CN112605123B - 一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，该方法包括以下步骤：一、将钛合金的铸锭进行常规锻造和精锻变形，得到棒坯；二、将棒坯进行斜轧穿孔，然后进行表面缺陷修整、酸洗和退火，得到穿孔管坯；三、将穿孔管坯进行冷轧，得到冷轧管坯；四、将冷轧管坯进行去除表面缺陷、酸洗、热处理、矫直，得到钛合金管材。本发明将钛合金铸锭经常规锻造以及精锻变形制备成棒坯，然后经斜轧穿孔及冷轧制成管坯，最后进行热处理，得到了钛合金管材，缩短了工艺流程，降低了加工成本，成本相较传统钛合金管材大幅降低，同时为管材成形后的组织性能提供了保障，制备的钛合金管材除满足海上作业条件外，还符合油气开采用服役的环境要求。

Description

一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法
技术领域
本发明属于钛合金技术领域，具体涉及一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法。
背景技术
钛及其合金具有比强度高和优异的抗蚀性能，尤其对海洋大气环境侵蚀的免疫能力非常出色，是深海油气开发设备最理想的选材材料。TC4、Ti-75、Ti-B19、Ti-80、TA5是目前海上应用较为广泛的钛合金结构件材料。其中，Ti-Al-Zr-Mo系合金(Ti-75，Ti-80)强度，塑韧性，耐蚀性，加工性能等综合性能都比较优异，但随着超深、高温、高压、高硫、高氯和高二氧化碳海上油气田的相继投产，传统的钛合金很能满足油气田深度开发的需要。目前海洋工程应用对海用钛合金强度，耐蚀性等提出了更高的要求，针对目前钛合金强度偏低、成本较高、无缝管材制造难度大等问题，需要开发新型的高强韧钛合金及其管材制备技术。与国外相比，由于起步较晚，我国对钛合金海洋油气开发中管材的应用还处于初始阶段，在研制和应用过程中还存在着诸多问题。进行新型高强韧钛合金管材制备技术的研究，将填补国内在高强韧海洋工程结构用钛合金领域的空白，对于推动我国海洋工业的发展具有重要意义。
高强钛合金无缝管材成形困难，现有的工艺均不成熟，主要是沿用传统钛合金管材的制备工艺。公开号为CN103540797A、公开号为CN101824564A、公开号为CN108048678A和公开号为CN103540796A的专利中涉及的TC11合金、TC4合金、Ti6242三种高强合金管材制备工艺包括斜轧穿孔+冷轧、斜轧穿孔+温(热)轧、挤压+冷轧、挤压+温(热)轧。但整体工艺流程较长，挤压、温轧的成本高且表面质量差。
现有钛合金无缝管材的棒坯制备一般需经过多火次改锻及锻造处理，使棒材的强度及塑韧性达到一定指标要求后才能进行管材制备。公开号为CN108048678A的专利中提到的钛合金管材制备方法中所用棒坯需通过β相区开坯后再经过不少于三次镦拔后滚圆成棒坯，此工序至少需要三火次锻造才能完成。而多数合金管材制备所用棒坯需要更多火次才能实现，生产周期长，成本高。
公开号为CN109280787A的专利中，虽然已有进行石油天然气工业用钛合金无缝管材的制备方法，但该方法仅适用强度低于900MPa的钛合金管材，当强度高于900MPa时，使用该工艺成形管材时易产生较深的裂纹。
公开号为CN107649531A的专利中公开了一种钛合金大口径无缝薄壁管材的加工方法，采用钛合金棒材镗孔后直接精锻成形，适用于大口径薄壁管材，材料利用率较低。公开号为CN103436735A中公开的一种β钛合金管材的制备方法也适用于高强钛合金管材的制备，但该工艺制备的管材工序流程长、生产效率低，获得的合金管材也主要为薄壁管材。
目前，我国钛企业生产的高强钛合金管材流程长、成本高，高强厚壁钛合金管，未形成可靠地生产体系。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法。该方法将钛合金铸锭经常规锻造以及精锻变形制备成棒坯，然后经斜轧穿孔及冷轧制成管坯，最后进行热处理，得到了钛合金管材，缩短了工艺流程，降低了加工成本，成本相较传统钛合金管材大幅降低，同时为管材成形后的组织性能提供了保障，制备的钛合金管材除满足海上作业条件外，还符合油气开采用服役的环境要求。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将钛合金的铸锭依次进行一次常规锻造和一次精锻变形，得到棒坯；所述钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al 5％～6.5％，Sn 0.5％～2.5％，Zr 4.0％～5.5％，Mo 1％～2.5％，V 0.5％～1.5％，Nb 0.5％～2.0％，余量为Ti和不可避免的杂质；
步骤二、将步骤一中得到的棒坯进行斜轧穿孔，然后依次进行内外表面缺陷修整、酸洗和退火处理，得到穿孔管坯；
步骤三、将步骤二中得到的穿孔管坯进行冷轧处理，得到冷轧管坯；
