CN110218940A - 一种高温合金无缝管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高温合金技术领域，本发明提供了一种高温合金无缝管及其制备方法，按重量百分比，高温合金无缝管包括以下组分：C：0.01～0.06％，Si：0.40～1.00％，Mn：0.30～1.00％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr：15.00～17.00％，Ni：44.00～46.00％，Al：2.90～3.90％，Ce：0.01～0.03％，Ti：0.10～0.30％，N：0.03～0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明的高温合金无缝管具有耐高温、耐氧化腐蚀、高抗拉强度和高屈服强度，且具有良好的尺寸精度和表面质量，完全能够满足航天发动机对高温合金无缝管的力学性能要求。

Description

一种高温合金无缝管及其制备方法
技术领域
本发明涉及高温合金技术领域，尤其涉及一种高温合金无缝管及其制备方法。
背景技术
铁-镍基沉淀硬化型变形高温合金因其具有良好的高温强度、组织稳定性、高温抗氧化性和耐腐蚀性能，广泛用于航空航天、核电、石化、冶金等领域，如航空、航天发动机燃烧室高温抗氧化部件、工业用炉辊、传动装置、热电偶套管等耐高温部件。
目前，常用的铁-镍基沉淀硬化型变形高温合金为GH2747，但国内对GH2747的研究主要集中在理化性能方面的介绍，而对其无缝管的工业化生产鲜有报道。另一方面，伴随着对航空、航天发动机用铁镍基沉淀硬化型变形高温合金的使用要求越来越高，研发更多高温合金无缝管对材料的生产和应用具有重要的指导意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温合金无缝管及其制备方法，使高温合金无缝管具有耐高温、耐氧化腐蚀、高抗拉强度和高屈服强度、较小的表面粗糙度，以及良好的尺寸精度和表面质量，能够满足航天发动机用铁镍基沉淀硬化型变形高温合金无缝管的使用要求。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种高温合金无缝管，按重量百分比，包括以下组分：C：0.01～0.06％，Si：0.40～1.00％，Mn：0.30～1.00％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr：15.00～17.00％，Ni：44.00～46.00％，Al：2.90～3.90％，Ce：0.01～0.03％，Ti：0.10～0.30％，N：0.03～0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述高温合金无缝管的内表面粗糙度Ra≤1.6μm，外表面粗糙度Ra≤1.0μm，外径为25±0.05mm，壁厚为3±0.05mm，弯曲度≤0.8mm/m；晶粒度≥5级。
优选的，所述高温合金无缝管的室温力学性能为：Rm≥600MPa，Rp0.2≥210MPa，A50≥35％；
所述高温合金无缝管的高温力学性能为：100℃时，Rm≥540MPa，Rp0.2≥195MPa，A≥35％；200℃时，Rm≥530MPa，Rp0.2≥190MPa，A≥35％；300℃时，Rm≥520MPa，Rp0.2≥170MPa，A≥40％；400℃时，Rm≥510MPa，Rp0.2≥160MPa，A≥40％；500℃时，Rm≥480MPa，Rp0.2≥150MPa，A≥45％；600℃时，Rm≥420MPa，Rp0.2≥150MPa，A≥25％；700℃时，Rm≥320MPa，Rp0.2≥150MPa，A≥10％；800℃时，Rm≥150MPa，Rp0.2≥140MPa，A≥50％；900℃时，Rm≥80MPa，Rp0.2≥70MPa，A≥50％。
本发明提供了上述方案所述高温合金无缝管的制备方法，包括以下步骤：
(1)将对应上述方案所述高温合金无缝管组分的合金依次进行熔炼和锻造，得到管坯；
(2)将所述管坯进行热穿孔，得到荒管；
(3)将所述荒管依次进行第一固溶热处理和冷轧，得到中间管坯；
(4)将所述中间管坯依次进行第二固溶热处理和冷轧，得到初品合金管；
