RU2707376C9 - Способ изготовления трубных изделий высокой точности из гафния - Google Patents

Способ изготовления трубных изделий высокой точности из гафния Download PDF

Info

Publication number
RU2707376C9
RU2707376C9 RU2019115888A RU2019115888A RU2707376C9 RU 2707376 C9 RU2707376 C9 RU 2707376C9 RU 2019115888 A RU2019115888 A RU 2019115888A RU 2019115888 A RU2019115888 A RU 2019115888A RU 2707376 C9 RU2707376 C9 RU 2707376C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
deformation
heat treatment
hafnium
carried out
hot
Prior art date
Application number
RU2019115888A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2707376C1 (ru
Inventor
Михаил Георгиевич Штуца
Александр Гусманович Зиганшин
Дмитрий Алексеевич Негодин
Юрий Сергеевич Карпов
Сергей Вячеславович Корнилаев
Андрей Михайлович Кобызев
Александр Евгеньевич Москалев
Original Assignee
Акционерное общество "Чепецкий механический завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Чепецкий механический завод" filed Critical Акционерное общество "Чепецкий механический завод"
Priority to RU2019115888A priority Critical patent/RU2707376C9/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2707376C1 publication Critical patent/RU2707376C1/ru
Publication of RU2707376C9 publication Critical patent/RU2707376C9/ru