步骤四、将步骤三中得到的冷轧管坯依次进行去除内外表面缺陷、酸洗、热处理、矫直，得到钛合金管材；所述钛合金管材的抗拉强度不低于1000MPa，延伸率不低于10％。
本发明通过控制钛合金的成分，使该钛合金强度相对较高；本发明中仅通过一次常规锻造和一次精锻变形即可进行棒坯成形，缩短了工艺流程，降低了加工成本，同时为管材成形后的组织性能提供了保障，通过常规锻造使铸锭中的晶粒充分破碎，具有一定的塑性，通过精锻变形在铸锭表面形成精锻变形区，结合斜轧穿孔及冷轧过程的变形，使穿孔管坯的晶粒更为细小，而钛合金本身的高塑性也使得棒坯心部在穿孔时不开裂，进一步保证了钛合金管材的可成型性，因此实现了减少棒坯制备过程中的多次变形工序。
上述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述常规锻造的过程为：将钛合金的铸锭加热至β相变点温度以上50℃～80℃后进行锻造；步骤一中所述精锻变形的过程为：将经常规锻造后的钛合金的铸锭加热至β相变点温度以下10℃～30℃后进行精锻变形，所述精锻变形过程中变形量不小于40％。本发明通过控制常规锻造的温度，使疏松且塑性差的钛合金的铸锭，进行开坯锻造变形，使钛合金的铸锭中的晶粒充分破碎，具有一定的塑性，保证铸锭在不容易开裂的情况下进行大变形锻造，达到铸锭开坯锻造的最优效果，避免了温度过高导致的晶粒长大，晶粒破碎效果不明显的不足，避免了温度过低导致容易开裂的不足；本发明通过控制精锻变形的温度和变形量，保证了铸锭在两相区变形获得等轴或双态组织，使得到的棒坯具有足够的塑性，在后续制管过程中不易开裂，通过温度和变形量的配合达到精锻变形的最大变形效果，避免了温度过高导致的锻后组织为网篮组织的不足，避免了温度过低导致的抗力大、难以变形的不足。
上述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述斜轧穿孔的过程为：将棒坯加热至β相变点温度以上10℃～20℃后进行斜轧穿孔。本发明通过控制斜轧穿孔的温度，保证了得到的穿孔管坯不会开裂，也保证了得到的穿孔管坯的组织结构均匀，避免了温度过高导致的引起晶粒过度长大的不足，避免了温度过低导致的难以实现穿孔，容易开裂的不足。
上述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述退火处理的温度为700℃～800℃。本发明通过控制退火处理的温度，消除了进行斜轧穿孔后的棒坯的内应力，同时通过退火处理调控穿孔管坯内的微观组织，使得到的穿孔管坯获得更好的塑性，利于后续的冷轧处理。
上述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，当步骤三中所述冷轧处理的次数为2次时，冷轧处理的过程为：
步骤301、将穿孔管坯内外表面涂抹润滑剂；
步骤302、将步骤301中经涂抹润滑剂的穿孔管坯进行第一次冷轧，得到第一次冷轧管坯；
步骤303、将步骤302中得到的第一次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤304、将步骤303中经酸洗后的第一次冷轧管坯进行第一次退火处理；
步骤305、将步骤304中经第一次退火后的第一次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第二次冷轧，得到第二次冷轧管坯；
所述第一次冷轧和第二次冷轧的变形量均为8％～35％，冷轧的速度均为20次/min～40次/min，所述第一次退火的温度为700℃～800℃。
上述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，当步骤三中所述冷轧处理的次数为3次时，冷轧处理的过程为：
步骤301、将穿孔管坯内外表面涂抹润滑剂；
步骤302、将步骤301中经涂抹润滑剂的穿孔管坯进行第一次冷轧，得到第一次冷轧管坯；
步骤303、将步骤302中得到的第一次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤304、将步骤303中经酸洗后的第一次冷轧管坯进行第一次退火处理；
步骤305、将步骤304中经第一次退火后的第一次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第二次冷轧，得到第二次冷轧管坯；
步骤306、将步骤305中得到的第二次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤307、将步骤306中经酸洗后的第二次冷轧管坯进行第二次退火处理；
步骤308、将步骤307中经第二次退火后的第二次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第三次冷轧，得到第三次冷轧管坯；