(5)将所述初品合金管进行第三固溶热处理，得到高温合金无缝管。
优选的，所述步骤(1)管坯的外径为70mm；
所述步骤(2)荒管的尺寸为Ф70×7mm，管外径偏差为(-1.50，+1.00)mm，壁厚偏差为±0.50mm；
所述步骤(3)中间管坯的尺寸为Ф38×4mm，管外径偏差为±0.15mm，壁厚偏差为±0.1mm；
所述步骤(4)初品合金管的尺寸为Ф25×3mm，合金管外径偏差为±0.05mm，壁厚偏差为±0.05mm。
优选的，所述步骤(3)中第一固溶热处理的温度为1000～1060℃，时间为25～30min，冷却方式为水冷。
优选的，所述步骤(3)和步骤(4)中冷轧的送进量独立地为2～3mm/次，冷轧速度独立地为20～30次/min。
优选的，所述步骤(4)中第二固溶热处理的温度为1000～1060℃，时间为8～12min，冷却方式为水冷。
优选的，所述步骤(4)中，对中间管坯进行第二固溶热处理前，还包括对所述中间管坯进行第一酸洗；第二固溶热处理后，还包括对热处理后的中间管坯进行第二酸洗。
优选的，所述步骤(5)中第三固溶热处理的温度为1000～1060℃，时间为5～10min，冷却方式为水冷。
本发明提供了一种高温合金无缝管，按重量百分比，包括以下组分：C：0.01～0.06％，Si：0.40～1.00％，Mn：0.30～1.00％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr：15.00～17.00％，Ni：44.00～46.00％，Al：2.90～3.90％，Ce：0.01～0.03％，Ti：0.10～0.30％，N：0.03～0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明相对GH2747合金降低了C含量，以提高其耐晶间腐蚀性能；将Si、Mn含量控制在一定范围，增加一定含量的N元素，以弥补降低C含量导致的强度降低；此外，在高温合金无缝管中添加适量的Al和Ti，配合其他成分，能够使晶界析出相减少，同时可产生一定量的Ti的碳化物，从而降低基体中的C含量，提高无缝管的耐晶间腐蚀性能；添加少量的稀土Ce，配合其他成分，能够减少合金中非金属夹杂物数量并降低其尺寸，净化了熔体，有助于改善加工使用性能；本发明各组分配合作用，得到的高温合金无缝管具有耐高温、耐氧化腐蚀、高抗拉强度和高屈服强度，完全能够满足航天发动机对高温合金无缝管的力学性能要求。
本发明提供了上述技术方案所述高温合金无缝管的制备方法，本发明的制备方法在确保无缝管性能的前提下，能够保证无缝管具有良好的尺寸精度和表面质量，且能够实现工业化生产。无缝管的一般要求：内外表面粗糙度Ra≤3.2μm，小口径精密管外径一般要求±0.10mm，壁厚偏差为±10％，弯曲度≤1.5mm/m；而本发明无缝管的内表面粗糙度Ra为≤1.6μm，外表面粗糙度Ra为≤1.0μm，外径偏差为±0.05mm，壁厚偏差为±0.05mm，弯曲度≤0.8mm/m，显著提高了无缝管的尺寸精度和表面质量。
具体实施方式
本发明提供了一种高温合金无缝管，按重量百分比，包括以下组分：C：0.01～0.06％，Si：0.40～1.00％，Mn：0.30～1.00％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr：15.00～17.00％，Ni：44.00～46.00％，Al：2.90～3.90％，Ce：0.01～0.03％，Ti：0.10～0.30％，N：0.03～0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括0.01～0.06％的C，优选为0.03～0.06％，更优选为0.04～0.05％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括0.40～1.00％的Si，优选为0.50～0.90％，更优选为0.60～0.80％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括0.30～1.00％的Mn，优选为0.40～0.90％，更优选为0.50～0.80％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括≤0.025％的P，优选为0.005～0.02％