一種大口徑厚壁無縫鋯管材的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬制品領域，特別涉及一種大口徑厚壁無縫鋯管材的制造方法。
【背景技術】
[0002]鈦作為金屬材料，雖然不如銅、鐵、鋁那樣早為人知，但其具有強度高、耐蝕性強、生物相容性好、無磁性等優點。鈦及鈦合金因具有優異的綜合力學性能，在航空航天、艦船制造、化學工業、交通車輛、建筑裝飾、海洋建筑、體育用品、生活用品等方面得到了廣泛的應用，被稱為“太空金屬”、“海洋金屬”、“智能金屬”等。
[0003]20世紀50年代是我國鈦材生產的開創期、60-70年代為建設期、80-90年代的才得到初步發展期。在新世紀，得益于國民經濟的持續、快速發展，中國鈦工業也進入了一個快速成長期。
[0004]鋯大口徑管材的加工方法目前有二種:一種是用鋯板材，通過卷板機或用油壓機模壓成型，然后焊接成圓管，經過校圓，矯直，制作成有縫管材；另一種是經過斜乳穿孔、拉伸擴徑、乳制的方法制作無縫管材。目前國內外制造大口徑鋯管，主要是采用第一種方法生產，而本發明的制造的規格為Φ114?Φ620Χ3.0?30X2000~12000mm鋯大口徑管材，填補國內外空白。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題是針對上述技術現狀，而提供一種抗拉強度和屈服強度高，性能優異的大口徑厚壁無縫鋯管材的制造方法。
[0006]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:
一種大口徑厚壁無縫鋯管材的制造方法，包括以下步驟:
A、選用海綿鋯，經過烘烤，用油壓機在海綿鋯上壓制電極塊，在真空焊箱內組焊電極；
B、采用真空自耗電弧爐對海綿鋯熔煉兩次制備鑄錠，控制鑄錠中各元素的質量百分比含量為:Zr+Hf 彡 99.2%, Hf 彡 4.5%，C 彡 0.05%,N ^ 0.025%,Η ^ 0.005%,0 ^ 0.20%,對二次鑄錠進行剝皮處理；
C、將步驟Β制得的鑄錠在溫度為800°C?1050°C的條件下經二火次鐓拔鍛造得到鋯圓棒，控制每火次的鑄錠變形量為30%?80% ;
D、對鋯圓棒進行機械加工獲得光滑勻稱的棒材；
E、用步驟D制得的棒材在溫度為900°C?1050°C的條件下，用三輥斜乳穿孔制成管坯；
F、再將管坯用噴砂加酸洗去除管坯內外表面氧化皮；管坯內外表面涂潤滑劑；
G、采用300?1000T拉伸機對步驟F制得的管坯進行多道次拉伸擴孔，每擴孔完一次，對擴孔后的管坯依次進行除油處理、再結晶真空退火處理、矯直，控制每道次管坯內徑的擴徑量與減壁量之比不大于1.2 ；
H、采用冷乳機對步驟G中經擴孔、除油處理和再結晶真空退火處理后的管坯進行一到二次冷乳得到成品管材；
1、將步驟Η制得的成品管材進行真空退火處理，然后將經真空退火處理后的成品管材進行矯直；
J、對步驟I制得的成品管材去毛刺、切頭尾、定尺；
Κ、將步驟J制得管材置于溫度為30°C?50°C的氫氟酸與硝酸的混合溶液中酸洗，制得大口徑厚壁無縫鋯管材。
[0007]為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括:
步驟G中擴孔的道次加工率為20%?40%。
[0008]步驟Η中乳制的道次加工率為20 %?40 %。