所述第一次冷轧、第二次冷轧和第三次冷轧的变形量均为8％～35％，冷轧的速度均为20次/min～40次/min，所述第一次退火和第二次退火的温度均为700℃～800℃。
本发明中使用的钛合金强度较高，冷轧抗力大，单道次变形量不适宜过大，过大则容易出现裂纹或开裂，过小则起不到轧制变形效果，本发明通过控制轧制的道次数可以在最低轧制成本范围内获得最大的变形量，通过多次小变形量的冷轧，在实现高性能轧制管材的基础上，有效的减少了裂纹等缺陷的形成，提高了冷轧管坯表面质量同时保证表面质量良好，本发明通过控制冷轧的速度在保证冷轧效果的前提下缩短了轧制时间，提高了生产效率，本发明通过控制退火的温度，消除了进行冷轧后的穿孔管坯的内应力，同时通过退火处理调控冷轧管坯内的微观组织，使得到的冷轧管坯获得更好的塑性。
上述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述热处理的温度为800℃～930℃。本发明通过控制热处理的温度，使钛合金管材可以获得双态组织，相比等轴组织及网篮组织的综合性能更优，避免了温度过高导致的析出α相太少，易出现强度低于双态组织的网篮组织的不足，避免了温度过低导致的析出α相过多形成强度低于双态组织的等轴组织的不足。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明中棒坯的成形仅需进行一次锻造变形和一次精锻变形，缩短了工艺流程，降低了加工成本，同时为管材成形后的组织性能提供了保障，常规高强管材生产需进行至少三次锻造变形后才能进行管材制备，本发明中由于钛合金本身的高塑性，使得一次锻造变形和一次精锻变形就可以实现较低温度的大变形锻造，使晶粒能够充分破碎，而精锻工序极大的减少了制管用棒坯的生产周期；本发明中精锻变形可以在棒坯表面形成厚度10mm以上的精锻变形区，结合斜轧穿孔及冷轧过程的变形，更有效的破碎了晶粒，使钛合金管材的晶粒更为细小，增加管材成形的变形塑性，使钛合金管材的塑性更高，解决了目前高强合金管材成形以温轧工艺为主，高强钛合金冷轧变形抗力大的问题，而钛合金本身的高塑性也使得棒坯心部在穿孔时不开裂，进一步保证了钛合金管材的可成型性，因此实现了减少棒坯制备过程中的多次变形工序。
2、本发明通过将钛合金的铸锭经常规锻造、精锻变形、斜轧穿孔、冷轧和热处理，得到了钛合金管材，缩短了制备的工艺流程，降低了钛合金管材的制备成本，制得的钛合金管材的抗拉强度大于1000MPa，延伸率大于10％。
3、本发明采用准β穿制技术，即在β相变点温度以上10℃～20℃进行斜轧穿孔，然后进行后续处理，得到有一定数量的细网篮和转变β基体组成的均匀组织，确保遗传给后续工艺优良的组织形态，斜轧穿孔工艺参数合理，有效的避免了穿孔过程中发生后卡，防止了轧制过程中的温升。
4、本发明针对高强度钛合金管材成型易开裂的现象，采用了多次小变形量轧制工艺，通过控制轧制变形量以及外磨内镗修伤处理，在实现高性能管材轧制的基础上，有效的减少了裂纹等缺陷的形成，提高了轧制管材表面质量。
下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将钛合金的铸锭依次进行一次常规锻造和一次精锻变形，得到棒坯；所述钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al 5.06％，Sn 2.5％，Zr4.02％，Mo 1％，V 0.5％，Nb 1.36％，余量为Ti和不可避免的杂质；
所述常规锻造的过程为：将钛合金的铸锭加热至β相变点温度以上50℃后进行常规锻造，得到直径为110mm的经常规锻造后的钛合金的铸锭，其中，锻比为11.4；所述精锻变形的过程为：将经常规锻造后的钛合金的铸锭加热至β相变点温度以下15℃后进行精锻变形，得到直径为80mm的棒坯，其中，变形量为44％；
步骤二、将步骤一中得到的棒坯在两辊轧机上进行斜轧穿孔，然后依次进行内外表面缺陷修整、酸洗和退火处理，得到穿孔管坯；所述斜轧穿孔的过程为：将棒坯加热至β相变点温度以上10℃后保温50min，然后进行斜轧穿孔，其中，斜轧穿孔的送进角为10.5°；所述穿孔管坯的外径为80mm，壁厚为10mm；所述退火处理的温度为700℃。
步骤三、将步骤二中得到的穿孔管坯进行冷轧处理，得到冷轧管坯；所述冷轧处理的过程为：
步骤301、将穿孔管坯内外表面涂抹润滑剂；
步骤302、将步骤301中经涂抹润滑剂的穿孔管坯进行第一次冷轧，得到外径为70mm，壁厚为10mm的第一次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为14％，轧制速度为30次/min；
步骤303、将步骤302中得到的第一次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤304、将步骤303中经酸洗后的冷轧管坯进行第一次退火处理；所述第一次退火处理的温度为700℃；