，更优选为0.01～0.015％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括≤0.020％的S，优选为0.005～0.015％，更优选为0.07～0.012％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括15.00～17.00％的Cr，优选为15.5～16.5％，更优选为15.8～16.2％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括44.00～46.00％的Ni，优选为45.00～46.00％，更优选为45.50～46.00％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括2.90～3.90％的Al，优选为2.95～3.50％，更优选为3.00～3.30％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括0.01～0.03％的Ce，优选为0.015～0.025％，更优选为0.017～0.023％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括0.10～0.300％的Ti，优选为0.15～0.25％，更优选为0.18～0.23％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括0.03～0.08％的N，优选为0.03～0.07％，更优选为0.05～0.07％。
按重量百分比计，本发明提供的高温合金无缝管包括余量的Fe和不可避免的杂质。
本发明相对GH2747合金降低了C含量，以提高其耐晶间腐蚀性能；将Si、Mn含量控制在一定范围，增加一定含量的N元素，以弥补降低C含量导致的强度降低；此外，在高温合金无缝管中添加适量的Al和Ti，配合其他成分，能够使晶界析出相减少，同时可产生一定量的Ti的碳化物，从而降低基体中的C含量，提高无缝管的耐晶间腐蚀性能；添加少量的稀土Ce，配合其他成分，能够减少合金中非金属夹杂物数量并降低其尺寸，净化了熔体，有助于改善加工使用性能；本发明各组分配合作用，得到的高温合金无缝管具有耐高温、耐氧化腐蚀、高抗拉强度和高屈服强度，完全能够满足航天发动机对高温合金无缝管的力学性能要求。
在本发明中，所述高温合金无缝管的内表面粗糙度Ra优选≤1.6μm，外表面粗糙度Ra优选≤1.0μm，外径优选为25±0.05mm，更优选为25mm，壁厚优选为3±0.05mm，更优选为3mm；弯曲度优选≤0.8mm/m；晶粒度≥5级。
在本发明中，所述高温合金无缝管的室温力学性能优选为：Rm≥600MPa，Rp0.2≥210MPa，A50≥35％；进一步优选Rm为650MPa，Rp0.2为280MPa，A50为45％。
所述高温合金无缝管的高温力学性能优选为：100℃时，Rm≥540MPa，Rp0.2≥195MPa，A≥35％，进一步优选为Rm为590MPa，Rp0.2为235MPa，A50为45％；
200℃时，Rm≥530MPa，Rp0.2≥190MPa，A≥35％；进一步优选为Rm为580MPa，Rp0.2为210MPa，A50为46％；
300℃时，Rm≥520MPa，Rp0.2≥170MPa，A≥40％；进一步优选为Rm为570MPa，Rp0.2为180MPa，A50为48％；
400℃时，Rm≥510MPa，Rp0.2≥160MPa，A≥40％；进一步优选为Rm为560MPa，Rp0.2为170MPa，A50为50％；
500℃时，Rm≥480MPa，Rp0.2≥150MPa，A≥45％；进一步优选为Rm为540MPa，Rp0.2为160MPa，A50为50％；
600℃时，Rm≥420MPa，Rp0.2≥150MPa，A≥25％；进一步优选为Rm为450MPa，Rp0.2为180MPa，A50为20％；
700℃时，Rm≥320MPa，Rp0.2≥150MPa，A≥10％；进一步优选为Rm为350MPa，Rp0.2为210MPa，A50为10％；
800℃时，Rm≥150MPa，Rp0.2≥140MPa，A≥50％；进一步优选为Rm为180MPa，Rp0.2为160MPa，A50为60％；
