[發明專利]金屬波紋管用低脹破率純鈦無縫管及其生產工藝

在審

• 申請號: 202010604801.4
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN112044979A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 陳勝川;劉彥昌;朱寶輝;李永林;胡革全;韓偉松;蔡國帥;沈立華;劉耀兵
• 申請（專利權）人: 寧夏中色金航鈦業有限公司
• 主分類號: B21C37/06
• 分類號: B21C37/06;B21B37/78;C22F1/18;C21D9/08;C23G3/04;C23G1/10;B23P23/04
• 代理公司: 廣州市一新專利商標事務所有限公司 44220
• 代理人: 張芳

本發明涉及一種金屬波紋管用低脹破率純鈦無縫管及其生產工藝。其特點是：該無縫管具有晶粒度6～7級，抗拉強度300MPa≤Rm≤400MPa，屈服強度180MPa≤Rp0.2≤310MPa，以及延伸率≥50％、壁厚均勻±5％t、極限擴口率≥60％并且脹破率≤3％。本發明制備出的純鈦無縫管材，晶粒度達到6～7級、室溫延伸率達到50％以上、壁厚偏差控制在±5％t及極限擴口率達到60％以上，可實現后續波紋管制備中脹破率在3％以下。

技術領域

本發明涉及一種金屬波紋管用低脹破率純鈦無縫管及其生產工藝。

背景技術

金屬波紋管是一種撓性、薄壁、有橫向波紋的管殼零件，在外力作用下能產生軸向、角向、側向及其組合位移，可作為敏感元件、減震元件、補償元件、密封元件、閥門原件及管路連接件，具有補償管線熱變形、減震、吸收管線沉降變形等作用，廣泛應用在石化、儀表、航天、化工、電力、水泥、冶金等行業。制作金屬波紋管的材料不僅要與工作環境的溫度、腐蝕性等有很好的相容性，也需要有較高強度和較長疲勞壽命，同時應具有較好的制造工藝性。直徑較小的波紋管通常用小規格無縫管材制作，較大規格的波紋管一般用板材或帶材成形圓筒后縱向焊縫，再成形波紋管。

金屬波紋管主要成型技術有液壓脹形、機械脹形、滾壓成形及焊接成形等，其中液壓成形與其他成型技術相比具有變形均勻、波紋圓度較高和波形飽滿、成品表面質量好及成形率高等優點，成為金屬波紋管成形的主流技術，多用于小口徑金屬波紋管的成形制造。目前制造金屬波紋管的主要材料是不銹鋼，其制備波紋管的脹破率一般在5％以下，但不銹鋼波紋管在高溫、強腐蝕性的工作環境中很容易失效。鈦及鈦合金因具有比強高、工藝性能好和優異的耐腐蝕性能成為一種新型的波紋管制造材料，鈦及鈦合金制備的波紋管對延長設備壽命和提高設備安全可靠性具有重要作用。其中純鈦無縫管具有優異的冷成型性，一般通過液壓脹形等冷加工方法來制備U型波紋管。

目前市場上生產的純鈦無縫管經液壓脹形(液壓脹形的成型工作壓力一般在10～13MPa)制備成U型波紋管的脹破率達到10％左右，其原因主要有：

(1)所用坯料管材內部存在成分偏析或夾雜等冶金缺陷：受海綿鈦中雜質元素分布均勻性，熔煉過程中冷卻條件、熔池形狀和深度等發生變化，以及雜質元素在凝固結晶時的分布系數各異等因素的影響，這樣不可避免地使雜質元素在坯料局部分布存在差異形成偏析；海綿鈦中含有氮化物等缺陷鈦塊或有機物等異物，電極制備、焊接及熔煉等過程中帶入的高熔點金屬或非金屬化合物，以及因掉料等而造成電極未完全熔透等原因在坯料中形成與基體組織存在顯著差異的夾雜缺陷，夾雜物通常按密度分為高密度(如鎢、鉬、鈮等)和低密度(如氮化鈦、氧化物、碳及碳化物、未熔透的電極等)夾雜物，夾雜物通常熔點都較高，熔煉時難以消除。偏析會造成波紋管各部位性能相差較大，而夾雜物尤其低密度夾雜物通常具有硬而脆的特點，促進波紋管在生產和使用過程裂紋的形成和擴展，會引發液壓脹形管材的破裂。

(2)所用坯料管材室溫延伸率不夠高：管材室溫延伸率的高低對制備波紋管很關鍵，它是影響液壓成形極限和成型工作壓力的一個重要因素。一般而言，管材室溫延伸率越高，允許的變形程度越大，成形極限也越大，同時成型工作壓力也越小，越利于脹形，因此在選材時一般選用高延伸率的原材料。目前純鈦無縫管材的室溫延伸率不夠高，一般在30％～40％，不利于管材通過液壓脹形制備波紋管。

(3)所用坯料管材的壁厚均勻性不夠好：在金屬波紋管液壓脹形過程中，壁厚偏差會造成波谷處的冷作硬化不均，加劇變形應力的不均分布，易導致破裂，因此金屬波紋管制備對原料壁厚均勻性要求很嚴格，以達到±5％t(t是名義壁厚)為宜，目前無縫管材壁厚偏差一般控制在±10％t范圍。

(4)所用坯料管材工藝性能不夠好：極限擴口率是衡量管材工藝性能的重要指標之一，極限擴口率越大，則管材工藝性能越優異。織構是影響管材性能的根本原因,調控管材的周向織構優于徑向織構可提高管材極限擴口率，高極限擴口率則有利于管材的液壓脹形。目前純鈦無縫管材的極限擴口率不夠高，一般在45％左右。

發明內容