步骤305、将步骤304中经第一次退火后的第一次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第二次冷轧，得到外径为58mm，壁厚为9mm的第二次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为16％，轧制速度为30次/min；
步骤四、将步骤三中得到的冷轧管坯依次进行去除内外表面缺陷、酸洗、热处理、矫直，得到钛合金管材；所述钛合金管材的外径为58mm，壁厚为9mm；所述热处理的温度为800℃。
经检测，本实施例制备的钛合金管材的抗拉强度为1025MPa，延伸率为14％。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将钛合金的铸锭依次进行一次常规锻造和一次精锻变形，得到棒坯；所述钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al 5.98，Sn 1.06，Zr 4.56，Mo 1.73，V 1.25，Nb1.03，余量为Ti和不可避免的杂质；
所述常规锻造的过程为：将钛合金的铸锭加热至β相变点温度以上80℃后进行常规锻造，得到直径为110mm的经常规锻造后的钛合金的铸锭，其中，锻比为11.4；所述精锻变形的过程为：将经常规锻造后的钛合金的铸锭加热至β相变点温度以下20℃后进行精锻变形，得到直径为80mm的棒坯，其中，变形量为44％；
步骤二、将步骤一中得到的棒坯在两辊轧机上进行斜轧穿孔，然后依次进行内外表面缺陷修整、酸洗和退火处理，得到穿孔管坯；所述斜轧穿孔的过程为：将棒坯加热至β相变点温度以上20℃后保温50min，然后进行斜轧穿孔，其中，斜轧穿孔的送进角为10.5°；所述穿孔管坯的外径为75mm，壁厚为8mm；所述退火处理的温度为800℃。
步骤三、将步骤二中得到的穿孔管坯进行冷轧处理，得到冷轧管坯；所述冷轧处理的过程为：
步骤301、将穿孔管坯内外表面涂抹润滑剂；
步骤302、将步骤301中经涂抹润滑剂的穿孔管坯进行第一次冷轧，得到外径为65mm，壁厚为7mm的第一次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为24％，轧制速度为25次/min；
步骤303、将步骤302中得到的第一次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤304、将步骤303中经酸洗后的冷轧管坯进行第一次退火处理；所述退火温度为800℃；
步骤305、将步骤304中经第一次退火后的第一次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第二次冷轧，得到外径为50mm，壁厚为5mm的第二次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为35％，轧制速度为20次/min；
步骤四、将步骤三中得到的冷轧管坯依次进行去除内外表面缺陷、酸洗、热处理、矫直，得到钛合金管材；所述钛合金管材的外径为50mm，壁厚为5mm；所述热处理的温度为930℃。
经检测，本实施例制备的钛合金管材的抗拉强度为1032MPa，延伸率为18％。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将钛合金的铸锭依次进行一次常规锻造和一次精锻变形，得到棒坯；所述钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al 6.5，Sn 0.5，Zr 5.28，Mo 1.96，V 1.5，Nb 0.5，余量为Ti和不可避免的杂质；
所述常规锻造的过程为：将钛合金的铸锭加热至β相变点温度以上70℃后进行常规锻造，得到直径为110mm的经常规锻造后的钛合金的铸锭，其中，锻比为11.4；所述精锻变形的过程为：将经常规锻造后的钛合金的铸锭加热至β相变点温度以下25℃后进行精锻变形，得到直径为80mm的棒坯，其中，变形量为44％；
步骤二、将步骤一中得到的棒坯在两辊轧机上进行斜轧穿孔，然后依次进行内外表面缺陷修整、酸洗和退火处理，得到穿孔管坯；所述斜轧穿孔的过程为：将棒坯加热至将棒坯加热至β相变点温度以上10℃后保温50min，然后进行斜轧穿孔，其中，斜轧穿孔的送进角为10.5°；所述穿孔管坯的外径为77mm，壁厚为14mm；所述退火处理的温度为700℃。
步骤三、将步骤二中得到的穿孔管坯进行冷轧处理，得到冷轧管坯；所述冷轧处理的过程为：
步骤301、将穿孔管坯内外表面涂抹润滑剂；
步骤302、将步骤301中经涂抹润滑剂的穿孔管坯进行第一次冷轧，得到外径为72mm，壁厚为10mm的第一次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为29.7％，轧制速度为25次/min；