900℃时，Rm≥80MPa，Rp0.2≥70MPa，A≥50％；进一步优选为Rm为90MPa，Rp0.2为80MPa，A50为65％。
在本发明中，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A50表示断后伸长率。
本发明提供了上述技术方案所述高温合金无缝管的制备方法，包括以下步骤：
(1)将对应上述方案所述高温合金无缝管组分的合金进行熔炼和锻造，得到管坯；
(2)将所述管坯进行热穿孔，得到荒管；
(3)将所述荒管依次进行第一固溶热处理和冷轧，得到中间管坯；
(4)将所述中间管坯依次进行第二固溶热处理和冷轧，得到初品合金管；
(5)将所述初品合金管进行第三热处理，得到高温合金无缝管。
本发明将对应上述方案所述高温合金无缝管组分的合金进行熔炼和锻造，得到管坯。
本发明对对应上述方案所述高温合金无缝管组分的合金的来源没有特殊要求，采用本领域公知的制备方法制备得到即可。在本发明中，所述熔炼包括依次进行的真空感应熔炼和电渣重熔冶炼。本发明对所述真空感应熔炼和电渣重熔冶炼的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域熟知的真空感应熔炼和电渣重熔冶炼即可。在本发明中，所述真空感应熔炼后得到的管料尺寸为Ф430×2800mm；所述电渣重熔冶炼后得到的电渣锭外径Ф优选为510mm。本发明采用本领域公知的方法得到管料和电渣锭。本发明对所述锻造的方式没有特殊要求，采用本领域熟知的管坯锻造方式即可。在本发明的具体实施例中，将电渣重熔冶炼后得到的电渣锭快锻开坯成220八角，快锻压缩比≥5，头部切除3％，尾部切除8％，检验磨修后再径锻成管坯即可。在本发明中，所述管坯的外径优选为70mm。
得到管坯后，本发明将所述管坯进行热穿孔，得到荒管。
所述热穿孔之前，本发明优选还包括对所述管坯进行精剥皮，以去除管坯表面的氧化皮及表面缺陷。本发明对所述精剥皮的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域熟知的精剥皮方式即可。精剥皮之后，热穿孔之前，本发明优选将精剥皮之后的管坯进行分段切割，在每段坯料的一端钻Ф12±1mm的定心孔，以防止热穿孔时壁厚不均。本发明对所述每段坯料的长度没有特殊限定，本领域技术人员可根据实际需要进行调整。在本发明的具体实施例中，所述每段坯料的长度优选为1200～1300mm。本发明对所述热穿孔的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域熟知的热穿孔方式即可。在本发明中，所述荒管的尺寸优选为Ф70×7mm。本发明在每段坯料的一端钻Ф12±1mm的定心孔，可以将管外径偏差控制在(-1.50，+1.00)mm，壁厚偏差控制在±0.50mm范围内。
得到荒管之后，本发明将所述荒管依次进行第一固溶热处理和冷轧，得到中间管坯。
在本发明中，所述第一固溶热处理的温度优选为1000～1060℃，更优选为1050℃；时间优选为25～30min，更优选为30min；冷却方式优选为水冷。本发明所述第一固溶处理能够提高荒管的塑性和韧性，并利于后期冷轧变形。
在本发明中，对第一固溶热处理所得材料进行冷轧时，所述冷轧的变形量优选为60～70％，所述冷轧的送进量优选为2～3mm/次，进一步优选为3mm/次；轧制速度优选为20～30次/min，进一步优选为22～28次。本发明优选通过冷轧管机的孔型及芯棒的精密配合对荒管进行冷轧。本发明采用冷轧能够为荒管减径、减壁及延伸，使其外径和壁厚接近成品管尺寸，并消除纵向壁厚不均，提高合金管内外表面质量，控制其外径和不圆度。在本发明中，所述中间管坯的尺寸优选为Ф38×4mm，本发明通过控制冷轧参数在上述范围，有利于将管外径偏差控制在±0.15mm，壁厚偏差控制在±0.1mm范围内。
得到中间管坯后，本发明将所述中间管坯依次进行第二固溶热处理和冷轧，得到初品合金管。
在进行第二固溶热处理前，本发明优选对中间管坯进行第一酸洗。在本发明中，所述第一酸洗采用的酸液优选为氢氟酸与硝酸的混合液；所述混合液中氢氟酸的质量浓度优选为1～3％，进一步优选为1％；所述混合液中硝酸的质量浓度优选为10～15％，进一步优选为11～14％。本发明所述第一酸洗能够去除中间管坯表面的油污。
在本发明中，所述第二固溶热处理的温度优选为1000～1060℃，更优选为1050℃；时间优选为8～12min，更优选为10min；冷却方式优选为水冷。本发明所述第二固溶热处理可以改善中间管坯的塑性和韧性，消除冷轧产生的冷作硬化，且便于进一步冷加工。
得到热处理后的中间管坯后，本发明将所述热处理后的中间管坯进行冷轧，得到初品合金管。
在本发明中，所述冷轧的变形量优选为50～60％，所述冷轧的送进量优选为2～3mm/次，进一步优选为2mm/次；冷轧速度优选为20～30次/min，进一步优选为22～28次。本发明优选通过冷轧管机的孔型及芯棒的精密配合对荒管进行冷轧。本发明采用冷轧能够为中间管坯减径、减壁及延伸，使其外径和壁厚变为成品管尺寸，并消除纵向壁厚不均，提高合金管内外表面质量，控制其外径和不圆度。在本发明中，所述初品合金管的尺寸优选为Ф25×3mm。本发明的孔型及芯棒精密配合，并通过控制冷轧的参数在上述范围，可以使合金管外径偏差控制在±0.05mm，壁厚偏差控制在±0.05mm范围内。
冷轧之前，本发明优选还包括对热处理后的中间管坯依次进行矫直、第二酸洗、表面检验修磨和清洗。本发明对所述矫直、第二酸洗、表面检验修磨和清洗的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的矫直、酸洗、表面检验修磨和清洗方式即可。本发明优选采用多辊矫直机进行矫直，中间管坯直度优选控制在1.0mm/m以下。在本发明中，所述第二酸洗采用的酸液优选为氢氟酸与硝酸的混合液；所述混合液中氢氟酸的质量浓度优选为5～8％，进一步优选为6～7％；所述混合液中硝酸的质量浓度优选为10～15％，进一步优选为11～14％。
本发明采用两次冷轧，通过第一次冷轧，壁厚不均现象会有较大改善，但还有一定的偏差，然后采用第二次冷轧，变形量较小，壁厚不均现象进一步改善，可达到成品尺寸偏差范围。
得到初品合金管后，本发明将所述初品合金管进行第三固溶热处理，得到高温合金无缝管。
在本发明中，所述第三固溶热处理前，优选还包括对初品合金管进行第三酸洗，所述第三酸洗采用的酸洗液优选与第一酸洗采用的酸洗液相同，这里不再赘述。本发明所述第三酸洗能够去除合金管表面的油污。
在本发明中，所述第三固溶热处理的温度优选为1000～1060℃，更优选为1020℃；时间优选为5～10min，更优选为8min；冷却方式优选为水冷。本发明所述第三固溶热处理使合金管发生再结晶，从而改善合金管的塑性和韧性，最终得到良好的综合性能。
第三固溶热处理后，本发明优选还包括对第三固溶热处理后的合金管进行后处理和检验。
在本发明中，所述后处理包括依次进行的轿直和精抛光。本发明对所述轿直和精抛光的具体实施方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的轿直和精抛光方式即可。本发明优选通过多辊矫直机对经过后处理的成品管进行矫直，轿直后成品管直线度在0.8mm/m以下。
在本发明中，所述检验包括超声波检验、涡流检验、水压检验、表面检验、尺寸检验和理化检验。本发明所述检验的具体实施方式均为本领域公知的手段，这里不再赘述。
本发明的制备方法在确保无缝管性能的前提下，能够保证无缝管具有良好的尺寸精度和表面质量，且能够实现工业化生产。
下面结合实施例对本发明提供的高温合金无缝管及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
高温合金无缝管，按重量百分比包括以下组分：C：0.036％，Si：0.56％，Mn：0.42％，P：0.014％，S：0.012％，Cr：16.02％，Ni：45.92％，Al：3.11％，Ce：0.023％，Ti：0.18％，N:0.05％，Fe：33.52％及其他不可避免的杂质元素。
高温合金无缝管的制备方法如下：
(1)合金采用真空感应+电渣重熔冶炼，最终热锻成Ф70mm的管坯；
(2)将步骤(1)得到的锻坯进行精剥皮，然后分段切成一定长度，即1200～1250mm，每段坯料的一端钻Ф12±1mm的定心孔，然后进行热穿孔，得到规格为Ф70×7mm的荒管，管外径偏差为(-1.50，+1.00)mm，壁厚偏差为±0.50mm；
(3)将步骤(2)得到的荒管进行固溶热处理，热处理温度为1050℃，保温30min，水冷；将热处理后的合金管冷轧到规格为Ф38×4mm的中间管坯，管外径偏差为±0.15mm，壁厚偏差为±0.1mm；
(4)将步骤(3)处理后的中间管进行酸洗及固溶热处理，固溶热处理温度为1050℃，保温10min，水冷，然后进行矫直、酸洗、表面检验修磨、清洗；
(5)将步骤(5)处理后的合金管冷轧至成品规格为Ф25×3mm的合金管，管外径偏差为±0.05mm，壁厚偏差为±0.05mm，然后进行酸洗；
(6)将酸洗后的合金管进行固溶热处理，热处理温度为1020℃，保温8min，空冷；
对合金管进行矫直，最后对合金管内外表面进行精抛光；对精抛光后的合金管进行超声波检验、涡流检验、水压检验、表面检验及尺寸检验、理化检验等。
随意选取一支实施例1制备得到的高温合金无缝管，对该无缝管的不同部分进行随机测量，测得内表面粗糙度Ra：0.8～1.2μm，外表面粗糙度Ra：0.5～0.8μm，外径在25±0.05mm范围内，壁厚在3±0.05mm，弯曲度≤0.8mm/m；晶粒度为5.5级；对该选取的无缝管进行力学性能测试，室温力学性能：Rm＝660MPa，Rp0.2＝286MPa，A＝46.5％，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率；高温力学性能：100℃时，Rm＝600MPa，Rp0.2＝241MPa，A＝50.0％，200℃时，Rm＝586MPa，Rp0.2＝212MPa，A＝50.5％，300℃时，Rm＝580MPa，Rp0.2＝189MPa，A＝51.5％，400℃时，Rm＝576MPa，Rp0.2＝181MPa，A＝54.5％，500℃时，Rm＝542MPa，Rp0.2＝170MPa，A＝60.0％，600℃时，Rm＝460MPa，Rp0.2＝200MPa，A＝28.5％，700℃时，Rm＝354MPa，Rp0.2＝238MPa，A＝11.5％，800℃时，Rm＝182MPa，Rp0.2＝166MPa，A＝71.5％，900℃时，Rm＝95MPa，Rp0.2＝84MPa，A＝74.0％；维氏硬度：HV30＝136；按ASME SA-1016/SA-1016M的规定进行压扁、扩口试验，无开裂和裂纹；按GB/T15260中B法(铜-硫酸铜-16％硫酸)进行晶间腐蚀试验，在沸腾溶液中暴露72h，无晶间腐蚀倾向。
实施例2
高温合金无缝管，按重量百分比包括以下组分：C：0.042％，Si：0.61％，Mn：0.41％，P：0.013％，S：0.008％，Cr：16.06％，Ni：45.96％，Al：3.02％，Ce：0.019％，Ti：0.16％，N:0.06％，Fe：33.48％及其他杂质元素。
高温合金无缝管的制备方法如下：
(1)合金采用真空感应+电渣重熔冶炼，最终热锻成Ф70mm的管坯；
(2)将步骤(1)得到的锻坯进行精剥皮，然后分段切成一定长度，即1200～1250mm，每段坯料的一端钻Ф12±1mm的定心孔，然后进行热穿孔，得到规格为Ф70×7mm的荒管，管外径偏差为(-1.50，+1.00)mm，壁厚偏差为±0.50mm；
(3)将步骤(2)得到的荒管进行固溶热处理，热处理温度为1050℃，保温30min，水冷；将热处理后的合金管冷轧到规格为Ф38×4mm的中间管坯，管外径偏差为±0.15mm，壁厚偏差为±0.1mm；
(4)将步骤(3)处理后的中间管进行酸洗及固溶热处理，固溶热处理温度为1050℃，保温10min，水冷，然后进行矫直、酸洗、表面检验修磨、清洗；
(5)将步骤(5)处理后的合金管冷轧至成品规格为Ф25×3mm的合金管，管外径偏差控制在±0.05mm，壁厚偏差控制在±0.05mm，然后进行酸洗；
(6)将酸洗后的合金管进行固溶热处理，热处理温度为1020℃，保温8min，空冷；
对合金管进行矫直，最后对合金管内外表面进行精抛光；对精抛光后的合金管进行超声波检验、涡流检验、水压检验、表面检验及尺寸检验、理化检验等。
