CN114273458A - 一种高频感应无缝异型钛焊管及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无缝异型钛焊管领域，尤其涉及一种高频感应无缝异型钛焊管及生产方法，由母管经过第一道次的直拉冷拔缩径、第二道次的异型管预成型直拉冷拔以及热处理后，再经过第三道次的异型管精成型直拉冷拔，最后通过内芯液压定型制成。本发明生产的无缝异型钛焊管壁厚和外径非常均匀，尺寸精度±0.03‑0.05mm，实现了薄壁无缝化异型钛管直接由原料带卷通过焊接和冷拔制备的工艺路线，大大降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及无缝异型钛焊管领域，尤其涉及一种高频感应无缝异型钛焊管及生产方法。
背景技术
钛管目前一般都只能生产圆管(无缝管和熔融焊管)。由于无缝轧制工艺特性，无法通过轧制生产异型钛管。由于熔融焊接工艺精度低，在焊接钛管时还存在最薄壁厚下限，高温造成焊缝区、热影响区过宽，金相显微组织与母材存在较大差异，无法通过焊接直接制成无缝异型钛焊管。通过冷拔工艺生产异形管，选择薄壁无缝钛管造价过高，熔融焊接钛管也需先经过退火冷轧使焊缝和热影响区与母材金相组织一致，造价同样不低，而且生产异形钛管目前还受变形量、对称性、拔管介质、开模精度等多种限制，少有成功案例。
高频感应直缝钛焊管采用高频电流和挤压辊实施固相金属连接，可焊最薄壁厚0.15mm，焊接速度最高150m/min，焊缝和热影响区极窄，焊缝强度接近或同等于母材，仅需抛光即可完成消缝处理，第1-2道次冷拔不需退火，采用高频感应直缝钛焊管通过无缝化冷拔、缩径、减壁和异型变形，缩径率和变形量大，精度高和效率高，制造成本低。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，提出一种高频感应无缝异型钛焊管及生产方法。本发明生产的无缝异型钛焊管壁厚和外径非常均匀，尺寸精度±
0.03-0.05mm，实现了薄壁无缝化异型钛管直接由原料带卷通过焊接和冷拔制备的工艺路线，大大降低了生产成本。
本发明提出一种高频感应无缝异型钛焊管，由母管经过第一道次的直拉冷拔缩径、第二道次的异型管预成型直拉冷拔以及热处理后，再经过第三道次的异型管精成型直拉冷拔，最后通过内芯液压定型制成。
母管为内外刮疤的高频感应直缝焊接钛管；制备得到的无缝异型钛焊管外观表面原焊缝抛光后不可见，壁厚和外径均匀，原焊缝和热影响区在长度方向和圆周方向，其组织和性能均与母材一致，为大小均匀的多边形等轴组织。
本发明提出一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，包括以下步骤：
S1、母管的选择和处理：选用内外刮疤的高频感应直缝焊接钛管作为母管，对母管进行无损探伤检测，以保证母管无缺陷，并对表面进行抛光处理；
S2、直拉冷拔缩径：将S1选择的母管使用专用钛管冷拔模具和冷拔介质，直拉一个道次，制成缩径钛焊管；钛管冷拔模具为定型外模，需根据异型钛焊管周长确定其管径；
S3、直拉冷拔预成型：将缩径钛焊管进行第二道次异型管预成型直拉冷拔，预成型外模根据异型管变形量的50％-70％进行设计，直拉冷拔时不做缩径，制备成预成型异型钛焊管；
S4、热处理：将S3所得的预成型异型钛焊管7在真空退火炉中进行退火处理；
S5、直拉冷拔精成型：将S4所得的预成型异型钛焊管进行第三道次异型管精成型，精成型外模根据异形管变形量的95％-98％进行设计，直拉冷拔时不做缩径，制成精成型异型钛焊管；
S6、液压内芯定型：将S5所得的精成型异型钛焊管通过液压推动推杆和定型内芯对内径进行液压定型；定型内芯根据异形管变形量的100％进行精确设计，公差±0.03-0.05mm，最后制成无缝异型钛焊管；
S7、清洗切割：将S6所得的无缝异型钛焊管经超声波清洗、烘干后，根据成品长度规格进行切割，完成生产。
