一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法，所述鈦合金鋼管包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分：A13.3?3.5%,lr2.1?2.3%,FeO.06?0.08%,SiO.01?0.03%,C0.01%,NO.02%,HO.002?0.005%,00.08?0.1%,余為Ti;所述制備方法包括如下步驟：鑄錠、鍛棒形成中空棒坯、壓縮空氣噴吹、包套、加熱、擠壓、酸洗、水洗、矯直、退火、整形、超聲波探傷和成品管材。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，其通過內(nèi)鉆孔和一次擠壓成型的方法，使鈦合金管材具備優(yōu)異的耐腐蝕性性能、良好的力學(xué)強(qiáng)度、耐沖擊性能和抗開裂性能，在熱交換器領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱交換器管材制備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著電站、船舶、制冷行業(yè)的發(fā)展，需要尋找一種耐腐蝕性能和加工性能良好的換熱管材料。原來使用的換熱管多為銅管、鎳管或鎳合金管。但這些管材普遍存在如下問題:
1、耐腐蝕性能差，需要經(jīng)常停機(jī)維修，成本較高；3、機(jī)械強(qiáng)度不足，隨著制冷劑運(yùn)轉(zhuǎn)壓力的增大，需要不斷加厚銅管的璧厚，不僅大大提高了成本，而且也降低了導(dǎo)熱性能；3、加工性能差，制備工藝復(fù)雜。
[0003]鈦合金管是利用鈦合金制作的管子，其具有較高的力學(xué)性能、優(yōu)良的沖壓性能和優(yōu)異的耐腐蝕性能，鈦管對(duì)氯化物、硫化物和氨具有較高的耐蝕性能，鈦在海水中的耐蝕性比鋁合金、不銹鋼、鎳基合金還高，并可進(jìn)行各種形式的焊接，焊接接頭強(qiáng)度可達(dá)基體金屬?gòu)?qiáng)度的90%，且切削加工性能良好。但現(xiàn)有鈦合金鋼管的制備技術(shù)復(fù)雜，且在使用過程中產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，不僅影響其使用壽命，而且對(duì)其力學(xué)強(qiáng)度和沖擊性能也有較大的負(fù)面影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法，能夠解決現(xiàn)有熱交換器用管材存在的上述問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法，所述鈦合金鋼管包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分:A1 3.3?3.5%，Zr
2.1 ?2.3%, Fe 0.06 ?0.08%, Si 0.01 ?0.03%, C 0.01%, N 0.02%, H 0.002 ?0.005%,O 0.08 ?0.1%，余為 Ti ；
所述制備方法包括如下步驟:鑄錠、鍛棒形成中空棒坯、壓縮空氣噴吹、包套、加熱、擠壓、酸洗、水洗、矯直、退火、整形、超聲波探傷和成品管材；
所述鑄錠方法為:取海綿鈦、鋁鋯合金和鋁材加入真空自耗電弧爐中，在0.1?
0.3MPa，1500?1600°C下熔煉鑄成鈦合金錠；
所述鍛棒形成中空棒坯的方法為:將鈦合金錠加熱墩拔成鈦合金棒坯，然后噴砂去除棒還的表面層，并沿棒的方向從一段向另一端內(nèi)鉆出一個(gè)中心孔；
所述包套方法為:將鈦合金棒坯的表面及中心孔用鐵皮包裹；
所述加熱條件為:加熱溫度950?1250°C，保溫時(shí)間I?2h ;
所述擠壓在擠壓機(jī)上進(jìn)行，擠壓壓力為1000?2000kN ；
所述退火工藝在真空退火爐內(nèi)進(jìn)行，退火溫度為700?750°C，退火時(shí)間為4?6h。
[0006]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述噴砂的工藝參數(shù)為:噴砂壓力2.5MPa，噴砂介質(zhì)為棕剛玉砂，粒徑為10#粒度。
[0007]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述鐵皮的厚度為0.48mm。
[0008]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述中心孔的直徑為棒坯直徑的1/4?1/3。適當(dāng)直徑的中心孔，適于鐵皮包裹，并通過擠壓使孔徑擴(kuò)大形成管狀結(jié)構(gòu)。
[0009]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述壓縮空氣的壓力為5?15MPa，噴吹時(shí)間為5?15min。通過壓縮空氣噴吹，去除中空棒坯表面及中心孔內(nèi)因噴砂而殘存的雜質(zhì)離子，形成光潔的表面。
[0010]在本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述酸洗液為鹽酸、硫酸或硝酸。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法簡(jiǎn)單，操作方便，容易實(shí)現(xiàn)，其通過內(nèi)鉆孔和一次擠壓成型的方法，使所制備的鈦合金管材在具備優(yōu)異的耐腐蝕性性能的基礎(chǔ)上，具備良好的力學(xué)強(qiáng)度、耐沖擊性能和抗開裂性能，其綜合性能優(yōu)異，在熱交換器領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0013]本發(fā)明實(shí)施例包括:
一種熱交換器用鈦合金鋼管，包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分:A1 3.3?3.5%，Zr 2.1?
