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厚壁Gr.3钛管轧制的工艺研究

来源:      2019-9-25 9:42:52      点击:
    在苯二甲酸行业压力容器所用的加料预热器中,由于高温(280°C)、高压(8.0MPa)和腐蚀介质等使用环境,要求该领域所用管材必须具有较高的强度、厚度以及良好的耐蚀性能厚壁Gr.3钛管在该应用领域广泛使用。厚壁钛管特别是径厚比大于等于10的厚壁钛管在冷轧轧制过程中极易产生表面缺陷,特别是内表面裂纹和折叠。
    纯钛的力学性能很大程度上取决于间隙元素的含量特别是氧含量。降低氧含量材料塑性好、加工性能较好,但是单纯采用这种方法并没有大面积消除管材的内表面裂纹和折叠等缺陷,而且难以保证管材的强度。因此,必须对厚壁管材在氧含量不同情况下的轧制变形过程做一分析,找出缺陷产生的原因。对于钛材来讲,由于加工硬化的影响,其变形程度与其强度、硬度之间存在着一定关系,所以,研究变形截面上的显微硬度及金相组织,可以间接的显示截面上不同部位的变形程度的大小,从而对轧制过程做以研究分析。低氧管材硬度与变形量之间的关系。管材的径向各层硬度随着e的增大不断变化,虽然曲线上存在多个峰,但是硬度总体上是在逐渐升高,各层曲线上的峰并不总是同时出现,且曲线有交错,说明厚壁管沿径向在轧制过程中变形不均匀;当变形量在7.5%以下时,硬度关系为:Out>Mid>In,查看变形曲线数据,此时断面外径为In>Mid,金属处于减壁开始阶段;当变形量在11.5%~20%时,硬度关系为:In>Out>Mid,管材内外层的硬度比中间层高,显示开坯初始阶段壁厚沿径向的变形不均,管材没有“轧透”。以后随着轧制进行,随着变形量的持续增大、管壁的减薄,管壁硬度沿径向分布的不均度逐渐减小。当e超过38.9%(此时5.61mm,管坯减壁量为2.39mm),管材壁厚沿径向的硬度值已相差不大,说明管壁沿径向的变形分布渐趋均匀。当变形量在15.3%以下时,管材内外层的硬度一直比中间层高;当变形量在11.2%以下时,硬度关系为:Out>Mid>In,金属处在减径变形段也与硬度曲线相互吻合;轧制后期管壁硬度沿径向分布的不均逐渐减小,当e超过34.8%时,管材壁厚沿径向的硬度值已相差不大。当变形量在7.5%以下时,硬度关系为:Out>Mid>In,处于空减径阶段;当变形量在7.5%~10%时,硬度关系为:Out>In>Mid,金属处在减壁变形开始段也与硬度曲线相互吻合;而且,其硬度的峰值几乎同时出现,显示随着变形的进行、壁厚的减小,其变形已逐渐均匀。低氧管材各道次轧制的近外壁与近内壁的显微组织。管材各道次轧制后的近内壁变形纤维组织要比外层细密,硬度曲线中内壁点在轧制过程中的硬度值增量大于外壁点基本一致,这也从侧面反映出厚壁管材在变形过程中的截面上的沿厚度方向变形不均现象因此

    1)从硬度的分布曲线分析,厚壁Gr.3钛管材在变形过程中,沿壁厚方向存在不均匀变形现象,氧含量的增加会使这种不均匀现象更加复杂。在变形率较大(多35%)且氧含量较低的情况下,厚壁管在轧制过程中断面的变形会逐渐趋于均匀。但是当氧含量较高时,管材轧制即使满足大变形率条件,断面上的变形也难以均匀。

    2)厚壁管材在变形过程中,曲线尤其是内孔曲线应平缓,送进量宜小。