优选的，在S1中，母管为圆管，外径为10mm-80mm，壁厚为0.3mm-1.5mm。
优选的，在S2中，每道次冷拔缩径率控制在20％-36.5％之间。
优选的，采用直拉机，冷拔速度15m-20m/分钟，所用定型外模根据钛金属密度和延展性低的特点进行特别设计，使用的冷拔介质必须保证粘稠度、润滑性和形成表面保护油膜。
优选的，第一道次母管缩径不需退火，之后每道次变形量大于20％时，每1-2道次的冷拔之间增加一次中间退火。
优选的，在S4中，热处理为在氩气气氛下进行退火，温度控制在600℃-650℃，保温时间为20分钟-30分钟。
优选的，制备得到的无缝异型钛焊管根据周长计算，外径为5mm-78mm、壁厚为0.3mm-1.5mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明生产的无缝异型钛焊管壁厚和外径非常均匀，尺寸精度±
0.03-0.05mm，实现了薄壁无缝化异型钛管直接由原料带卷通过焊接和冷拔制备的工艺路线，大大降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明一种实施例中母管的结构示意图；
图2为本发明一种实施例中直拉冷拔缩径的操作展示图；
图3为本发明一种实施例中直拉冷拔预成型的操作展示图；
图4为本发明一种实施例中直拉冷拔精成型的操作展示图；
图5为本发明一种实施例中液压内芯定型的操作展示图；
图6为实施例2的成品剖面图；
图7为实施例3的成品剖面图。
附图标记：1、母管；2、原焊缝；3、热影响区；4、钛管冷拔模具；5、缩径钛焊管；6、预成型外模；7、预成型异型钛焊管；8、精成型外模；9、精成型异型钛焊管；10、液压推动推杆；11、定型内芯；12、无缝异型钛焊管；13、无缝对称异型钛焊管；14、无缝非对称异型钛焊管。
具体实施方式
实施例一
本发明提出一种高频感应无缝异型钛焊管，由母管1经过第一道次的直拉冷拔缩径、第二道次的异型管预成型直拉冷拔以及热处理后，再经过第三道次的异型管精成型直拉冷拔，最后通过内芯液压定型制成。
如图1所示，母管1为内外刮疤的高频感应直缝焊接钛管；制备得到的无缝异型钛焊管12外观表面原焊缝2抛光后不可见，壁厚和外径均匀，原焊缝2和热影响区3在长度方向和圆周方向，其组织和性能均与母材一致，为大小均匀的多边形等轴组织。
如图2-5所示，本发明提出一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，包括以下步骤：
S1、母管1的选择和处理：选用内外刮疤的高频感应直缝焊接钛管作为母管1，对母管1进行无损探伤检测，以保证母管1无缺陷，并对表面进行抛光处理；
S2、直拉冷拔缩径：将S1选择的母管1使用专用钛管冷拔模具4和冷拔介质，直拉一个道次，制成缩径钛焊管5；钛管冷拔模具4为定型外模，需根据异型钛焊管周长确定其管径；
S3、直拉冷拔预成型：将缩径钛焊管5进行第二道次异型管预成型直拉冷拔，预成型外模6根据异型管变形量的50％-70％进行设计，直拉冷拔时不做缩径，制备成预成型异型钛焊管7；
S4、热处理：将S3所得的预成型异型钛焊管7在真空退火炉中进行退火处理，消除应力，以保证制备的预成型异型钛焊管7原焊缝区和热影响区的组织和性能与母材完全一致，为大小均匀的多边形等轴组织；
S5、直拉冷拔精成型：将S4所得的预成型异型钛焊管7进行第三道次异型管精成型，精成型外模8根据异形管变形量的95％-98％进行设计，直拉冷拔时不做缩径，制成精成型异型钛焊管9；精成型外模8相对预成型外模6变形更加充分；
S6、液压内芯定型：将S5所得的精成型异型钛焊管9通过液压推动推杆10和定型内芯11对内径进行液压定型；定型内芯11根据异形管变形量的100％进行精确设计，公差±0.03-0.05mm，最后制成无缝异型钛焊管12；
S7、清洗切割：将S6所得的无缝异型钛焊管12经超声波清洗、烘干后，根据成品长度规格进行切割，完成生产。
实施例二
