石油领域用TA18钛合金厚壁管材的研制技术

目前，我国主要采用两辊冷轧和三辊冷轧相结合的方式生产TA18钛合金管材。石油行业用的TA18钛合金厚壁管材的生产遇到的主要问题有：①采用多辊轧机轧制径厚比＜10的厚壁管材，轧制道次多，且易出现开裂、内表面粘接等缺陷；②采用冷矫直的方式无法保证成品管材的平直度达到0.3～1mm／m要求。针对上述问题，对比了两种不同的冷轧工艺生产TA18钛合金厚壁管材的可行性，研究了退火温度对管材组织和性能的影响，以及管材的后续处理工艺，旨在为工业化生产石油行业用的高质量TA18钛合金厚壁管材提供指导。

实验用TA18钛合金为采用3t真空自耗电弧炉经2次熔炼得到的Φ600mm×2400mm铸锭。铸锭再经16MN快锻机锻成棒坯，再经深孔钻镗床钻镗孔后，用铜薄板包覆，在3500t挤压机上挤压成Φ70mm×8㎜管坯。管坯采用以下2种冷轧工艺轧制Φ48mm×5mm成品管材。

工艺1：Φ70mm×8㎜管坯，两辊冷轧开坯→Φ54mm×6㎜，退火、精整→Φ54mm×6㎜，三辊冷轧→Φ51mm×5.5㎜，三辊冷轧→Φ48mm×5㎜成品管。

工艺2：Φ70mm×8㎜管坯，两辊冷轧开坯→Φ54mm×6㎜，退火、精整→Φ54mm×6㎜，两辊冷轧→Φ48mm×5㎜成品管。

对工艺1和2生产得到的Φ48mm×5㎜管材分别按照600℃×1h、650℃×1h、700℃×1h和750℃×1h进行真空退火处理，热处理后在RX-600箱式电阻炉内加热到500～600℃保温30min，进行矫直，并用150A14塞尺检测其平直度。再通过镗孔和机械抛光的方法分别消除管材内外表面的氧化污染层，最终得到成品管材。试验结果表明：

（1）与工艺1相比，采用工艺2可以更容易地获得满足标准要求的TA18厚壁管材，且轧制过程相对平稳，不仅缩短了生产周期，提高了生产效率，其综合性能也优于工艺1生产的管材。

（2）700℃×1h真空退火，管材的室温力学性能可达到最佳匹配，且等轴组织晶粒更加细小均匀。

（3）经热矫直后TA18厚壁管材的平直度可以达到0.75mm／m左右，镗孔后内表面粗糙度平均为0.864μm。

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