[0009]制得的大口徑厚壁無縫鋯管材抗拉強度彡380MPa，屈服強度為彡205MPa，延伸率彡16%，大口徑鋯管的管材外直徑與壁厚的比值為5?65。
[0010]步驟A中的海綿鋯經過100-150°c烘烤，烘干海綿鋯材潮氣，減少自耗電弧爐抽真空的時間，步驟B中的熔煉真空度達到10 2Pa。
[0011]大口徑厚壁無縫鋯管材的三輥斜乳穿孔工藝如下:
A、采用感應爐及電爐保溫的加熱工藝手段，通過光學測溫儀器控制電爐加熱溫度，確定棒材加熱均勻，溫度控制在±10°C ;
B、調整好三輥斜乳穿孔機的推料氣缸中心線、乳制中心線和頂桿小車中推力軸承中心線，使三線在同一直線上；
C、頂頭位置為高出乳輥壓縮帶30-100mm，頂頭冷卻水壓力控制在0.3-0.8Mpa ；
D、選用合適的頂頭尺寸，同時調整頂頭位置，保證荒管壁厚尺寸，控制乳制速度。
[0012]乳制速度為0.30-0.55m/So
[0013]三輥穿孔機的調整參數選擇如下:δ =12?15%，δ 0=5?9%，α =8?10°，其中，δ為管坯直徑總壓縮率，S0為頂頭前壓縮率量，α為乳輥錐角。
[0014]大口徑厚壁無縫鋯管材拉伸擴徑工藝如下:
Α、制作拉拔內模；
Β、然后采用氬弧焊，將管坯與拉拔接頭進行焊接；
C、管坯內外表面涂潤滑劑，然后涼干；
D、控制拉伸速度，速度為0.20-0.40m/So
[0015]大口徑厚壁無縫鋯管材的乳制工藝如下:
A、選用冷乳輥機進行乳制，乳制前檢查乳輥孔型尺寸，對乳輥進行修整處理；
B、冷乳機機架運行次數控制在30-50次/分鐘，送進量2-5mm/次。
[0016]通過本發明的工藝，能制造出規格為Φ114?Φ620Χ3.0?30X2000~12000mm鋯大口徑管材，填補國內外空白，且制造出大口徑厚壁無縫鋯管材力學性能優異，抗拉強度彡380MPa，屈服強度彡205MPa,延伸率彡16%，管材外徑與壁厚的比值為5?65，管材外徑為114?620mm，其內、外表面質量均較好，達到ASTM B523或ASME SB-523標準的要求，由本發明方法制造的大口徑無縫鋯管材主要用作石油、化工、海洋等行業的壓力容器、工業管道、冷凝器、鉆井等領域，用于防腐管材的需求。
【具體實施方式】
[0017]本發明的大口徑無縫鋯管材的制造方法，其特點是它包括下列步驟:
a.選用海綿鋯，經過100_150°C烘烤，用油壓機壓制電極塊，在真空焊箱內組焊電極；
b.采用真空自耗電弧爐熔煉兩次制備鑄錠，鑄錠中各元素的質量百分比含量為:Zr+Hf 彡 99.2%，Hf 彡 4.5%，C 彡 0.05%, N 彡 0.025%, Η 彡 0.005%, 0 彡 0.20%，對二次鑄錠進行剝皮處理；
c.將步驟(Β)中所述鑄錠在溫度為800°C?1050°C的條件下經二火次鐓拔鍛造得到鋯圓棒，每火次的變形量為30%?80% ;
d.然后對圓棒進行機械加工獲得組織、成分均勻的棒材；
e.棒材在溫度為900°C?1050°C的條件下，用三輥斜乳穿孔制成管坯；
f.再將管坯用噴砂加酸洗去除管坯內外表面氧化皮；管坯內外表面涂潤滑劑，制作拉伸接頭，并用氬弧焊將拉伸接頭和管坯進行焊接；
g.采用300?1000T拉伸機對管坯進行多道次拉伸擴孔，每擴孔完一次對擴孔后的管坯依次進行除油處理、再結晶真空退火處理、矯直，控制每道次管坯內徑的擴徑量與減壁量之比不大于1.2，擴孔的道次加工率為20%?40% ;
h.采用冷乳機對擴孔、除油處理和再結晶真空退火處理后的管坯進行一或二次冷乳得到成品管材，乳制的道次加工率20%?40% ;