本发明提出一种高频感应无缝异型钛焊管，由母管1经过第一道次的直拉冷拔缩径、第二道次的异型管预成型直拉冷拔以及热处理后，再经过第三道次的异型管精成型直拉冷拔，最后通过内芯液压定型制成。
如图1所示，母管1为内外刮疤的高频感应直缝焊接钛管；制备得到的无缝异型钛焊管12外观表面原焊缝2抛光后不可见，壁厚和外径均匀，原焊缝2和热影响区3在长度方向和圆周方向，其组织和性能均与母材一致，为大小均匀的多边形等轴组织。
进一步的，母管1为圆管，外径为10mm-80mm，壁厚为0.3mm-1.5mm。
进一步的，无缝异型钛焊管12根据周长计算，外径为5mm-78mm、壁厚为0.3mm-1.5mm。
如图6所示，本实施例以生产根据周长计算，外径为22.8mm，壁厚为0.6mm，长度为300mm的无缝对称异型钛焊管13为例。母管1选用外径为25mm、壁厚为0.6mm、长度为1500mm的TA1级高频感应直缝焊接钛管。
如图2-5所示，本发明提出一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，包括以下步骤：
S1、母管1的选择和处理：选用内外刮疤的高频感应直缝焊接钛管作为母管1，对母管1进行无损探伤检测，以保证母管1无缺陷，并对表面进行抛光处理；
S2、直拉冷拔缩径：将S1选择的母管1使用专用钛管冷拔模具4和冷拔介质，直拉一个道次，制成缩径钛焊管5；钛管冷拔模具4为定型外模，需根据异型钛焊管周长确定其管径；
S3、直拉冷拔预成型：将缩径钛焊管5进行第二道次异型管预成型直拉冷拔，预成型外模6根据异型管变形量的50％-70％进行设计，直拉冷拔时不做缩径，制备成预成型异型钛焊管7；
S4、热处理：将S3所得的预成型异型钛焊管7在真空退火炉中进行退火处理，消除应力，以保证制备的预成型异型钛焊管7原焊缝区和热影响区的组织和性能与母材完全一致，为大小均匀的多边形等轴组织；
S5、直拉冷拔精成型：将S4所得的预成型异型钛焊管7进行第三道次异型管精成型，精成型外模8根据异形管变形量的95％-98％进行设计，直拉冷拔时不做缩径，制成精成型异型钛焊管9；精成型外模8相对预成型外模6变形更加充分；
S6、液压内芯定型：将S5所得的精成型异型钛焊管9通过液压推动推杆10和定型内芯11对内径进行液压定型；定型内芯11根据异形管变形量的100％进行精确设计，公差±0.03-0.05mm，最后制成无缝异型钛焊管12；
S7、清洗切割：将S6所得的无缝异型钛焊管12经超声波清洗、烘干后，根据成品长度规格进行切割，完成生产。
进一步的，在S2中，每道次冷拔缩径率控制在20％-36.5％之间。
进一步的，采用直拉机，冷拔速度15m-20m/分钟，所用定型外模根据钛金属密度和延展性低的特点进行特别设计，使用的冷拔介质必须保证粘稠度、润滑性和形成表面保护油膜，以免出现表面拉丝和断管现象。
进一步的，第一道次母管1缩径不需退火，之后每道次变形量大于20％时，每1-2道次的冷拔之间增加一次中间退火。
进一步的，在S4中，热处理为在氩气气氛下进行退火，温度控制在600℃-650℃，保温时间为20分钟-30分钟。
本实施例为三道次直拉冷拔和一道次内径液压定型，第一道冷拔缩径，采用外径为22.8mm的缩径外模，第二道次异型管预成型冷拔根据异型管变形量的50％-70％进行外径变形，第三道异型管精成型冷拔根据异型管变形量的95％-98％进行外径变形，一道次内径液压定型根据异型管变形量的100％进行内径变形，最后得到根据周长计算外径为22.8mm，壁厚为0.6mm，长度为300mm的无缝对称异型钛焊管13。
经以上步骤制备的无缝对称异型钛焊管13外观表面原焊缝2不可见，壁厚和外径均匀，原焊缝2和热影响区3在长度方向和圆周方向，其组织和性能均与母管1一致，为大小均匀的多边形等轴组织。其壁厚和外径非常均匀，尺寸精度±0.03，实现了薄壁无缝化异型钛管直接由原料带卷通过焊接和冷拔制备的工艺路线，大大降低了生产成本。
实施例三
