[發明專利]一種利用薄壁大直徑鈦焊管生產鈦質杯/壺的方法

在審

• 申請號: 201710012576.3
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106881564A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 劉喜波;王樹軍;溫方明
• 申請（專利權）人: 洛陽雙瑞精鑄鈦業有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;C22F1/18
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 魏新培

技術領域

本發明涉及一種利用薄壁大直徑鈦焊管生產鈦質杯/壺的方法。

背景技術

鈦杯、鈦壺等生活用品的抗腐蝕性是不銹鋼的數倍，完全沒有金屬異味、經久耐用；鈦用品耐高溫、耐低溫，可在600℃以下長期使用而不會產生變形等，在低溫-196~-253℃環境下仍能保持較好的延性及韌性，并且不會有冰冷的感覺。鈦金屬在生理上對人體幾乎都是惰性的、是唯一對人的植物神經和味覺神經沒有作用的金屬，鈦杯、鈦壺等生活用品安全無毒，還有質輕、牢固、比熱小、導熱率低、無毒無害及無過敏性等特點，在食品和生活用品領域有巨大潛力。

鈦無縫管的常規壁厚≥0.9mm，壁厚較厚，存在壁厚不均勻和成品率低等問題，而選用壁厚0.4~0.9mm的鈦焊管，經濟效益比用無縫管更好，但加工壁厚小于0.9mm的無縫管難度大，投入成本較多。由于鈦具有優良的耐蝕性等特性，美國、日本和法國等在大型電力和核電站的熱交換器和冷凝器中，大量應用鈦薄壁焊接管，我國從20世紀80年代起，逐步引進了多條鈦焊管生產線，能夠生產壁厚0.5~2mm的不同外徑規格的鈦焊管。隨著我國電力、核電、海水淡化和熱交換行業的發展，薄壁焊管的應用越來越多、發展也越來越快，如今我國鈦焊管的年生產能力已經超過了1萬噸，規格和性能滿足相關的國際標準，而且開始向法國、挪威等國出口鈦焊管。

由于成品率高、優點突出，薄壁焊管成為當今管材生產的一種趨勢，薄壁大直徑鈦焊管的壁厚一般為0.4~0.8mm、直徑50~120mm，但是制約我國鈦焊管發展的主要因素是鈦帶質量不過關和大直徑焊管的焊接不良，利用鈦焊管生產零部件時，經常會出現開裂現象，且開裂部位多數在焊縫附件；鈦帶和鈦管的力學性能和可加工性等指標主要由O和N含量（或O當量）等雜質決定，O含量增加、加工變形的難度就會增加。特別是TA1鈦管材質軟，若成型時速度和模具不匹配，容易造成壓痕和劃傷等缺陷，焊接時會出現咬邊、臺階、焊漏和焊縫氧化等缺陷而造成焊接不良。為了獲得良好的利用薄壁鈦焊管制備的零部件，需要針對不同的用途選擇不同的鈦帶材，同時要控制好成型、焊接和退火過程，獲得良好的焊縫質量。

發明內容

本發明的目的是通過成型和焊接，獲得焊縫良好的薄壁大直徑鈦焊管，并提供一種利用該薄壁大直徑鈦焊管生產鈦質杯/壺的方法，鈦焊管的壁厚0.4~0.8mm、直徑50~120mm。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種利用薄壁大直徑鈦焊管生產鈦質杯/壺的方法，包括以下步驟：

（1）、鈦帶材生產：取鈦板坯，采用熱軋與冷軋卷帶式方法將鈦板坯制成卷帶材后，將卷帶材置于真空罩式爐退火，制得的成品鈦帶材的厚度為0.4~0.8mm，備用；

（2）、鈦焊管生產：根據目標尺寸選用的鈦焊管的規格需求，將步驟（1）制得的成品鈦帶材分條裁切，分條裁切的寬度與鈦焊管目標直徑尺寸相匹配，采用輥式冷彎成型機，將分條裁切的成品鈦帶材彎制成鈦管，然后采用氬氣保護氣氛下的自動鎢極氬弧焊，將彎折的鈦管縱焊焊接成鈦焊管，退火后酸洗、分切，制得鈦焊管，備用；

（3）、鈦質杯/壺生產：根據目標的鈦質杯/壺的形狀尺寸，將步驟（3）制得的鈦焊管分切為目標尺寸的長度，選擇與目標鈦質杯/壺形狀尺寸相匹配的橡膠模具，利用脹形法制備鈦質杯/壺。

其中，步驟（1）中的鈦板坯采用Ⅰ級TA1純鈦，鈦板坯成分的控制是氧含量≤0.07%。氮含量≤0.01%。

其中，步驟（1）中的鈦板坯采用Ⅱ級TA1純鈦，鈦板坯成分的控制是氧含量≤0.06%。氮含量≤0.008%。

進一步地，步驟（3）利用脹形法制備鈦質杯/壺時，鈦焊管的脹形率不超過20%。

進一步地，步驟（3）利用脹形法制備鈦質杯/壺時，鈦焊管的脹形率為20~40%。

其中，步驟（1）將卷帶材置于真空罩式爐退火，退火工藝為：微正壓氬氣保護，在600~700℃保溫1~10h。

其中，步驟（1）中熱軋方法采用可逆式爐卷軋機軋制，卷材每軋制一道次后進入溫度為800℃的高溫爐內收卷，然后再軋制下一道次；步驟（1）中冷軋卷帶式方法采用可逆軋機冷軋，其中，冷軋卷帶式方法中的卷帶材的軋程變形量不低于50%；其中，軋程變形量是指軋制減薄量與軋前厚度之比。

其中，步驟（1）制得的成品鈦帶材的晶粒度4~9級，規格為500mm×500mm的成品鈦帶材的晶粒度級別差異不超過0.5級。