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B3/00Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02Fuel elements
    • G21C3/04Constructional details
    • G21C3/06Casings; Jackets
    • G21C3/07Casings; Jackets characterised by their material, e.g. alloys
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам изготовления труб, трубных полуфабрикатов из металлического гафния с содержанием основного металла не менее 98,8 мас.%, используемых в качестве конструкционного материала для активных зон атомных реакторов, в химической и нефтегазовой промышленности. Способ изготовления трубных изделий из гафния включает горячую ковку слитка с промежуточными подогревами, горячее выдавливание, многостадийную холодную прокатку с промежуточными и финишной термическими обработками. Проводят многопереходную горячую ковку слитка в интервале температур 850÷1100°C при температуре подогрева 1060÷1100°С с регламентированной степенью деформации на каждом переходе 20÷50% и суммарной степенью деформации не менее 80%. Горячее выдавливание трубных заготовок выполняют в одну стадию с регламентированным коэффициентом вытяжки 5÷10. Механическую обработку горячевыдавленных трубных заготовок проводят с выводом поперечной разностенности до значения не более 5%. Многостадийную холодную прокатку осуществляют со степенью деформации 15÷45% на каждой стадии и суммарной степенью деформации не менее 80%, до и после каждой операции термической обработки проводят химическое травление. Получают трубные изделия из гафния высокой точности при одновременном обеспечении высокого выхода в годное. 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к способам изготовления труб, трубных полуфабрикатов из металлического гафния с содержанием основного металла не менее 98,8 мас.%, используемых в качестве конструкционного материала для активных зон атомных реакторов, в химической и нефтегазовой промышленности.
Известен способ изготовления труб из гафния путем изгибания и сварки плоского листа металла (патент JP 02010299, опубликовано в 1990 году). Известный способ требует выполнения сварки листового гафния и не обеспечивает равномерности свойств в области сварного шва.
Известен способ изготовления бесшовных труб из гафния с содержанием основного металла 95 мас.% (патент JP 3236453, опубликовано 22.10.1992). Способ включает холодную прокатку трубной заготовки, полученной многократной обработкой давлением, с промежуточными термическими обработками между операциями холодной прокатки в диапазоне температур 650÷800°С и окончательную термическую обработку готовой трубы на конечном размере. Известный способ изготовления включает термическую обработку холоднокатаной трубы в диапазоне температур 650÷800°С, что недопустимо для труб, полученных из металлического гафния с содержанием основного металла не менее 98,8 мас.%, так как при указанных условиях термической обработки не обеспечивается снятие напряжений, возникающих в процессе холодной обработки давлением, а также требуемый уровень механических характеристик.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является известный способ изготовления труб из гафния (патент RU 2564189, опубликовано 27.09.2015), который предполагает механическую обработку слитка с последующим нанесением на него защитного покрытия, нагрев до температуры 950÷1100°С, горячую ковку с получением поковки. Ковка слитка выполняется до температуры на металле 750÷800°С с подогревами при температуре 950÷1050°С. Из поковки механической обработкой изготавливают заготовки круглого профиля и проводят их вакуумную термическую обработку при температуре 750÷950°С. На заготовку наносят защитное покрытие, нагревают до температуры 750÷950°С и выдавливают в штангу. Штангу механически обрабатывают и сверлением получают гильзу, на которую наносят защитное покрытие, нагревают до температуры 750÷950°С и выдавливают в трубную заготовку. Затем выполняют механическую обработку трубной заготовки, химическое травление, вакуумную термическую обработку при температуре 750÷950°С, многопроходную холодную прокатку с суммарной степенью деформации до 60%, при этом после каждой операции холодной прокатки со степенью деформации до 30% проводят промежуточную и финишную вакуумную термическую обработку при температуре 750÷950°С.
Недостатком известного способа является низкое значение выхода в годное, связанное с низким качеством поверхности поковки, обусловленным широким температурным диапазоном ковки и выдавливания, необходимостью двойного горячего выдавливания, каждое из которых требует механической обработки.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в получении трубных изделий высокой точности из гафния при одновременном обеспечении высокого выхода в годное.
Технический результат достигается тем, что способ изготовления трубных изделий из гафния включает горячую ковку слитка с промежуточными подогревами, горячее выдавливание, холодные прокатки с промежуточными и финишной термическими обработками, при этом горячую ковку слитка проводят в интервале температур 850÷1100°С при температуре подогрева 1060÷1100°С с регламентированной степенью деформации между подогревами 20÷50% и суммарной степенью деформации не менее 80%, горячее выдавливание трубных заготовок выполняют в одну стадию с регламентированным коэффициентом вытяжки 5÷10, механическую обработку горячевыдавленных трубных заготовок проводят с выводом поперечной разностенности до значения не более 5%, а холодные прокатки осуществляют со степенью деформации 15÷45% между термическими обработками и суммарной степенью деформации не менее 80%, до и после каждой операции термической обработки проводят химическое травление.
Допускается проведение термической обработки трубных заготовок на промежуточных и готовом размерах в защитной атмосфере инертных газов.
Допускается проведение термической обработки трубных заготовок на промежуточных и готовом размерах в вакууме.
Допускается проведение термической обработки трубных заготовок на промежуточных размерах без использования вакуума и защитной атмосферы.
Допускается проведение промежуточных термических обработок трубных заготовок не после каждой холодной прокатки, а через две или три холодные прокатки при заявленной степени деформации.
Перед нагревом и горячим выдавливанием допускается нанесение на трубные заготовки медного подсмазочного покрытия.
Перед нагревом и ковкой допускается нанесение на слиток медного подсмазочного покрытия.
Изготовление трубных изделий с осуществлением заявленных действий при заявленной последовательности и заявленных условиях, выбранных экспериментально, снижает уровень дефектообразования по поверхности поковок, металл прорабатывается по всему сечению, обеспечивая получение регламентированных механических и коррозионных свойств, соответствующих требованиям отраслевых и мировых стандартов, а также высокую точность получаемых размеров изделий.
Ковка слитка в заявленном узком диапазоне температур с регламентированной заявленной степенью деформации обеспечивает глубокую проработку структуры материала при отсутствии поверхностных и внутренних дефектов поковки. Дополнительное нанесение перед нагревом на слиток под ковку защитного покрытия снижает окисление поверхности.
Выдавливание трубных заготовок в заданном температурном диапазоне с регламентированным значением коэффициента вытяжки позволяет получить равномерную проработку структуры материала как по сечению, так и по длине заготовки, не нарушая его целостности по всему объему. Дополнительное использование медного подсмазочного покрытия обеспечивает снижение усилий пресса в процессе выдавливания, повышение качества поверхности выдавленных трубных заготовок и снижение съемов при последующей механической обработке.
Многостадийная холодная прокатка с регламентированной степенью деформации между термическими обработками и регламентированной суммарной степенью деформации обеспечивает глубокую проработку материала по всему сечению трубы и гарантирует высокое качество наружной и внутренней поверхностей труб, коррозионную стойкость изделий, высокую точность размеров. Промежуточные и финишная термические обработки гарантируют снятие механических напряжений и получение требуемого комплекса физико-механических свойств готовых изделий.
Проведение термической обработки трубных заготовок промежуточного и готового размеров в вакууме и защитной атмосфере обеспечивает отсутствие окисления и повышение скорости выполнения операции.
Проведение термической обработки трубных заготовок на промежуточных размерах без использования вакуума и защитной атмосферы дополнительно повышает скорость выполнения операций, при этом высокая стойкость металлического гафния с содержанием основного вещества не менее 98,8 мас.% обеспечивает образование тонкого поверхностного газонасыщенного слоя, удаляемого последующим травлением.
Проведение термической обработки труб на промежуточных размерах не после каждой холодной прокатки обеспечивает высокую производительность процесса путем исключения процессов термической обработки на вспомогательных операциях, таких как травление, подготовка трубных заготовок к прокатке. При этом высокая пластичность металлического гафния и оптимальные схемы деформации с регламентированной степенью деформации обеспечивают получение труб с высоким качеством поверхности и заданными характеристиками механических свойств.
Предлагаемый способ опробован в условиях производства предприятия-заявителя при изготовлении труб высокой точности из слитков металлического гафния.
Слиток гафния марки ГФЭ-1 с содержанием суммы гафния и циркония не менее 99,8 мас.%, гафния не менее 98,8 мас.%, циркония не более 1,0 мас.% нагревали до температуры 1060÷1100°С и выполняли его горячую ковку на ковочном прессе за пять переходов по такой схеме, при которой коэффициент вытяжки между подогревами при температуре 1060÷1100°С составлял 45%, 34%, 37%, 24% и 22% соответственно, при этом суммарный коэффициент вытяжки составлял более 85%. На часть слитков, откованных по описанному маршруту, перед нагревом наносили защитное покрытие.
Из полученных поковок механической обработкой изготавливали трубные заготовки. На заготовки методом электродуговой металлизации или электрохимическим методом наносили медное подсмазочное покрытие, выполняли нагрев до температуры 800°С и выдавливание с коэффициентом вытяжки 6,8.
Трубные заготовки обтачивали и растачивали с выводом поперечной разностенности до значения не более 2,4%, выполняли термическую обработку в вакууме при температуре 850°С и многостадийную холодную прокатку с коэффициентом вытяжки по проходам 15÷41%. Суммарный коэффициент вытяжки составлял 90,8%. Промежуточные и финишную термические обработки выполняли при температуре 850°С, до и после каждой термической обработки выполняли осветляющее химическое травление в растворе азотной и плавиковой кислот со съемом от 0,02 мм на стенку трубы.
Для повышения производительности часть трубных заготовок подвергали термической обработке на промежуточном и готовом размерах с использованием защитной атмосферы инертного газа при температуре 850°С.
Для дополнительного повышения производительности часть трубных заготовок промежуточного размера подвергали термической обработке без использования защитной атмосферы и вакуума при температуре 850°С. После проведения химического травления термообработанных трубных заготовок газонасышенного слоя не выявлено, неблагоприятное воздействие на качество труб отсутствует.
Часть холодных прокаток выполняли в несколько этапов с суммарной степенью деформации до 41% без проведения промежуточных термических обработок.
В результате по различным схемам получены трубы, характеризующиеся свойствами, приведенными в таблице.
Figure 00000001
Figure 00000002
Трубные изделия, изготовленные данным способом, соответствуют требованиям отраслевых и международных стандартов и предназначаются для использования в качестве конструкционного материала для активных зон атомных реакторов, в химической и нефтегазовой промышленности, медицине.
По сравнению с наиболее близким аналогом заявляемый способ позволяет изготавливать трубные изделия более высокого качества, с более высоким выходом в годное в более коротком производственном цикле. Низкая себестоимость изготовления обеспечивается высоким выходом металла в годное, значительным снижением уровня брака, сокращением цикла изготовления.