步骤303、将步骤302中得到的第一次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤304、将步骤303中经酸洗后的冷轧管坯进行第一次退火处理；所述退火温度为750℃；
步骤305、将步骤304中经第一次退火后的第一次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第二次冷轧，得到外径为67mm，壁厚为10mm的第二次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为8％，轧制速度为40次/min；
步骤四、将步骤三中得到的冷轧管坯依次进行去除内外表面缺陷、酸洗、热处理、矫直，得到钛合金管材；所述钛合金管材的外径为67mm，壁厚为10mm；所述热处理的温度为800℃。
经检测，本实施例制备的钛合金管材的抗拉强度为1020MPa，延伸率为15％。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将钛合金的铸锭依次进行一次常规锻造和一次精锻变形，得到棒坯；所述钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al 6.04，Sn 1.22，Zr 5.5，Mo 2.5，V 1.14，Nb 2，余量为Ti和不可避免的杂质；
所述常规锻造的过程为：将钛合金的铸锭加热至β相变点温度以上80℃后进行常规锻造，得到直径为180mm的经常规锻造后的钛合金的铸锭，其中，锻比为4.2；所述精锻变形的过程为：将经常规锻造后的钛合金的铸锭加热至β相变点温度以下30℃后进行精锻变形，得到直径为140mm的棒坯，其中，变形量为65％；
步骤二、将步骤一中得到的棒坯在两辊轧机上进行斜轧穿孔，然后依次进行内外表面缺陷修整、酸洗和退火处理，得到穿孔管坯；所述斜轧穿孔的过程为：将棒坯加热至β相变点温度以上15℃后保温50min，然后进行斜轧穿孔，其中，斜轧穿孔的送进角为10.5°；所述穿孔管坯的外径为130mm，壁厚为11mm；所述退火处理的温度为750℃。
步骤三、将步骤二中得到的穿孔管坯进行冷轧处理，得到冷轧管坯；所述冷轧处理的过程为：
步骤301、将穿孔管坯内外表面涂抹润滑剂；
步骤302、将步骤301中经涂抹润滑剂的穿孔管坯进行第一次冷轧，得到外径为120mm，壁厚为11mm的第一次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为8％，轧制速度为40次/min；
步骤303、将步骤302中得到的第一次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤304、将步骤303中经酸洗后的冷轧管坯进行第一次退火处理；所述退火温度为800℃；
步骤305、将步骤304中经第一次退火后的第一次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第二次冷轧，得到外径为115mm，壁厚为10mm的第二次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为12％，轧制速度为30次/min；
步骤306、将步骤305中获得的冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤307、将步骤306中经酸洗后的第二次冷轧管坯进行第二次退火处理；所述的退火温度为800℃。
步骤308、将步骤307中经第二次退火后的第二次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第三次冷轧，得到外径为100mm，壁厚为8mm的第三次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为22％，轧制速度为25次/min；
步骤四、将步骤三中得到的冷轧管坯依次进行去除内外表面缺陷、酸洗、热处理、矫直，得到钛合金管材；所述钛合金管材的外径为100mm，壁厚为8mm；所述的热处理的温度为900℃。
经检测，本实施例制备的钛合金管材的抗拉强度为1012MPa，延伸率为10％。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将钛合金的铸锭依次进行一次常规锻造和一次精锻变形，得到棒坯；所述钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al 6.04，Sn 1.22，Zr 5.5，Mo 2.5，V 1.14，Nb 2，余量为Ti和不可避免的杂质；
所述常规锻造的过程为：将钛合金的铸锭加热至β相变点温度以上80℃后进行常规锻造，得到直径为180mm的经常规锻造后的钛合金的铸锭，其中，锻比为4.2；所述精锻变形的过程为：将经常规锻造后的钛合金的铸锭加热至β相变点温度以下10℃后进行精锻变形，得到直径为140mm的棒坯，其中，变形量为65％；
