Трубы из титанового сплава (Ti-6246), изготовленные методом прокатки
Готовые трубы из титанового сплава Ti-6246 и способ их изготовления. Состав сплава по весу: Ti остальное, Al (5,5-6,5)%, Sn (1,75-2,25)%, Zr (3,5-4,5)%, Mo (5,5-6,5)%, Fe≤0,1%, C≤0,04%, N≤0,04%, H≤0,0125%, O≤0,15%. Трубы из титанового сплава (Ti-6246), изготовленные указанным способом, обладают пределом прочности на растяжение 800-1400 МПа, относительным удлинением 8-25% и однородной микроструктурой, демонстрирующей как микроструктуру после отжига для снятия напряжений, так и микроструктуру после полного рекристаллизационного отжига.
Непрерывное развитие титановых сплавов привело к росту спроса на высокопрочные, высокоударные, термостойкие и коррозионностойкие материалы, особенно на трубы из титановых сплавов. Однако обработка труб из титановых сплавов становится все более сложной. Трубы из титанового сплава Ti-6246 в основном используются на нефтяных месторождениях, атомных электростанциях и в химической промышленности. В настоящее время трубы из титанового сплава Ti-6246 обычно производятся путем прокатки и сварки листового металла, выдолбливания заготовок или косой прокатки и пробивки с последующей внешней обработкой и внутренним развертыванием. В настоящее время ни один отечественный производитель не способен производить трубы из титанового сплава (Ti-6246) методом прокатки.
Существует четыре метода обработки и производства труб из титанового сплава (Ti-6246). Первый метод включает косую прокатку для получения заготовки трубы, обрезку заготовки и последующую холодную прокатку. Второй метод включает косую прокатку для получения заготовки трубы, обрезку заготовки и последующую горячую прокатку. Третий метод включает экструзию для получения заготовки трубы, обрезку заготовки и последующую холодную прокатку. Четвертый метод включает экструзию для получения заготовки трубы, обрезку заготовки, а затем горячую прокатку. Во время прокатки этой трубы из титанового сплава на внутреннюю и внешнюю поверхности заготовки трубы и полуфабриката перед прокаткой наносится смазка. После каждого прохода прокатки заготовка травится, затем промывается водой, а затем окисляется и отжигается. Окисленная и отожженная заготовка затем подвергается дальнейшей обработке... Процесс прокатки включает щелочную промывку с последующей промывкой водой. При прокатке готового изделия за один проход внутреннее развертывание не выполняется. При прокатке готового изделия за второй проход внутреннее развертывание выполняется после первого прохода. Готовые изделия производятся после 3-10 проходов. Во время первого или второго прохода внутреннее развертывание выполняется с одной стороны (0-0,8 мм). Удаляются все оксидные пленки и дефекты предыдущего прохода. Готовые изделия производятся после 1-10 проходов, после чего проводится травление или щелочная промывка, затем промывка водой и затем повторная прокатка. После прокатки готовое изделие подвергается оксидной или вакуумной термообработке. Изделия, прошедшие вакуумную термообработку, снова травятся, после чего промываются водой для получения конечного продукта. Изделия, прошедшие оксидную термообработку, снова промываются щелочью, после чего промываются водой для получения конечного продукта.
Эта прокатаемая труба из титанового сплава (Ti-6246) обладает хорошими характеристиками, однородной металлографической структурой и превосходным качеством поверхности. При горячей прокатке трубных заготовок, их нагревают в процессе прокатки или вне процесса прокатки. Температура нагрева в процессе прокатки составляет 400–1300 ℃, выдержка – 0–90 минут, деформация – 15–85% за проход, скорость прокатки – (20–90) ходов/мин. Готовый продукт получается после 1–10 проходов. При прокатке этой трубы из титанового сплава на внутреннюю и внешнюю поверхности трубной заготовки или полуфабриката перед прокаткой наносится смазка. После каждого прохода заготовка подвергается травлению, а затем промывается водой. Затем заготовка трубы подвергается окислению и отжигу при температуре 500–900℃ в течение 0,5–3 часов. После окисления и отжига заготовка трубы промывается щелочью, а затем водой. Деформация за каждый проход составляет 15–85%, а скорость прокатки — 20–90 ходов/мин. Если готовое изделие получено после одного прохода, внутренняя перекос не производится. Если готовое изделие получено после первого прохода, внутренняя перекос производится после 3–10 проходов. Готовое изделие производится за один проход прокатки. Во время первого или второго прохода прокатки с одной стороны выполняется внутреннее развертывание (0–0,8 мм) для удаления всей окалины и дефектов. Прокатка продолжается в течение 1–10 проходов. После прокатки готовое изделие подвергается оксидному отжигу или вакуумному отжигу. Оксидный отжиг проводится при температуре 500–900℃ в течение 0,5–3 часов; Вакуумный отжиг также проводится при температуре 500-900℃ в течение 0,5-3 часов. После вакуумного отжига готовое изделие подвергается травлению с последующей промывкой водой для получения конечного продукта. После оксидного отжига готовое изделие подвергается щелочной промывке с последующей промывкой водой для получения конечного продукта.