本发明提出一种高频感应无缝异型钛焊管，由母管1经过第一道次的直拉冷拔缩径、第二道次的异型管预成型直拉冷拔以及热处理后，再经过第三道次的异型管精成型直拉冷拔，最后通过内芯液压定型制成。
如图1所示，母管1为内外刮疤的高频感应直缝焊接钛管；制备得到的无缝异型钛焊管12外观表面原焊缝2抛光后不可见，壁厚和外径均匀，原焊缝2和热影响区3在长度方向和圆周方向，其组织和性能均与母材一致，为大小均匀的多边形等轴组织。
进一步的，母管1为圆管，外径为10mm-80mm，壁厚为0.3mm-1.5mm。
进一步的，无缝异型钛焊管12根据周长计算，外径为5mm-78mm、壁厚为0.3mm-1.5mm。
如图7所示，本实施例生产根据周长计算外径为14.2mm，壁厚为0.6mm，长度为62.2mm的无缝非对称异型钛焊管14为例，母管1选用外径为19mm、壁厚为0.6mm、长度为1500mm的TA1级高频感应直缝焊接钛管。
如图2-5所示，本发明提出一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，包括以下步骤：
S1、母管1的选择和处理：选用内外刮疤的高频感应直缝焊接钛管作为母管1，对母管1进行无损探伤检测，以保证母管1无缺陷，并对表面进行抛光处理；
S2、直拉冷拔缩径：将S1选择的母管1使用专用钛管冷拔模具4和冷拔介质，直拉一个道次，制成缩径钛焊管5；钛管冷拔模具4为定型外模，需根据异型钛焊管周长确定其管径；
S3、直拉冷拔预成型：将缩径钛焊管5进行第二道次异型管预成型直拉冷拔，预成型外模6根据异型管变形量的50％-70％进行设计，直拉冷拔时不做缩径，制备成预成型异型钛焊管7；
S4、热处理：将S3所得的预成型异型钛焊管7在真空退火炉中进行退火处理，消除应力，以保证制备的预成型异型钛焊管7原焊缝区和热影响区的组织和性能与母材完全一致，为大小均匀的多边形等轴组织；
S5、直拉冷拔精成型：将S4所得的预成型异型钛焊管7进行第三道次异型管精成型，精成型外模8根据异形管变形量的95％-98％进行设计，直拉冷拔时不做缩径，制成精成型异型钛焊管9；精成型外模8相对预成型外模6变形更加充分；
S6、液压内芯定型：将S5所得的精成型异型钛焊管9通过液压推动推杆10和定型内芯11对内径进行液压定型；定型内芯11根据异形管变形量的100％进行精确设计，公差±0.03-0.05mm，最后制成无缝异型钛焊管12；
S7、清洗切割：将S6所得的无缝异型钛焊管12经超声波清洗、烘干后，根据成品长度规格进行切割，完成生产。
进一步的，在S2中，每道次冷拔缩径率控制在20％-36.5％之间。
进一步的，采用直拉机，冷拔速度15m-20m/分钟，所用定型外模根据钛金属密度和延展性低的特点进行特别设计，使用的冷拔介质必须保证粘稠度、润滑性和形成表面保护油膜，以免出现表面拉丝和断管现象。
进一步的，第一道次母管1缩径不需退火，之后每道次变形量大于20％时，每1-2道次的冷拔之间增加一次中间退火。
进一步的，在S4中，热处理为在氩气气氛下进行退火，温度控制在600℃-650℃，保温时间为20分钟-30分钟。
本实施例为三道次直拉冷拔和一道次内径液压定型，第一道冷拔缩径，采用外径为14.2mm的缩径外模，第二道次异型管预成型冷拔根据异型管变形量的50％-60％进行外径变形，第三道异型管精成型冷拔根据异型管变形量的95％-98％进行外径变形，最后一道次内径液压定型根据异型管变形量的100％进行内径变形，最后得到根据周长计算外径为14.2mm，壁厚为0.6mm，长度为62.2mm的无缝非对称异型钛焊管14。
经以上步骤制备的无缝非对称异型钛焊管14外观表面原焊缝2不可见，壁厚和外径均匀，原焊缝2和热影响区3在长度方向和圆周方向，其组织和性能均与母管1一致，为大小均匀的多边形等轴组织。其壁厚和外径非常均匀，尺寸精度±0.03，实现了薄壁无缝化异型钛管直接由原料带卷通过焊接和冷拔制备的工艺路线，大大降低了生产成本。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。