Claims (7)

1. Способ изготовления трубных изделий из гафния, включающий горячую ковку слитка с промежуточными подогревами, горячее выдавливание трубных заготовок, механическую обработку, многостадийную холодную прокатку с промежуточными и финишной термическими обработками, отличающийся тем, что проводят многопереходную горячую ковку слитка в интервале температур 850÷1100°С при температуре подогрева 1060÷1100°С с регламентированной степенью деформации на каждом переходе 20÷50% и суммарной степенью деформации не менее 80%, горячее выдавливание трубных заготовок выполняют в одну стадию с регламентированным коэффициентом вытяжки 5÷10, механическую обработку горячевыдавленных трубных заготовок проводят с выводом поперечной разностенности до значения не более 5%, осуществляют многостадийную холодную прокатку со степенью деформации 15÷45% на каждой стадии и суммарной степенью деформации не менее 80%, до и после каждой операции термической обработки проводят химическое травление.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что термические обработки трубных заготовок с промежуточным и готовым размерами проводят с использованием защитной атмосферы инертных газов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что термические обработки трубных заготовок с промежуточным и готовым размерами проводят с использованием вакуума.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что термические обработки трубных заготовок с промежуточным размером проводят без использования вакуума и защитной атмосферы.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что термические обработки трубных заготовок с промежуточным размером проводят через две или три холодные прокатки.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нагревом трубных заготовок под выдавливание на их поверхность наносят медное подсмазочное покрытие.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нагревом слитка под ковку на его поверхность наносят защитное покрытие.
RU2019115888A 2019-05-23 2019-05-23 Способ изготовления трубных изделий высокой точности из гафния RU2707376C9 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115888A RU2707376C9 (ru) 2019-05-23 2019-05-23 Способ изготовления трубных изделий высокой точности из гафния

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019115888A RU2707376C9 (ru) 2019-05-23 2019-05-23 Способ изготовления трубных изделий высокой точности из гафния

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2707376C1 RU2707376C1 (ru) 2019-11-26
RU2707376C9 true RU2707376C9 (ru) 2020-02-04