随意选取一支实施例2制备得到的高温合金无缝管，对该无缝管的不同部分进行随机测量，测得内表面粗糙度Ra：0.9～1.5μm，外表面粗糙度Ra：0.4～0.7μm，外径在25±0.05mm范围内，壁厚在3±0.05mm，弯曲度≤0.7mm/m；晶粒度为5.1级；对该选取的无缝管进行力学性能测试，室温力学性能：Rm＝655MPa，Rp0.2＝283MPa，A＝46.0％，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率；高温力学性能：100℃时，Rm＝603MPa，Rp0.2＝243MPa，A＝49.5％，200℃时，Rm＝588MPa，Rp0.2＝219MPa，A＝52.0％，300℃时，Rm＝574MPa，Rp0.2＝191MPa，A＝51.5％，400℃时，Rm＝566MPa，Rp0.2＝182MPa，A＝54.0％，500℃时，Rm＝539MPa，Rp0.2＝173MPa，A＝59.5％，600℃时，Rm＝467MPa，Rp0.2＝201MPa，A＝29.0％，700℃时，Rm＝356MPa，Rp0.2＝235MPa，A＝13.5％，800℃时，Rm＝183MPa，Rp0.2＝162MPa，A＝71.0％，900℃时，Rm＝98MPa，Rp0.2＝82MPa，A＝72.5％；维氏硬度：HV30＝144；按ASME SA-1016/SA-1016M的规定进行压扁、扩口试验，无开裂和裂纹；按GB/T15260中B法(铜-硫酸铜-16％硫酸)进行晶间腐蚀试验，在沸腾溶液中暴露72h，无晶间腐蚀倾向。
对比例1
与实施例2的不同之处仅在于不含Ti和N元素。
高温合金无缝管，按重量百分比包括以下组分：C：0.042％，Si：0.61％，Mn：0.41％，P：0.013％，S：0.008％，Cr：16.06％，Ni：45.96％，Al：3.02％，Ce：0.019％，Fe：33.58％及其他杂质元素。
高温合金无缝管的制备方法如下：
(1)合金采用真空感应+电渣重熔冶炼，最终热锻成Ф70mm的管坯；
(2)将步骤(1)得到的锻坯进行精剥皮，然后分段切成一定长度，即1200～1250mm，每段坯料的一端钻Ф12±1mm的定心孔，然后进行热穿孔，得到规格为Ф70×7mm的荒管，管外径偏差为(-1.50，+1.00)mm，壁厚偏差为±0.50mm；
(3)将步骤(2)得到的荒管进行固溶热处理，热处理温度为1050℃，保温30min，水冷；将热处理后的合金管冷轧到规格为Ф38×4mm的中间管坯，管外径偏差为±0.15mm，壁厚偏差为±0.1mm；
(4)将步骤(3)处理后的中间管进行酸洗及固溶热处理，固溶热处理温度为1050℃，保温10min，水冷，然后进行矫直、酸洗、表面检验修磨、清洗；
(5)将步骤(5)处理后的合金管冷轧至成品规格为Ф25×3mm的合金管，管外径偏差控制在±0.05mm，壁厚偏差控制在±0.05mm，然后进行酸洗；
(6)将酸洗后的合金管进行固溶热处理，热处理温度为1020℃，保温8min，空冷；
对合金管进行矫直，最后对合金管内外表面进行精抛光；对精抛光后的合金管进行超声波检验、涡流检验、水压检验、表面检验及尺寸检验、理化检验等。
随意选取一支对比例1制备得到的高温合金无缝管，对该无缝管的不同部分进行随机测量，测得内表面粗糙度Ra：0.9～1.5μm，外表面粗糙度Ra：0.4～0.7μm，外径在25±0.05mm范围内，壁厚在3±0.05mm，弯曲度≤0.7mm/m；晶粒度为5.1级；对该选取的无缝管进行力学性能测试，室温力学性能：Rm＝645MPa，Rp0.2＝276MPa，A＝42.0％，Rm表示抗拉强度，Rp0.2表示屈服强度，A表示断后伸长率；高温力学性能：100℃时，Rm＝592MPa，Rp0.2＝236MPa，A＝47.5％，200℃时，Rm＝576MPa，Rp0.2＝205MPa，A＝50.5％，300℃时，Rm＝563MPa，Rp0.2＝182MPa，A＝50.5％，400℃时，Rm＝552MPa，Rp0.2＝174MPa，A＝51.5％，500℃时，Rm＝523MPa，Rp0.2＝165MPa，A＝55.5％，600℃时，Rm＝452MPa，Rp0.2＝196MPa，A＝28.0％，700℃时，Rm＝342MPa，Rp0.2＝223MPa，A＝12.0％，800℃时，Rm＝175MPa，Rp0.2＝156MPa，A＝69.0％，900℃时，Rm＝89MPa，Rp0.2＝78MPa，A＝70.5％。维氏硬度：HV30＝143；按ASME SA-1016/SA-1016M的规定进行压扁、扩口试验，无开裂和裂纹；按GB/T 15260中B法(铜-硫酸铜-16％硫酸)进行晶间腐蚀试验，在沸腾溶液中暴露72h，有晶间腐蚀倾向。
由对比例1和实施例2的结果可知，本发明通过在无缝管中添加适量的Ti和N，能够提高无缝管的耐晶间腐蚀性能，且无缝管的力学性能也有一定程度的提高。
