CN104209719A

CN104209719A - 一种热交换器用钛合金钢管的制备方法

Info

Publication number: CN104209719A
Application number: CN201410410964.3A
Authority: CN
Inventors: 王均良
Original assignee: CHANGSHU JIATAI METAL MATERIAL Co Ltd
Current assignee: CHANGSHU JIATAI METAL MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2014-12-17

Abstract

本发明公开了一种热交换器用钛合金钢管的制备方法，所述钛合金钢管包括如下质量百分数的成分：A13.3～3.5%，Zr2.1～2.3%，Fe0.06～0.08%，Si0.01～0.03%，C0.01%，N0.02%，H0.002～0.005%，O0.08～0.1%，余为Ti；所述制备方法包括如下步骤：铸锭、锻棒形成中空棒坯、压缩空气喷吹、包套、加热、挤压、酸洗、水洗、矫直、退火、整形、超声波探伤和成品管材。本发明的制备方法简单，容易实现，其通过内钻孔和一次挤压成型的方法，使钛合金管材具备优异的耐腐蚀性性能、良好的力学强度、耐冲击性能和抗开裂性能，在热交换器领域具有广阔的应用前景。

Description

一种热交换器用钛合金钢管的制备方法

技术领域

本发明涉及热交换器管材制备技术领域，特别是涉及一种热交换器用钛合金钢管的制备方法。

背景技术

随着电站、船舶、制冷行业的发展，需要寻找一种耐腐蚀性能和加工性能良好的换热管材料。原来使用的换热管多为铜管、镍管或镍合金管。但这些管材普遍存在如下问题：1、耐腐蚀性能差，需要经常停机维修，成本较高； 3、机械强度不足，随着制冷剂运转压力的增大，需要不断加厚铜管的璧厚，不仅大大提高了成本，而且也降低了导热性能；3、加工性能差，制备工艺复杂。

钛合金管是利用钛合金制作的管子，其具有较高的力学性能、优良的冲压性能和优异的耐腐蚀性能，钛管对氯化物、硫化物和氨具有较高的耐蚀性能，钛在海水中的耐蚀性比铝合金、不锈钢、镍基合金还高，并可进行各种形式的焊接，焊接接头强度可达基体金属强度的90%，且切削加工性能良好。但现有钛合金钢管的制备技术复杂，且在使用过程中产生开裂现象，不仅影响其使用寿命，而且对其力学强度和冲击性能也有较大的负面影响。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种热交换器用钛合金钢管的制备方法，能够解决现有热交换器用管材存在的上述问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种热交换器用钛合金钢管的制备方法，所述钛合金钢管包括如下质量百分数的成分：A1 3.3～3.5%，Zr 2.1～2.3%，Fe 0.06～0.08%，Si 0.01～0.03%，C 0.01%，N 0.02%，H 0.002～0.005%，O 0.08～0.1%，余为Ti；

所述制备方法包括如下步骤：铸锭、锻棒形成中空棒坯、压缩空气喷吹、包套、加热、挤压、酸洗、水洗、矫直、退火、整形、超声波探伤和成品管材；

所述铸锭方法为：取海绵钛、铝锆合金和铝材加入真空自耗电弧炉中，在0.1～0.3MPa，1500～1600℃下熔炼铸成钛合金锭；

所述锻棒形成中空棒坯的方法为：将钛合金锭加热墩拔成钛合金棒坯，然后喷砂去除棒坯的表面层，并沿棒的方向从一段向另一端内钻出一个中心孔；

所述包套方法为：将钛合金棒坯的表面及中心孔用铁皮包裹；

所述加热条件为：加热温度950～1250℃，保温时间1～2h；

所述挤压在挤压机上进行，挤压压力为1000～2000kN；

所述退火工艺在真空退火炉内进行，退火温度为700～750℃，退火时间为4～6h。

在本发明一个较佳实施例中，所述喷砂的工艺参数为：喷砂压力2.5MPa，喷砂介质为棕刚玉砂，粒径为10^#粒度。

在本发明一个较佳实施例中，所述铁皮的厚度为0.48mm。

在本发明一个较佳实施例中，所述中心孔的直径为棒坯直径的1/4～1/3。适当直径的中心孔，适于铁皮包裹，并通过挤压使孔径扩大形成管状结构。

在本发明一个较佳实施例中，所述压缩空气的压力为5～15MPa，喷吹时间为5～15min。通过压缩空气喷吹，去除中空棒坯表面及中心孔内因喷砂而残存的杂质离子，形成光洁的表面。