Family

ID=68653042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019115888A RU2707376C9 (ru) 2019-05-23 2019-05-23 Способ изготовления трубных изделий высокой точности из гафния

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2707376C9 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742176C1 (ru) * 2020-05-12 2021-02-02 Акционерное общество "Чепецкий механический завод" Способ изготовления прутков и проволоки из гафния

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03236453A (ja) * 1990-02-13 1991-10-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 継目無しハフニウム管及びその製造方法
JP3236453B2 (ja) * 1994-11-07 2001-12-10 コンビ株式会社 ウェットティッシュの加熱装置
FR2927337A1 (fr) * 2008-02-12 2009-08-14 Cie Europ Du Zirconium Cezus S Procede de fabrication de barres en alliage de zirconium, titane ou hafnium, barres ainsi produites, et composants en alliage de zirconium, titane ou hafnium usines a partir de ces barres
RU2445399C1 (ru) * 2010-10-20 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" Способ изготовления плоского профиля из гафния
RU2564189C1 (ru) * 2014-09-24 2015-09-27 Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара", RU Способ изготовления трубных изделий из гафния
US9662740B2 (en) * 2004-08-02 2017-05-30 Ati Properties Llc Method for making corrosion resistant fluid conducting parts

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03236453A (ja) * 1990-02-13 1991-10-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 継目無しハフニウム管及びその製造方法
JP3236453B2 (ja) * 1994-11-07 2001-12-10 コンビ株式会社 ウェットティッシュの加熱装置
US9662740B2 (en) * 2004-08-02 2017-05-30 Ati Properties Llc Method for making corrosion resistant fluid conducting parts
FR2927337A1 (fr) * 2008-02-12 2009-08-14 Cie Europ Du Zirconium Cezus S Procede de fabrication de barres en alliage de zirconium, titane ou hafnium, barres ainsi produites, et composants en alliage de zirconium, titane ou hafnium usines a partir de ces barres
RU2445399C1 (ru) * 2010-10-20 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" Способ изготовления плоского профиля из гафния
RU2564189C1 (ru) * 2014-09-24 2015-09-27 Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара", RU Способ изготовления трубных изделий из гафния

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2742176C1 (ru) * 2020-05-12 2021-02-02 Акционерное общество "Чепецкий механический завод" Способ изготовления прутков и проволоки из гафния

Also Published As

Publication number Publication date
RU2707376C1 (ru) 2019-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2583566C1 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ БЕСШОВНЫХ ТРУБ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Ti-3Al-2,5V
CN108160742B (zh) 一种亚稳定β型钛合金TB16冷轧管加工方法
CN108637033A (zh) 一种制备钛合金毛细管材的方法
RU2741046C1 (ru) Способ изготовления крупногабаритного сложноконтурного кольцевого изделия из жаропрочного сплава на никелевой основе
RU2644714C2 (ru) Способ изготовления прутков из сплавов на основе титана
CN108188659A (zh) 一种钢坯的制造工艺
RU2707376C9 (ru) Способ изготовления трубных изделий высокой точности из гафния
CN112756909A (zh) 一种大口径Ti35钛合金管材的制备方法
CN106862863A (zh) 一种大直径超长超薄钛合金壳体的制备加工方法
RU2742176C1 (ru) Способ изготовления прутков и проволоки из гафния
CN112238328A (zh) 一种高钢级Ni基合金的制备方法
RU2613256C1 (ru) Способ изготовления сварных титановых труб
CN103974788A (zh) 无缝钢管的制造方法
RU2661125C1 (ru) Способ изготовления бесшовных холоднодеформированных труб из титанового сплава типа Ti-3Al-2,5V
RU2754542C1 (ru) Способ изготовления горячедеформированных тонкостенных трубных изделий из титана и титановых сплавов
CN111496008B (zh) 一种制备航天用高精度小口径ta2管材的方法
RU2703764C1 (ru) Способ изготовления крупногабаритной кольцевой детали газотурбинного двигателя из жаропрочного сплава на никелевой основе
RU2294247C2 (ru) Способ производства холоднокатаных труб большого и среднего диаметров повышенной точности из сплавов на основе титана
CN113695417B (zh) 一种大口径高性能钛合金管材的制备方法及其产品
Bogatov et al. Improvement of manufacturing technology for thin-walled pipes made of copper alloys
RU2794154C1 (ru) Способ изготовления заготовок трубных из титановых псевдо α-сплавов 5В и 37
KR20220023763A (ko) 지르코늄 합금 배관의 제조방법
RU2110600C1 (ru) Способ получения изделий из циркониевых сплавов
RU2796651C9 (ru) Способ изготовления проволоки из титана и сплавов на его основе
Kwiecień et al. The role of metal forming processes in eliminating surface defects in precision profile wires caused by superficial imperfections in the initial wire rods

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification