CN107012363B - 一种tc4钛合金油井管的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TC4钛合金油井管的制造工艺，其工艺过程包括：将TC4钛合金熔炼3次，经锻造后得到Φ150～Φ200mm的棒坯；采用中频感应炉加热棒坯至960～1050℃进行穿孔，得到毛管；穿孔后在800～870℃保温30min～1h退火处理；采用三辊轧制机对毛管进行3～4次轧制，得到荒管；采用中频感应炉加热到800～900℃对荒管进行热张力减径，得到管径为73～90mm，厚度为5.5～7.5mm的成品管；最后在850～920℃保温1h炉冷至550℃后空冷至室温。采用本发明制造的钛合金油井管，不仅可以得到不同规格尺寸的油井管，而且所得油井管节约成本、表面质量好，无起皮等缺陷。
Description
技术领域：
本发明涉及钛合金加工技术领域，具体涉及一种TC4钛合金油井管的制造工艺。
背景技术：
目前，国内油井管所用的材料多数为镍基合金，随着对油气资源需求的不断高涨，加强了对超深、高温、高压、高腐蚀环境等极端苛刻油气田的勘探开发力度，油气生产对油井管管材的性能有了更高的要求，尤其是抗腐蚀性能。镍基合金已经不能满足生产现状的需求，而钛合金凭借着优良的性能，如低密度、高的比强度、耐蚀性好、低温性能好等受到了广泛的关注。
在国内，钛合金无缝管的研究已经非常成熟，但是只有少数的钢管制造商对钛合金在油井管应用方面进行展开研究。2013年1月16日公布的公布号为CN 102876922 A的发明专利，专利名称为高强高韧耐腐蚀环境的钛合金油井管及其制造方法，该发明的制造方法为冶炼-穿孔-退火-冷轧-退火处理，这种制造方法及其工艺参数只是针对该发明的钛合金成分的研究，对于其他化学成分的钛合金油井管没有实用价值。2013年10月9日公布的公布号为CN 103341491 A的发明专利，专利名称为一种钛合金中厚壁油井管的生产方法，该生产方法包括冶炼、加热穿孔、冷轧、减径和退火处理几个步骤，该发明加热穿孔后直接进行冷轧，使得钢管内表面由于加热穿孔过程中产生的残余应力在冷轧的作用下产生微裂纹。2014年7月23日公布的公布号为CN 103934269 A的发明专利，专利名称为一种TC4钛合金无缝管及其生产方法，该专利的生产方法为加热、定心、穿孔、斜轧、定径、空冷，整个生产过程对管体进行连续加热，生产成本高。
发明内容：
为了克服上述技术问题，本发明的目的是提供一种TC4钛合金油井管的制造工艺，该制造工艺，不仅可以得到不同规格尺寸的油井管，而且所得油井管的表面质量好，节约成本。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种TC4钛合金油井管的制造工艺，其具体步骤为：
步骤一：熔炼和锻造
按照TC4钛合金各个化学成分的重量百分比：Al：5.5～6.8、V：3.5～4.5、Fe≤0.3、C≤0.10、N≤0.05、O≤0.20、H≤0.015、Ti余量，进行原料配比，采用真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼，熔炼的次数为3次，熔炼后经锻造制成Φ150～Φ200mm的棒坯；
步骤二：穿孔
穿孔前采用中频感应炉对棒坯进行加热，加热温度为960～1050℃；加热完后采用斜轧穿孔制成(Φ152～Φ203)×(13～19)mm的毛管；
步骤三：热处理和轧制
轧制前对毛管进行真空退火处理，退火工艺为：在800～870℃保温30min～1h；退火后采用三辊轧制机对毛管进行3～4道次轧制，道次之间采用上述退火工艺进行退火，最后得到(Φ130.7～Φ170.5)×(9.2～12.34)mm的荒管；
步骤四：热张力减径
将轧制后得到的荒管经中频感应炉加热到800～900℃，以0.3～1.0m/s的速度进入24架减径机进行热张力减径，得到管径为73～90mm，厚度为5.5～7.5mm的成品管；
步骤五：热处理
最后对成品管进行热处理，在850～920℃保温1h炉冷至550℃后空冷至室温。
上述穿孔后毛管的径壁比为10～12，轧制后荒管的减径率为14～16％，热张力减径后得到成品管的减径率为44～47％。
本发明的有益效果：
1、采用真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼，有效消除了合金成分中的H杂质。
2、轧制前对毛管进行退火处理，可以消除毛管由于斜轧穿孔造成的残余应力，防止在轧制时产生微裂纹。