由以上实施例可知，本发明制备的高温合金无缝管具有优良的耐高温、耐氧化腐蚀、高抗拉强度和高屈服强度，且无缝管的粗糙度低、壁厚及外径偏差小、弯曲度低，说明具有良好的尺寸精度和表面质量，完全能够满足航天发动机对高温合金无缝管的要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高温合金无缝管，其特征在于，按重量百分比，包括以下组分：C：0.01～0.06％，Si：0.40～1.00％，Mn：0.30～1.00％，P≤0.025％，S≤0.020％，Cr：15.00～17.00％，Ni：44.00～46.00％，Al：2.90～3.90％，Ce：0.01～0.03％，Ti：0.10～0.30％，N：0.03～0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高温合金无缝管，其特征在于，所述高温合金无缝管的内表面粗糙度Ra≤1.6μm，外表面粗糙度Ra≤1.0μm，外径为25±0.05mm，壁厚为3±0.05mm，弯曲度≤0.8mm/m；晶粒度≥5级。
3.根据权利要求1所述的高温合金无缝管，其特征在于，所述高温合金无缝管的室温力学性能为：Rm≥600MPa，Rp0.2≥210MPa，A50≥35％；
所述高温合金无缝管的高温力学性能为：100℃时，Rm≥540MPa，Rp0.2≥195MPa，A≥35％；200℃时，Rm≥530MPa，Rp0.2≥190MPa，A≥35％；300℃时，Rm≥520MPa，Rp0.2≥170MPa，A≥40％；400℃时，Rm≥510MPa，Rp0.2≥160MPa，A≥40％；500℃时，Rm≥480MPa，Rp0.2≥150MPa，A≥45％；600℃时，Rm≥420MPa，Rp0.2≥150MPa，A≥25％；700℃时，Rm≥320MPa，Rp0.2≥150MPa，A≥10％；800℃时，Rm≥150MPa，Rp0.2≥140MPa，A≥50％；900℃时，Rm≥80MPa，Rp0.2≥70MPa，A≥50％。
4.权利要求1～3任一项所述高温合金无缝管的制备方法，包括以下步骤：
(1)将对应权利要求1～3任一项所述高温合金无缝管组分的合金依次进行熔炼和锻造，得到管坯；
(2)将所述管坯进行热穿孔，得到荒管；
(3)将所述荒管依次进行第一固溶热处理和冷轧，得到中间管坯；
(4)将所述中间管坯依次进行第二固溶热处理和冷轧，得到初品合金管；
(5)将所述初品合金管进行第三固溶热处理，得到高温合金无缝管。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)管坯的外径为70mm；
所述步骤(2)荒管的尺寸为Ф70×7mm，管外径偏差为(-1.50，+1.00)mm，壁厚偏差为±0.50mm；
所述步骤(3)中间管坯的尺寸为Ф38×4mm，管外径偏差为±0.15mm，壁厚偏差为±0.1mm；
所述步骤(4)初品合金管的尺寸为Ф25×3mm，合金管外径偏差为±0.05mm，壁厚偏差为±0.05mm。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中第一固溶热处理的温度为1000～1060℃，时间为25～30min，冷却方式为水冷。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)和步骤(4)中冷轧的送进量独立地为2～3mm/次，冷轧速度独立地为20～30次/min。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中第二固溶热处理的温度为1000～1060℃，时间为8～12min，冷却方式为水冷。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，对中间管坯进行第二固溶热处理前，还包括对所述中间管坯进行第一酸洗；第二固溶热处理后，还包括对热处理后的中间管坯进行第二酸洗。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中第三固溶热处理的温度为1000～1060℃，时间为5～10min，冷却方式为水冷。
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