在本发明一个较佳实施例中，所述酸洗液为盐酸、硫酸或硝酸。

本发明的有益效果是：本发明一种热交换器用钛合金钢管的制备方法简单，操作方便，容易实现，其通过内钻孔和一次挤压成型的方法，使所制备的钛合金管材在具备优异的耐腐蚀性性能的基础上，具备良好的力学强度、耐冲击性能和抗开裂性能，其综合性能优异，在热交换器领域具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本发明实施例包括：

一种热交换器用钛合金钢管，包括如下质量百分数的成分：A1 3.3～3.5%，Zr 2.1～2.3%，Fe 0.06～0.08%，Si 0.01～0.03%，C 0.01%，N 0.02%，H 0.002～0.005%，O 0.08～0.1%，余为Ti；

铸锭：取海绵钛、铝锆合金和铝材加入真空自耗电弧炉中，在0.1～0.3MPa，1500～1600℃下熔炼铸成钛合金锭；

锻棒并形成中空棒坯：将钛合金锭加热墩拔成钛合金棒坯，然后喷砂去除棒坯的表面层，并沿棒的方向从一段向另一端内钻出一个中心孔，其中，中心孔的直径为棒坯直径的1/4～1/3；所述喷砂的工艺参数为：喷砂压力2.5MPa，喷砂介质为棕刚玉砂，粒径为10^#粒度；

压缩空气喷吹：喷砂后采用W-2.10/5型空气压缩机进行喷吹处理，以去除中空棒坯表面及中心孔内因喷砂而残存的杂质离子，形成光洁的表面；其中，喷吹空气压力为5～15MPa，喷吹时间为5～15min；

包套：将上述光洁的钛合金中空棒坯的表面及中心孔用厚度为0.48mm的铁皮包裹；

加热：将上述包覆后的钛合金中空棒坯放入电阻炉内进行加热处理，加热温度950～1250℃，保温时间1～2h；

挤压：将上述加热处理后的钛合金中空棒坯趁热转移到挤压机上进行一次挤压成型，得到要求的钛合金钢管，其中，挤压压力为1000～2000kN；

酸洗：将挤压后的钛合金钢管置于酸性溶液中浸泡酸洗，以去除表面粘附的铁皮，其中，酸洗液为低浓度的盐酸、硫酸或硝酸；

水洗：酸洗后用蒸馏水洗涤3～5次，去除残存的酸液后，吹干；

矫直：将上述洗涤干净的干燥钛合金管在矫直机上进行矫直处理；

退火：将上述挤压后的钛合金管材置入真空退火炉内进行退火处理，所述退火温度为700～750℃，退火时间为4～6h；

整形：采用机械打磨的方式将钛合金管内外表面打磨得光滑平整，以达到使用要求；

最后，经超声波探伤检测后，合格的产品作为成品管材，并进行标记和包装。

上述方法制备的热交换器用钛合金钢管，具有优异的抗开裂性能和良好的力学强度及冲击性能，使用寿命在15年以上，是现有热交换器用管材使用寿命的5倍以上。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种热交换器用钛合金钢管的制备方法，其特征在于，所述钛合金钢管包括如下质量百分数的成分：A1 3.3～3.5%，Zr 2.1～2.3%，Fe 0.06～0.08%，Si 0.01～0.03%，C 0.01%，N 0.02%，H 0.002～0.005%，O 0.08～0.1%，余为Ti；

所述加热条件为：加热温度950～1250℃，保温时间1～2h；

所述挤压在挤压机上进行，挤压压力为1000～2000kN；

2.根据权利要求1所述的热交换器用钛合金钢管的制备方法，其特征在于，所述喷砂的工艺参数为：喷砂压力2.5MPa，喷砂介质为棕刚玉砂，粒径为10^#粒度。

3.根据权利要求1所述的热交换器用钛合金钢管的制备方法，其特征在于，所述铁皮的厚度为0.48mm。

4.根据权利要求1所述的热交换器用钛合金钢管的制备方法，其特征在于，所述中心孔的直径为棒坯直径的1/4～1/3。

5.根据权利要求1所述的热交换器用钛合金钢管的制备方法，其特征在于，所述压缩空气的压力为5～15MPa，喷吹时间为5～15min。

6.根据权利要求1所述的热交换器用钛合金钢管的制备方法，其特征在于，所述酸洗液为盐酸、硫酸或硝酸。