3、采用本发明的工艺过程，不仅可以得到不同规格尺寸的油井管，而且所得油井管的表面质量好，无起皮、裂纹等缺陷，节约成本。
具体实施方式：
本发明按照TC4钛合金各个化学成分的重量百分比：Al：5.5～6.8、V：3.5～4.5、Fe≤0.3、C≤0.10、N≤0.05、O≤0.20、H≤0.015、Ti余量，进行原料配比来说明本发明的实施过程
实施例1：
1)按照TC4钛合金各个化学成分的重量百分比进行原料配比，采用真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼，熔炼3次数后进行锻造，制成Φ150的棒坯。
2)采用中频感应炉对棒坯进行加热，加热温度为990℃，加热时间为5min；加热完后采用斜轧穿孔机制成Φ152×13mm的毛管，径壁比为11.6；
3)对毛管进行退火处理，退火工艺为：840℃保温1h；退火后采用三辊轧制机对毛管进行3道次轧制，道次之间在840℃保温1h进行真空退火，得到Φ130.7×9.2mm的荒管，轧制后得到荒管的减径率为14％。
4)将轧制后得到的荒管经中频感应炉加热到850℃后，以0.3～1.0m/s的速度进入24架减径机进行热张力减径，得到管径为73.02mm，厚度为5.51mm的成品管；减径率为44％。
5)最后对成品管进行热处理，在860℃保温40min炉冷至550℃后空冷至室温。
实施例2：
1)按照TC4钛合金各个化学成分的重量百分比进行原料配比，采用真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼，熔炼3次数后进行锻造制成Φ200的棒坯。
2)采用中频感应炉对棒坯进行加热，加热温度为1000℃，加热时间为10min；加热完后采用斜轧穿孔机制成Φ203×19mm的毛管，径壁比为10.68。
3)对毛管进行真空退火处理，退火工艺为：860℃保温40min；热处理后采用圆形三辊轧制机对管坯进行4次轧制，道次之间在860℃保温40min进行真空退火，得到Φ170.5×12.34mm的荒管，轧制后得到荒管的减径率为16％。
4)将轧制后得到的荒管经中频感应炉加热到900℃后，以0.3～1.0m/s的速度进入24架减径机进行热张力减径，得到管径为88.9mm，厚度为7.34mm的成品管；减径率为47％。
5)最后对成品管进行热处理，在870℃保温30min炉冷至550℃后空冷至室温。
上述实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非对发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
Claims (1)
1.一种TC4钛合金油井管的制造工艺，其特征在于：所述钛合金油井管的制造工艺，其具体步骤为：
步骤一：熔炼和锻造
按照TC4钛合金各个化学成分的重量百分比：Al：5.5～6.8、V：3.5～4.5、Fe≤0.3、C≤0.10、N≤0.05、O≤0.20、H≤0.015、Ti余量，进行原料配比，采用真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼，熔炼的次数为3次，熔炼后经锻造制成Φ150～Φ200mm的棒坯；
步骤二：穿孔
穿孔前采用中频感应炉对棒坯进行加热，加热温度为960～1050℃；加热完后采用斜轧穿孔制成(Φ152～Φ203)×(13～19)mm的毛管；
步骤三：热处理和轧制
轧制前对毛管进行真空退火处理，退火工艺为：在800～870℃保温30min～1h；退火后采用三辊轧制机对毛管进行3～4道次轧制，道次之间采用上述退火工艺进行退火，最后得到(Φ130.7～Φ170.5)×(9.2～12.34)mm的荒管；
步骤四：热张力减径
将轧制后得到的荒管经中频感应炉加热到800～900℃，以0.3～1.0m/s的速度进入24架减径机进行热张力减径，得到管径为73～90mm，厚度为5.5～7.5mm的成品管；
步骤五：热处理
最后对成品管进行热处理，在850～920℃保温1h炉冷至550℃后空冷至室温；
穿孔后毛管的径壁比为10～12，轧制后荒管的减径率为14～16％，热张力减径后得到成品管的减径率为44～47％；所述采用真空自耗电弧熔炼炉进行熔炼，有效消除了合金成分中的H杂质，所述轧制前对毛管进行退火处理，消除毛管由于斜轧穿孔造成的残余应力，防止在轧制时产生微裂纹。
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