步骤二、将步骤一中得到的棒坯在两辊轧机上进行斜轧穿孔，然后依次进行内外表面缺陷修整、酸洗和退火处理，得到穿孔管坯；所述斜轧穿孔的过程为：将棒坯加热至β相变点温度以上15℃后保温50min，然后进行斜轧穿孔，其中，斜轧穿孔的送进角为10.5°；所述穿孔管坯的外径为130mm，壁厚为11mm；所述退火处理的温度为750℃。
步骤三、将步骤二中得到的穿孔管坯进行冷轧处理，得到冷轧管坯；所述冷轧处理的过程为：
步骤301、将穿孔管坯内外表面涂抹润滑剂；
步骤302、将步骤301中经涂抹润滑剂的穿孔管坯进行第一次冷轧，得到外径为120mm，壁厚为11mm的第一次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为8％，轧制速度为40次/min；
步骤303、将步骤302中得到的第一次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤304、将步骤303中经酸洗后的冷轧管坯进行第一次退火处理；所述退火温度为800℃；
步骤305、将步骤304中经第一次退火后的第一次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第二次冷轧，得到外径为115mm，壁厚为10mm的第二次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为12％，轧制速度为30次/min；
步骤306、将步骤305中获得的冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤307、将步骤306中经酸洗后的第二次冷轧管坯进行第二次退火处理；所述的退火温度为800℃。
步骤308、将步骤307中经第二次退火后的第二次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第三次冷轧，得到外径为100mm，壁厚为8mm的第三次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为22％，轧制速度为25次/min；
步骤四、将步骤三中得到的冷轧管坯依次进行去除内外表面缺陷、酸洗、热处理、矫直，得到钛合金管材；所述钛合金管材的外径为100mm，壁厚为8mm；所述的热处理的温度为900℃。
经检测，本实施例制备的钛合金管材的抗拉强度为1015MPa，延伸率为10％。
实施例6
本实施例包括以下步骤：
步骤一、将钛合金的铸锭依次进行一次常规锻造和一次精锻变形，得到棒坯；所述钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al 6.04，Sn 1.22，Zr 5.5，Mo 2.5，V 1.14，Nb 2，余量为Ti和不可避免的杂质；
所述常规锻造的过程为：将钛合金的铸锭加热至β相变点温度以上80℃后进行常规锻造，得到直径为180mm的经常规锻造后的钛合金的铸锭，其中，锻比为4.2；所述精锻变形的过程为：将经常规锻造后的钛合金的铸锭加热至β相变点温度以下10℃后进行精锻变形，得到直径为140mm的棒坯，其中，变形量为65％；
步骤二、将步骤一中得到的棒坯在两辊轧机上进行斜轧穿孔，然后依次进行内外表面缺陷修整、酸洗和退火处理，得到穿孔管坯；所述斜轧穿孔的过程为：将棒坯加热至β相变点温度以上15℃后保温50min，然后进行斜轧穿孔，其中，斜轧穿孔的送进角为10.5°；所述穿孔管坯的外径为130mm，壁厚为11mm；所述退火处理的温度为750℃。
步骤三、将步骤二中得到的穿孔管坯进行冷轧处理，得到冷轧管坯；所述冷轧处理的过程为：
步骤301、将穿孔管坯内外表面涂抹润滑剂；
步骤302、将步骤301中经涂抹润滑剂的穿孔管坯进行第一次冷轧，得到外径为103mm，壁厚为9mm的第一次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为35％，轧制速度为20次/min；
步骤303、将步骤302中得到的第一次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤304、将步骤303中经酸洗后的冷轧管坯进行第一次退火处理；所述退火温度为750℃；
步骤305、将步骤304中经第一次退火后的第一次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第二次冷轧，得到外径为95mm，壁厚为9mm的第二次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为8％，轧制速度为20次/min；
步骤306、将步骤305中获得的冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤307、将步骤306中经酸洗后的第二次冷轧管坯进行第二次退火处理；所述的退火温度为700℃。