Высокая прочность и коррозионная стойкость: Прочность (Rm) прокатанной трубы из титанового сплава Ti-6246 по данному изобретению (895-1400 МПа) на 275-780 МПа выше, чем у обычной трубы из титанового сплава TA18 (620 МПа), а ее коррозионная стойкость также значительно превосходит стойкость трубы TA18.
Снижение затрат и сокращение производственного цикла: Существующие процессы производства труб из титановых сплавов требуют вакуумного отжига после каждого прокатного прохода. Однако в процессе производства прокатных труб из сплава Ti-6246, описанном в данном изобретении, после каждого прокатного прохода проводится оксидный (без вакуума) отжиг, что снижает как затраты на электроэнергию, так и сокращает производственный цикл.
Высокий выход годной продукции, хорошее качество и превосходные характеристики: Прокатные трубы из сплава Ti-6246, описанные в данном изобретении, имеют более высокий выход годной продукции, чем перфорированные прутковые трубы. При прокатке прокатных труб из сплава Ti-6246 используются перфорированные или экструдированные заготовки, что приводит к низким потерям и высокому выходу годной продукции. В отличие от этого, перфорированные прутковые трубы требуют удаления большого количества отходов, что приводит к высоким потерям и низкому выходу годной продукции. Перфорированные прутковые трубы улучшают только качество и характеристики самого прутка, в то время как прокатные трубы из сплава Ti-6246 подвергаются дальнейшей обработке основания прутка, что приводит к значительно более низкому качеству и характеристикам по сравнению с перфорированными прутковыми трубами.
Превосходная внутренняя структура металла: В данном изобретении используются прокатанные трубы из сплава Ti-6246, которые обладают значительно лучшей внутренней структурой металла, чем трубы, изготовленные методом внешней механической обработки и внутренней намотки из перфорированных заготовок. В процессе обработки прокатанные трубы из сплава Ti-6246 подвергаются оксидному отжигу, который восстанавливает зерна до их первоначального состояния. В процессе прокатки к трубе прикладывается сбалансированная сила продольно и радиально, что приводит к более плотной внутренней зернистой структуре. В отличие от этого, трубы, изготовленные методом внешней механической обработки и внутренней намотки из перфорированных заготовок, не восстанавливают зерна до их первоначального состояния; вместо этого они удлиняют зернистую структуру. Поэтому структура металла труб, изготовленных методом внешней механической обработки и внутренней намотки из перфорированных заготовок, не так хороша, как у прокатанных труб из сплава Ti-6246.
Длительный срок службы: Бесшовные прокатанные трубы из сплава Ti-6246, описанные в данном изобретении, обладают изначально плотной структурой. В отличие от этого, микроструктура сварных труб в сварном шве не соответствует матрице, что делает их склонными к межзеренному растрескиванию, вызванному усталостью. Поэтому прокатанные бесшовные трубы из сплава Ti-6246 имеют более длительный срок службы, чем сварные трубы из листового металла.
Хорошее качество поверхности: Качество внутренней и внешней поверхности прокатанной трубы из титанового сплава Ti-6246, согласно данному изобретению, значительно лучше, чем у горячеэкструдированной трубы. Внутренняя и внешняя поверхности прокатанной трубы из титанового сплава Ti-6246 блестящие и не содержат дефектов, таких как складки и царапины, в то время как внутренняя и внешняя поверхности экструдированной трубы не блестящие и имеют царапины.