CN107653396A - 一种高强度耐腐蚀的钛管及其制备方法 - Google Patents

一种高强度耐腐蚀的钛管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及一种高强度耐腐蚀的钛管和该钛管的制备方法，以质量分数计，所包含的各组分为：Al：5.5％～5.8％，V：3.2％～3.8％，Mo：0.2％～0.25％，Ni：0.4％～0.65％，Fe：0.06％～0.18％，C：0.05％～0.08％，其余为Ti，在制备时首先按照质量分数称取原料，将原料进行熔炼、挤压、表面处理、轧制和真空热处理得到高强度耐腐蚀的钛管，本发明能够提高钛管的强度和耐腐蚀性还能够提高生产钛管过程中的成品率。

Description

一种高强度耐腐蚀的钛管及其制备方法
技术领域
本发明属于钛合金管材技术领域，具体涉及一种高强度耐腐蚀的 钛管，本发明还涉及该钛管的制备方法。
背景技术
化工医药等领域中因为生产产品的过程中经常会用到有腐蚀性 的药品，但是在生产产品的设备上使用的管材多由普碳刚和铜制造， 所以管材很容易受到腐蚀。目前市面上有抗腐蚀的钛合金管，但是市 面上的钛合金管的强度较差，且生产的过程中成品率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度耐腐蚀的钛管，该钛管具有较高 的强度。
本发明的另一个目的是提供该高强度耐腐蚀的钛管的制备方法， 能够提高钛管的强度，提高钛管成产构成中的成品率。
本发明采用的第一种技术方案是，一种高强度耐腐蚀的钛管，以 质量分数计，所包含的各组分为：Al：5.5％～5.8％，V：3.2％～3.8％， Mo：0.2％～0.25％，Ni：0.4％～0.65％，Fe：0.06％～0.18％，C： 0.05％～0.08％，其余为Ti。
本发明第一种技术方案的特点还在于：
Mo和Ni的质量比为：1：1.6～3.2。
本发明采用的第二种技术方案是，一种高强度耐腐蚀的钛管的制 备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1,按照质量比称取Al：5.5％～5.8％，V：3.2％～3.8％，Mo： 0.2％～0.25％，Ni：0.4％～0.65％，Fe：0.06％～0.18％，C：0.05％～0.08％， 其余为Ti；
步骤2，将步骤1中所有原料混合后进行熔炼，得到钛合金铸锭；
步骤3，将经步骤2得到的钛合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将 棒坯挤压成管坯；
步骤4，对步骤3中得到的管坯进行表面处理；
用水磨砂轮打磨所述管坯后，再用重酸洗去管坯表面的磨砂颗 粒，在人工修复管坯表面，使得管坯表面无裂纹；
步骤5，步骤4完成后，对所述管坯进行轧制；
设定道次变形量和送进量，采用冷轧技术多次轧制管坯，直至形 成目标规格的钛管；
步骤6，将步骤5制得的钛管真空均衡热处理：
每道次轧制后，对所述钛管进行脱脂，酸洗，修磨，在真空度不 大于5.86×10-2Pa的情况下进行真空热处理，真空热处理的初始温度 为300℃，缓慢升温至720℃～810℃，保温3小时，在加热炉中随炉 空冷至80℃后出炉空冷，得到高强度钛管。
本发明第二种技术方案的特点还在于：
步骤5中，控制送进量为5mm/次。
步骤5中，设定道次变形量为20％-25％
本发明的有益效果在于：
本发明的钛管具有较高的强度和耐腐蚀性；
本发明的制备方法较为简单，能够提高钛管的强度和耐腐蚀性， 还能够提高生产钛管过程中的成品率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种高强度耐腐蚀的钛管，以质量分数计，所包含的各组 分为：Al：5.5％～5.8％，V：3.2％～3.8％，Mo：0.2％～0.25％，Ni： 0.4％～0.65％，Fe：0.06％～0.18％，C：0.05％～0.08％，其余为Ti，以 上且Mo和Ni的质量比为：1：1.6～3.2。
其中，Al能够提高提高钛合金的韧性、抗氧化性和抗腐蚀性；
V能够提高提高钛合金的韧性和强度；
Mo能够改善钛合金的抗腐蚀性，提高钛合金的强度、韧性和硬 度，还能提高钛合金的淬透性和热强性能；
Ni能够提高钛合金的强度和硬度，还能使得钛合金脑池良好的 塑性和韧性；
上述高强度耐腐蚀的钛管的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1，按照质量比称取Al：5.5％～5.8％，V：3.2％～3.8％，Mo： 0.2％～0.25％，Ni：0.4％～0.65％，Fe：0.06％～0.18％，C：0.05％～0.08％， 其余为Ti；
步骤2，将步骤1中各原料的混合后进行熔炼，得到钛合金铸锭；
步骤3，将步骤2得到钛合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯 挤压成管坯；
步骤4，对步骤3中得到的管坯进行表面处理；
用水磨砂轮打磨所述管坯后，再用重酸洗去管坯表面的磨砂颗 粒，在人工修复管坯表面，使得管坯表面无裂纹；
步骤5，步骤4完成后，对管坯进行轧制；
设定道次变形量为5mm/次，设定道次送进量为20-25％，采用 冷轧技术多次轧制管坯，直至形成目标规格的钛管；
步骤6，将步骤5制得的钛管真空均衡热处理：
每道次轧制后，对所述钛管进行脱脂，酸洗，修磨，在保持真空 度不大于5.86×10-2Pa的情况下进行真空热处理：真空热处理的初始 温度为300℃，缓慢升温至720℃～810℃，保温3小时，在加热炉中 随炉空冷至80℃后出炉空冷，得到高强度钛管。
其中，脱脂是指把脱脂剂和水按照10∶1的比例加到池中，并将 池中液体升温至60℃-80℃，将管材放入池中的液体中晃动，以洗去 冷轧加工时内外表面的轧制油，然后把管材吊出，用清水冲净管材内 外表面；
酸洗是指把氢氟酸∶硝酸∶水按照10％∶30％∶60％的比例调 整以洗去管材表面的氧化皮；
修磨是指用工具刀除去管材表面产生的微裂纹，修磨处宽深比要 大于6∶1，并且修磨的边缘要过度圆滑，以减少下道次轧制时裂纹 的产生。
步骤4中，采用该表面处理方法能够提高管坯表面修磨效率和产 品的质量，降低材料损耗；步骤5中该步骤中，控制送进量为5mm/ 次；设定道次变形量为20％～25％，减少了管坯在轧制过程中断裂， 提高了成品率；步骤6中采用该真空均衡热处理方法使材料退火充 分，晶粒细化，组织排布均匀，确保了钛管具有良好稳定的性能。
实施例1
步骤1,按照质量比称取Al：5.5％，V：3.2％，Mo：0.2％，Ni： 0.4％，Fe：0.06％，C：0.05％，其余为Ti；
步骤2，将步骤1中的混合后进行熔炼，得到钛合金铸锭；
步骤3，将钛合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
步骤4，对步骤3中得到的管坯进行表面处理；
用水磨砂轮打磨所述管坯后，再用重酸洗去管坯表面的磨砂颗 粒，在人工修复管坯表面，使得管坯表面无裂纹；
步骤5，步骤4完成后，对所述管坯进行轧制；
设定道次变形量为5mm/次，设定道次送进量为20％，采用冷轧 技术多次轧制管坯，直至形成目标规格的钛管；
步骤6，将步骤5制得的钛管真空均衡热处理：
每道次轧制后，将所述钛管先放入含有脱脂剂和水比例为10:1 的池中，将池中的液体加热至60℃，洗去冷轧加工时内外表面的轧 制油，然后把管材吊出，用清水冲净管材内外表面；再用氢氟酸∶硝 酸∶水按照10％∶30％∶60％的酸洗去洗去管材表面的氧化皮；人后用工具刀除去管材表面产生的微裂纹。处理完成后将钛管在为真空 为5.86×10-2Pa的情况下进行真空热处理：真空热处理初始温度为300℃，随后加热是使得温度逐渐升至720℃，保温3小时后加热炉 中随炉空冷至80℃后出炉空冷，得到高强度钛管。
实施例2
步骤1,按照质量比称取Al：5.8％，V：3.8％，Mo：0.25％，Ni： 0.65％，Fe：0.18％，C：0.08％，其余为Ti；
步骤2，将步骤1中的混合后进行熔炼，得到钛合金铸锭；
步骤3，将钛合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
步骤4，对步骤3中得到的管坯进行表面处理；
用水磨砂轮打磨所述管坯后，再用重酸洗去管坯表面的磨砂颗 粒，在人工修复管坯表面，使得管坯表面无裂纹；
步骤5，步骤4完成后，对所述管坯进行轧制；
设定道次变形量为5mm/次，设定道次送进量为5％，采用冷轧 技术多次轧制管坯，直至形成目标规格的钛管；
步骤6，将步骤5制得的钛管真空均衡热处理：
每道次轧制后，将所述钛管先放入含有脱脂剂和水比例为10:1 的池中，将池中的液体加热至60，洗去冷轧加工时内外表面的轧制 油，然后把管材吊出，用清水冲净管材内外表面；再用氢氟酸∶硝酸∶ 水按照10％∶30％∶60％的酸洗去洗去管材表面的氧化皮；人后用 工具刀除去管材表面产生的微裂纹。处理完成后将钛管在为真空为 5.0×10-2Pa的情况下进行真空热处理：真空热处理初始温度为300℃， 随后加热是使得温度逐渐升至810℃，保温3小时后加热炉中随炉空 冷至80℃后出炉空冷，得到高强度钛管。
实施例3
一种高强度耐腐蚀的钛管的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1,按照质量比称取Al：5.6％，V：3.5％，Mo：0.23％，Ni： 0.52％，Fe：0.12％，C：0.06％，其余为Ti；
步骤2，将步骤1中的混合后进行熔炼，得到钛合金铸锭；
步骤3，将钛合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
步骤4，对步骤3中得到的管坯进行表面处理；
用水磨砂轮打磨所述管坯后，再用重酸洗去管坯表面的磨砂颗 粒，在人工修复管坯表面，使得管坯表面无裂纹；
步骤5，步骤4完成后，对所述管坯进行轧制；
设定道次变形量为5mm/次，设定道次送进量为23％，采用冷轧 技术多次轧制管坯，直至形成目标规格的钛管；
步骤6，将步骤5制得的钛管真空均衡热处理：
每道次轧制后，将所述钛管先放入含有脱脂剂和水比例为10:1 的池中，将池中的液体加热至75，洗去冷轧加工时内外表面的轧制 油，然后把管材吊出，用清水冲净管材内外表面；再用氢氟酸∶硝酸∶ 水按照10％∶30％∶60％的酸洗去洗去管材表面的氧化皮；人后用 工具刀除去管材表面产生的微裂纹。处理完成后将钛管在为真空为 4.8×10-2Pa的情况下进行真空热处理：真空热处理初始温度为300℃， 随后加热是使得温度逐渐升至765℃，保温3小时后加热炉中随炉空 冷至80℃后出炉空冷，得到高强度钛管。
实施例4
一种高强度耐腐蚀的钛管的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1,按照质量比称取Al：5.7％，V：3.4％，Mo：0.22％，Ni： 0.46％，Fe：0.09％，C：0.07％，其余为Ti；
步骤2，将步骤1中的混合后进行熔炼，得到钛合金铸锭；
步骤3，将钛合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
步骤4，对步骤3中得到的管坯进行表面处理；
用水磨砂轮打磨所述管坯后，再用重酸洗去管坯表面的磨砂颗 粒，在人工修复管坯表面，使得管坯表面无裂纹；
步骤5，步骤4完成后，对所述管坯进行轧制；
设定道次变形量为5mm/次，设定道次送进量为21％，采用冷轧 技术多次轧制管坯，直至形成目标规格的钛管；
步骤6，将步骤5制得的钛管真空均衡热处理：
每道次轧制后，将所述钛管先放入含有脱脂剂和水比例为10:1 的池中，将池中的液体加热至65，洗去冷轧加工时内外表面的轧制 油，然后把管材吊出，用清水冲净管材内外表面；再用氢氟酸∶硝酸∶ 水按照10％∶30％∶60％的酸洗去洗去管材表面的氧化皮；人后用 工具刀除去管材表面产生的微裂纹。处理完成后将钛管在为真空为 4.8×10-2Pa的情况下进行真空热处理：真空热处理初始温度为300℃， 随后加热是使得温度逐渐升至765℃，保温3小时后加热炉中随炉空 冷至80℃后出炉空冷，得到高强度钛管。
实施例5
一种高强度耐腐蚀的钛管的制备方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1,按照质量比称取Al：5.6，V：3.7％，Mo：0.24％，Ni： 0.58％，Fe：0.17％，C：0.06，其余为Ti；
步骤2，将步骤1中的混合后进行熔炼，得到钛合金铸锭；
步骤3，将钛合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
步骤4，对步骤3中得到的管坯进行表面处理；
用水磨砂轮打磨所述管坯后，再用重酸洗去管坯表面的磨砂颗 粒，在人工修复管坯表面，使得管坯表面无裂纹；
步骤5，步骤4完成后，对所述管坯进行轧制；
设定道次变形量为5mm/次，设定道次送进量为24％，采用冷轧 技术多次轧制管坯，直至形成目标规格的钛管；
步骤6，将步骤5制得的钛管真空均衡热处理：
每道次轧制后，将所述钛管先放入含有脱脂剂和水比例为10:1 的池中，将池中的液体加热至65℃，洗去冷轧加工时内外表面的轧 制油，然后把管材吊出，用清水冲净管材内外表面；再用氢氟酸∶硝 酸∶水按照10％∶30％∶60％的酸洗去洗去管材表面的氧化皮；人后用工具刀除去管材表面产生的微裂纹。处理完成后将钛管在为真空 为4.2×10-2Pa的情况下进行真空热处理：真空热处理初始温度为 300℃，随后加热是使得温度逐渐升至790℃，保温3小时后加热炉 中随炉空冷至80℃后出炉空冷，得到高强度钛管。
将上述实施例生产的钛管随机抽取6组，运用WA-600KD微型 机屏显示电液万能试验机进行力学性能测试，，如表1所示，钛管的 抗拉强度、屈服强度和延伸率都得到了改善；
表1
随机切取10mm长管，管端用60°锥形角夹具扩口进行工艺性能 测试，观察钛管扩口的韧性：钛管扩口端扩张量25％未出现裂纹和 断裂。
水压为测试用17.2MPa，稳压6s，测试钛管水压试验机进行稳压 6秒时间测试无畸变或泄漏。
运用SQM-3型脉冲加热气相色谱仪进行氢含量分析，钛管能够 达到下述技术指标：成品钛管氢含量≤0.007％。
本发明一种高强度耐腐蚀的钛管，能够提高钛管的强度和耐腐蚀 性；本发明一种高强度耐腐蚀的钛管的制备方法，能够提高钛管的强 度和耐腐蚀性，还能够提高生产钛管过程中的成品率。

Claims (5)

1.一种高强度耐腐蚀的钛管，其特征在于，以质量分数计，所包含的各组分为：Al：5.5％～5.8％，V：3.2％～3.8％，Mo：0.2％～0.25％，Ni：0.4％～0.65％，Fe：0.06％～0.18％，C：0.05％～0.08％，其余为Ti。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀的钛管，其特征在于，Mo和Ni的质量比为：1：1.6～3.2。
3.一种高强度耐腐蚀的钛管的制备方法，其特征在于，具体按照下述步骤进行：
步骤1,按照质量比称取Al：5.5％～5.8％，V：3.2％～3.8％，Mo：0.2％～0.25％，Ni：0.4％～0.65％，Fe：0.06％～0.18％，C：0.05％～0.08％，其余为Ti；
步骤2，将步骤1中所有原料混合后进行熔炼，得到钛合金铸锭；
步骤3，将经步骤2得到的钛合金铸锭锻造加工成棒坯，然后将棒坯挤压成管坯；
步骤4，对步骤3中得到的管坯进行表面处理；
用水磨砂轮打磨所述管坯后，再用重酸洗去管坯表面的磨砂颗粒，在人工修复管坯表面，使得管坯表面无裂纹；
步骤5，步骤4完成后，对所述管坯进行轧制；
设定道次变形量和送进量，采用冷轧技术多次轧制管坯，直至形成目标规格的钛管；
步骤6，将步骤5制得的钛管真空均衡热处理：
每道次轧制后，对所述钛管进行脱脂，酸洗，修磨，在真空度不大于5.86×10-2Pa的情况下进行真空热处理，真空热处理的初始温度为300℃，缓慢升温至720℃～810℃，保温3小时，在加热炉中随炉空冷至80℃后出炉空冷，得到高强度钛管。
4.根据权利要求1所述的制盐设备用钛管的生产方法，其特征在于：所述步骤5中，控制送进量为5mm/次。
5.根据权利要求1所述的制盐设备用钛管的生产方法，其特征在于：所述步骤5中，设定道次变形量为20％-25％。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180202

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