步骤308、将步骤307中经第二次退火后的第二次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第三次冷轧，得到外径为85mm，壁厚为8mm的第三次冷轧管坯；所述冷轧的变形量为20％，轧制速度为25次/min；
步骤四、将步骤三中得到的冷轧管坯依次进行去除内外表面缺陷、酸洗、热处理、矫直，得到钛合金管材；所述钛合金管材的外径为85mm，壁厚为8mm；所述的热处理的温度为900℃。
经检测，本实施例制备的钛合金管材的抗拉强度为1013MPa，延伸率为10％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将钛合金的铸锭依次进行一次常规锻造和一次精锻变形，得到棒坯；所述钛合金由以下质量百分数的成分组成：Al 5％～6.5％，Sn 0.5％～2.5％，Zr 4.0％～5.5％，Mo1％～2.5％，V 0.5％～1.5％，Nb 0.5％～2.0％，余量为Ti和不可避免的杂质；所述常规锻造的过程为：将钛合金的铸锭加热至β相变点温度以上50℃～80℃后进行锻造；所述精锻变形的过程为：将经常规锻造后的钛合金的铸锭加热至β相变点温度以下10℃～30℃后进行精锻变形，所述精锻变形过程中变形量不小于40％；
步骤二、将步骤一中得到的棒坯进行斜轧穿孔，然后依次进行内外表面缺陷修整、酸洗和退火处理，得到穿孔管坯；
步骤三、将步骤二中得到的穿孔管坯进行冷轧处理，得到冷轧管坯；
步骤四、将步骤三中得到的冷轧管坯依次进行去除内外表面缺陷、酸洗、热处理、矫直，得到钛合金管材；所述钛合金管材的抗拉强度不低于1000MPa，延伸率不低于10％。
2.根据权利要求1所述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述斜轧穿孔的过程为：将棒坯加热至β相变点温度以上10℃～20℃后进行斜轧穿孔。
3.根据权利要求1所述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤二中所述退火处理的温度为700℃～800℃。
4.根据权利要求1所述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，当步骤三中所述冷轧处理的次数为2次时，冷轧处理的过程为：
步骤301、将穿孔管坯内外表面涂抹润滑剂；
步骤302、将步骤301中经涂抹润滑剂的穿孔管坯进行第一次冷轧，得到第一次冷轧管坯；
步骤303、将步骤302中得到的第一次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤304、将步骤303中经酸洗后的第一次冷轧管坯进行第一次退火处理；
步骤305、将步骤304中经第一次退火后的第一次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第二次冷轧，得到第二次冷轧管坯；
所述第一次冷轧和第二次冷轧的变形量均为8％～35％，冷轧的速度均为20次/min～40次/min，所述第一次退火的温度为700℃～800℃。
5.根据权利要求1所述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，当步骤三中所述冷轧处理的次数为3次时，冷轧处理的过程为：
步骤301、将穿孔管坯内外表面涂抹润滑剂；
步骤302、将步骤301中经涂抹润滑剂的穿孔管坯进行第一次冷轧，得到第一次冷轧管坯；
步骤303、将步骤302中得到的第一次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤304、将步骤303中经酸洗后的第一次冷轧管坯进行第一次退火处理；
步骤305、将步骤304中经第一次退火后的第一次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第二次冷轧，得到第二次冷轧管坯；
步骤306、将步骤305中得到的第二次冷轧管坯依次进行内外表面修磨和酸洗；
步骤307、将步骤306中经酸洗后的第二次冷轧管坯进行第二次退火处理；
步骤308、将步骤307中经第二次退火后的第二次冷轧管坯涂抹润滑剂，然后进行第三次冷轧，得到第三次冷轧管坯；
所述第一次冷轧、第二次冷轧和第三次冷轧的变形量均为8％～35％，冷轧的速度均为20次/min～40次/min，所述第一次退火和第二次退火的温度均为700℃～800℃。
6.根据权利要求1所述的一种海洋工程用低成本高强韧钛合金管材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述热处理的温度为800℃～930℃。
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