Claims (8)
1.一种高频感应无缝异型钛焊管，其特征在于，由母管(1)经过第一道次的直拉冷拔缩径、第二道次的异型管预成型直拉冷拔以及热处理后，再经过第三道次的异型管精成型直拉冷拔，最后通过内芯液压定型制成；
母管(1)为内外刮疤的高频感应直缝焊接钛管；制备得到的无缝异型钛焊管(12)外观表面原焊缝(2)抛光后不可见，壁厚和外径均匀，原焊缝(2)和热影响区(3)在长度方向和圆周方向，其组织和性能均与母材一致，为大小均匀的多边形等轴组织。
2.一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、母管(1)的选择和处理：选用内外刮疤的高频感应直缝焊接钛管作为母管(1)，对母管(1)进行无损探伤检测，以保证母管(1)无缺陷，并对表面进行抛光处理；
S2、直拉冷拔缩径：将S1选择的母管(1)使用专用钛管冷拔模具(4)和冷拔介质，直拉一个道次，制成缩径钛焊管(5)；钛管冷拔模具(4)为定型外模，需根据异型钛焊管周长确定其管径；
S3、直拉冷拔预成型：将缩径钛焊管(5)进行第二道次异型管预成型直拉冷拔，预成型外模(6)根据异型管变形量的50％-70％进行设计，直拉冷拔时不做缩径，制备成预成型异型钛焊管(7)；
S4、热处理：将S3所得的预成型异型钛焊管(7)在真空退火炉中进行退火处理；
S5、直拉冷拔精成型：将S4所得的预成型异型钛焊管(7)进行第三道次异型管精成型，精成型外模(8)根据异形管变形量的95％-98％进行设计，直拉冷拔时不做缩径，制成精成型异型钛焊管(9)；
S6、液压内芯定型：将S5所得的精成型异型钛焊管(9)通过液压推动推杆(10)和定型内芯(11)对内径进行液压定型；定型内芯(11)根据异形管变形量的100％进行精确设计，公差±0.03-0.05mm，最后制成无缝异型钛焊管(12)；
S7、清洗切割：将S6所得的无缝异型钛焊管(12)经超声波清洗、烘干后，根据成品长度规格进行切割，完成生产。
3.根据权利要求2所述的一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，其特征在于，在S1中，母管(1)为圆管，外径为10mm-80mm，壁厚为0.3mm-1.5mm。
4.根据权利要求2所述的一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，其特征在于，在S2中，每道次冷拔缩径率控制在20％-36.5％之间。
5.根据权利要求2所述的一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，其特征在于，采用直拉机，冷拔速度15m-20m/分钟，所用定型外模根据钛金属密度和延展性低的特点进行特别设计，使用的冷拔介质必须保证粘稠度、润滑性和形成表面保护油膜。
6.根据权利要求2所述的一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，其特征在于，第一道次母管(1)缩径不需退火，之后每道次变形量大于20％时，每1-2道次的冷拔之间增加一次中间退火。
7.根据权利要求2所述的一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，其特征在于，在S4中，热处理为在氩气气氛下进行退火，温度控制在600℃-650℃，保温时间为20分钟-30分钟。
8.根据权利要求2所述的一种高频感应无缝异型钛焊管的生产方法，其特征在于，制备得到的无缝异型钛焊管(12)根据周长计算，外径为5mm-78mm、壁厚为0.3mm-1.5mm。
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2021
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