一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法

　　【專利摘要】本發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量百分數的成分：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。本發明的制備方法簡單，容易實現，其通過內鉆孔和一次擠壓成型的方法，使鈦合金管材具備優異的耐腐蝕性性能、良好的力學強度、耐沖擊性能和抗開裂性能，在熱交換器領域具有廣闊的應用前景。

　　【專利說明】一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法

　　【技術領域】

　　[0001]本發明涉及熱交換器管材制備【技術領域】，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】

　　[0002]隨著電站、船舶、制冷行業的發展，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，需要經常停機維修，成本較高；3、機械強度不足，隨著制冷劑運轉壓力的增大，需要不斷加厚銅管的璧厚，不僅大大提高了成本，而且也降低了導熱性能；3、加工性能差，制備工藝復雜。

　　[0003]鈦合金管是利用鈦合金制作的管子，其具有較高的力學性能、優良的沖壓性能和優異的耐腐蝕性能，鈦管對氯化物、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，并可進行各種形式的焊接，焊接接頭強度可達基體金屬強度的90%，且切削加工性能良好。但現有鈦合金鋼管的制備技術復雜，且在使用過程中產生開裂現象，不僅影響其使用壽命，而且對其力學強度和沖擊性能也有較大的負面影響。

　　【發明內容】

　　[0004]本發明主要解決的技術問題是提供一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法，能夠解決現有熱交換器用管材存在的上述問題。

　　[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是: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量百分數的成分: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鉆出一個中心孔；

　　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，保溫時間I?2h ;

　　所述擠壓在擠壓機上進行，擠壓壓力為1000?2000kN ；

　　所述退火工藝在真空退火爐內進行，退火溫度為700?750°C，退火時間為4?6h。

　　[0006]在本發明一個較佳實施例中，所述噴砂的工藝參數為:噴砂壓力2.5MPa，噴砂介質為棕剛玉砂，粒徑為10#粒度。

　　[0007]在本發明一個較佳實施例中，所述鐵皮的厚度為0.48mm。

　　[0008]在本發明一個較佳實施例中，所述中心孔的直徑為棒坯直徑的1/4?1/3。適當直徑的中心孔，適于鐵皮包裹，并通過擠壓使孔徑擴大形成管狀結構。

　　[0009]在本發明一個較佳實施例中，所述壓縮空氣的壓力為5?15MPa，噴吹時間為5?15min。通過壓縮空氣噴吹，去除中空棒坯表面及中心孔內因噴砂而殘存的雜質離子，形成光潔的表面。

　　[0010]在本發明一個較佳實施例中，所述酸洗液為鹽酸、硫酸或硝酸。

　　[0011]本發明的有益效果是:本發明一種熱交換器用鈦合金鋼管的制備方法簡單，操作方便，容易實現，其通過內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異的耐腐蝕性性能的基礎上，具備良好的力學強度、耐沖擊性能和抗開裂性能，其綜合性能優異，在熱交換器領域具有廣闊的應用前景。

　　【具體實施方式】

　　[0012]下面對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。

　　[0013]本發明實施例包括:

　　一種熱交換器用鈦合金鋼管，包括如下質量百分數的成分: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鉆出一個中心孔，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為:噴砂壓力2.5MPa，噴砂介質為棕剛玉砂，粒徑為10#粒度；

　　壓縮空氣噴吹:噴砂后采用W-2.10/5型空氣壓縮機進行噴吹處理，以去除中空棒坯表面及中心孔內因噴砂而殘存的雜質離子，形成光潔的表面；其中，噴吹空氣壓力為5?15MPa,噴吹時間為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進行加熱處理，加熱溫度950?1250°C，保溫時間I?2h ;

　　擠壓:將上述加熱處理后的鈦合金中空棒坯趁熱轉移到擠壓機上進行一次擠壓成型，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上進行矯直處理；

　　退火:將上述擠壓后的鈦合金管材置入真空退火爐內進行退火處理，所述退火溫度為700?750°C，退火時間為4?6h ;

　　整形:采用機械打磨的方式將鈦合金管內外表面打磨得光滑平整，以達到使用要求； 最后，經超聲波探傷檢測后，合格的產品作為成品管材，并進行標記和包裝。

　　[0014]上述方法制備的熱交換器用鈦合金鋼管，具有優異的抗開裂性能和良好的力學強度及沖擊性能，使用壽命在15年以上，是現有熱交換器用管材使用壽命的5倍以上。

　　[0015]以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。

　　【權利要求】

　　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量百分數的成分: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鉆出一個中心孔； 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，保溫時間I?2h ; 所述擠壓在擠壓機上進行，擠壓壓力為1000?2000kN ； 所述退火工藝在真空退火爐內進行，退火溫度為700?750°C，退火時間為4?6h。

　　2.根據權利要求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為:噴砂壓力2.5MPa，噴砂介質為棕剛玉砂，粒徑為10#粒度。

　　3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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，噴吹時間為5?15min。

　　6.根據權利要求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】C22C14/00GK104209719SQ201410410964

　　【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月20日 優先權日:2014年8月20日

　　【發明者】王均良 申請人:常熟市佳泰金屬材料有限公司