2.3%, Fe 0.06 ?0.08%，Si 0.01 ?0.03%，C 0.01%, N 0.02%, H 0.002 ?0.005%，O 0.08 ?
0.1%，余為 Ti ；
鑄錠:取海綿鈦、鋁鋯合金和鋁材加入真空自耗電弧爐中，在0.1?0.3MPa，1500?1600°C下熔煉鑄成鈦合金錠；
鍛棒并形成中空棒坯:將鈦合金錠加熱墩拔成鈦合金棒坯，然后噴砂去除棒坯的表面層，并沿棒的方向從一段向另一端內(nèi)鉆出一個(gè)中心孔，其中，中心孔的直徑為棒坯直徑的1/4?1/3 ;所述噴砂的工藝參數(shù)為:噴砂壓力2.5MPa，噴砂介質(zhì)為棕剛玉砂，粒徑為10#粒度；
壓縮空氣噴吹:噴砂后采用W-2.10/5型空氣壓縮機(jī)進(jìn)行噴吹處理，以去除中空棒坯表面及中心孔內(nèi)因噴砂而殘存的雜質(zhì)離子，形成光潔的表面；其中，噴吹空氣壓力為5?15MPa,噴吹時(shí)間為5?15min ；
包套:將上述光潔的鈦合金中空棒坯的表面及中心孔用厚度為0.48mm的鐵皮包裹；加熱:將上述包覆后的鈦合金中空棒坯放入電阻爐內(nèi)進(jìn)行加熱處理，加熱溫度950?1250°C，保溫時(shí)間I?2h ;
擠壓:將上述加熱處理后的鈦合金中空棒坯趁熱轉(zhuǎn)移到擠壓機(jī)上進(jìn)行一次擠壓成型，得到要求的鈦合金鋼管，其中，擠壓壓力為1000?2000kN ；
酸洗:將擠壓后的鈦合金鋼管置于酸性溶液中浸泡酸洗，以去除表面粘附的鐵皮，其中，酸洗液為低濃度的鹽酸、硫酸或硝酸；
水洗:酸洗后用蒸餾水洗滌3?5次，去除殘存的酸液后，吹干；
矯直:將上述洗滌干凈的干燥鈦合金管在矯直機(jī)上進(jìn)行矯直處理；
退火:將上述擠壓后的鈦合金管材置入真空退火爐內(nèi)進(jìn)行退火處理，所述退火溫度為700?750°C，退火時(shí)間為4?6h ;
整形:采用機(jī)械打磨的方式將鈦合金管內(nèi)外表面打磨得光滑平整，以達(dá)到使用要求； 最后，經(jīng)超聲波探傷檢測(cè)后，合格的產(chǎn)品作為成品管材，并進(jìn)行標(biāo)記和包裝。
[0014]上述方法制備的熱交換器用鈦合金鋼管，具有優(yōu)異的抗開裂性能和良好的力學(xué)強(qiáng)度及沖擊性能，使用壽命在15年以上，是現(xiàn)有熱交換器用管材使用壽命的5倍以上。
[0015]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法，其特征在于，所述鈦合金鋼管包括如下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的成分:A1 3.3 ?3.5%, Zr 2.1 ?2.3%, Fe 0.06 ?0.08%, Si 0.01 ?0.03%, C0.01%, N 0.02%, H 0.002 ?0.005%, O 0.08 ?0.1%，余為 Ti ； 所述制備方法包括如下步驟:鑄錠、鍛棒形成中空棒坯、壓縮空氣噴吹、包套、加熱、擠壓、酸洗、水洗、矯直、退火、整形、超聲波探傷和成品管材； 所述鑄錠方法為:取海綿鈦、鋁鋯合金和鋁材加入真空自耗電弧爐中，在0.1?0.3MPa，1500?1600°C下熔煉鑄成鈦合金錠； 所述鍛棒形成中空棒坯的方法為:將鈦合金錠加熱墩拔成鈦合金棒坯，然后噴砂去除棒還的表面層，并沿棒的方向從一段向另一端內(nèi)鉆出一個(gè)中心孔； 所述包套方法為:將鈦合金棒坯的表面及中心孔用鐵皮包裹； 所述加熱條件為:加熱溫度950?1250°C，保溫時(shí)間I?2h ; 所述擠壓在擠壓機(jī)上進(jìn)行，擠壓壓力為1000?2000kN ； 所述退火工藝在真空退火爐內(nèi)進(jìn)行，退火溫度為700?750°C，退火時(shí)間為4?6h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法，其特征在于，所述噴砂的工藝參數(shù)為:噴砂壓力2.5MPa，噴砂介質(zhì)為棕剛玉砂，粒徑為10#粒度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法，其特征在于，所述鐵皮的厚度為0.48mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法，其特征在于，所述中心孔的直徑為棒坯直徑的1/4?1/3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法，其特征在于，所述壓縮空氣的壓力為5?15MPa，噴吹時(shí)間為5?15min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法，其特征在于，所述酸洗液為鹽酸、硫酸或硝酸。
【文檔編號(hào)】C22C14/00GK104209719SQ201410410964
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】王均良 申請(qǐng)人:常熟市佳泰金屬材料有限公司