例製備的近β型β -C鈦合金厚壁筒體的抗拉強度Rm為1201MPa，屈服強度RpO. 2為1130MPa，延伸率A為8 %，斷面收縮率Z為觀％。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明做任何限制，凡是根據發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍內。
權利要求
1.一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟步驟一、採用近α型鈦合金鑄錠、α+β型鈦合金鑄錠或近β型鈦合金鑄錠為原料，用快鍛機在始鍛溫度為1050°C 1180°C的條件下將原料鑄錠在β相區開坯鍛造2 3火次，每火次鍛比不小於1. 3，得到近α型鈦合金棒坯、α+β型鈦合金棒坯或近β型鈦合金棒還；步驟二、將步驟一中所述近α型鈦合金棒坯或α+β型鈦合金棒坯在鍛造溫度為棒坯β相變點以下10°C 70°C的條件下反覆鐓粗、拔長鍛造2 7火次，每火次鍛比不小於 1.3，兩相區的總鍛比不小於10，得到近α型鈦合金棒材或α+β型鈦合金棒材；將步驟一中所述近β型鈦合金棒坯在鍛造溫度為棒坯β相變點以上50°C 150°C的條件下反覆鐓粗、拔長鍛造2 7火次，每火次鍛比不小於1.3，兩相區的總鍛比不小於10，得到近β型鈦合金棒材；步驟三、對步驟二中所述近α型鈦合金棒材或α+β型鈦合金棒材進行退火處理，消除棒材殘餘應力，對步驟二中所述近β型鈦合金棒材進行固溶處理，消除棒材殘餘應力；步驟四、將步驟三中消除殘餘應力的近α型鈦合金棒材、α+β型鈦合金棒材或近β 型鈦合金棒材在深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，加工出與棒材同長度的近α型鈦合金筒體毛坯、α+β型鈦合金筒體毛坯或近β型鈦合金筒體毛坯；步驟五、對步驟四中所述近α型鈦合金筒體毛坯或α+β型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理，得到壁厚不小於15mm的近α型鈦合金厚壁筒體或壁厚不小於 15mm的α+β型鈦合金厚壁筒體；或者對步驟四中所述近β型鈦合金筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理，然後對處理後的β型鈦合金筒體毛坯進行時效處理，得到壁厚不小於15mm的近β型鈦合金厚壁筒體。
2.根據權利要求1所述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，其特徵在於，步驟一中所述開坯鍛造過程中，逐火次降低鍛造溫度20°C 130°C。
3.根據權利要求1所述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，其特徵在於，步驟一中所述開坯鍛造過程中，每火次的終鍛溫度均不低於950°C。
4.根據權利要求1所述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，其特徵在於，步驟二中所述鍛造過程中，逐火次降低鍛造溫度0°C 60°C。
5.根據權利要求1所述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，其特徵在於，步驟二中所述鍛造過程中，每火次的終鍛溫度均不低於800°C。
6.根據權利要求1所述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，其特徵在於，步驟三中所述退火處理的制度為退火溫度650°C 850°C，保溫時間0. 5h 4h。
7.根據權利要求1所述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，其特徵在於，步驟三中所述固溶處理的制度為固溶溫度β相變點以上10°c 50°C，保溫時間0. 5h 池。
8.根據權利要求1所述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，其特徵在於，步驟四中所述深孔鑽鏜床的工具機轉速為20r/min 120r/min，進給量為0. 02mm/r 0. 12mm/r。
9.根據權利要求1所述的一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，其特徵在於，步驟五中所述時效處理的制度為時效溫度500°C 570°C，保溫時間他 Mh。
全文摘要
本發明公開了一種鈦合金厚壁耐壓筒體的製造方法，該方法為一、將原料鑄錠開坯鍛造成棒坯；二、將棒坯反覆鐓粗、拔長鍛造得到棒材；三、對棒材進行退火處理或固溶處理，消除棒材殘餘應力；四、將棒材在深孔鑽鏜床設備上進行內排屑深孔鑽鏜，加工出與棒材同長度的筒體毛坯；五、對筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理，得到壁厚不小於15mm的厚壁筒體；或者對筒體毛坯進行內表面精鏜和外表面精車處理後進行時效處理，得到壁厚不小於15mm的厚壁筒體。本發明製造的厚壁筒體為整體製造，無需焊接，提高了筒體抗應力腐蝕性能，採用該筒體製造的部件，能承受0～5MPa的設計壓力的疲勞性能要求，筒體安全性和可靠性高。
文檔編號C22F1/18GK102489952SQ20111039682
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月4日 優先權日2011年12月4日
發明者楊海瑛, 趙永慶, 陳軍 申請人:西北有色金屬研究院