专利名称：钛及钛合金多头螺旋管加工方法
技术领域：
本发明涉及一种金属管的加工方法，具体地说，涉及一种钛及钛合金多头螺旋管
加工方法。
背景技术：
改革开放30多年来，中国钛及钛合金板、管、棒、丝及锻件(环、饼坯)市场从无到 有、从小到大、从总量快速扩张到结构明显升级，逐步形成了有中国特色的多样化、多层次 的消费市场。 钛及钛合金板、管、棒、丝及锻件(环、饼坯)市场规模比改革初期扩大了几倍乃至 几十倍，其发展成就令世人瞩目。 通常钛在氧化性和中性介质中具有良好的耐蚀性，在海水、湿氯气和氯化物溶液 中的耐蚀性能更为优异。比强度(抗拉强度/密度)高，抗拉强度可达100 140kgf/mm2， 而密度仅为钢的60%。中温强度好，使用温度比铝合金高几百度，低温性能好，间隙元素极 低的钛合金，如TA7，在-253t:下还能保持一定的塑性。弹性模量低，热导率小，无铁磁性。 在中等温度下仍能保持所要求的强度，可在450 50(TC的温度下长期工作。耐蚀性好，在 大气中钛表面立即形成一层均匀致密的氧化膜，有抵抗多种介质侵蚀的能力。
因而，钛及钛合金管由于具有质量轻、强度高、灵敏度高和耐腐蚀性强等优点，应 用越来越广泛。 钛及钛合金管在换热系统上的使用，不但可以弥补其它金属管耐腐蚀性差的不 足，还可以间接地改善换热系统的换热效率。如前所述，优良的防腐蚀特性能够使钛及钛合 金换热管做成壁厚为0. 3-0. 6mm的薄壁管，这样，既能提高换热能力又能减少换热器的重 量和体积。高抗腐蚀能力还大大延长了换热器的使用寿命，降低了维修费用。除此而外，钛 离子不易流失，所以可充分利用这种非磁性特点，用做制药及食品行业中的换热器，钛的光 滑表面使其与蒸汽的换热方式为滴状冷凝，减少了热阻，而且，表明不结垢也可减少热阻， 使钛及钛合金管的换热性能显著提高。 然而，无论是铜、铝或不锈钢光管还是钛及钛合金光管均存在传热面积小、换热效 率低、残渣易沉积等缺陷。 因而，为了克服光管的缺陷，螺旋管得到了越来越广泛的应用。螺旋管就是换热管
经轧制或用其它加工方法在其内外表面形成螺旋纹的一种高效换热管。 流体在管内流动时受内螺旋纹的阻碍和引导，流体受阻碍和引导的部分只有顺螺
旋纹旋转；另一部分流体由螺旋纹外沿轴向流动。内螺旋纹的凸起使顺螺旋纹旋转的流体
冲击螺旋纹外沿轴向流动的流体。前一种作用有利于减薄流体边界层；后一种作用使螺旋
纹外沿轴向流动的流体发生热交换，另外热交换的面积与流程大于原来的换热管的换热面
积与流程，因而可以加快壁面至流体主体的热量传递。两种作用综合作用的结果，使管内换
热效果得到加强。 管外对介质的强化作用一方面体现在外螺纹增加了换热面积；另一方面是由于壳程介质流经外螺纹管表面时，外螺纹对层流边层产生扰动作用，减薄了边界层的厚度。而且 表面形成的湍流也较光管强，进一步减薄边界层厚度。综合作用的结果，使该管型具有较高 的换热能力。当这种管型用于蒸发时，可以增加单位表面上气泡形成的数量，提高沸腾传热 能力；当用于冷凝时，外螺纹十分有利于管下端冷凝液的滴落，使液膜减薄，热阻进一步减 少，提高冷凝传热效率。 螺纹管换热器，是一种强化传热的高效换热器，其结构与浮头式换热器、固定管板 式换热器和U型管式换热器基本相同，所不同的是管束中的管由以扩展表面强化传热的螺 纹管所替代，可与拆流杆、外导流筒、新结构高效换热器组合，是目前强化传热管用量最大， 推广较好，使用场合多的强化传热元件。螺纹管换热器优点为1、总传热系数可提高30% 以上；2、具有良好的抗腐蚀性能；3、具有良好的抗垢性能；4、强化冷凝效果显著；6、特别适 用于重油系统传热；7、适合于各种无相变传热。 但是，钛及钛合金管加工成螺旋管因存在着加工工艺要求高、加工成本高等方面 的困难，还没有见诸报道。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种钛及钛合金多
头螺旋管加工方法，它加工工艺独特，制造的钛及钛合金多头螺旋管应用于换热器盘管中，
与光管盘制的换热器盘管相比，由于其独特的表面结构和管内流通的紊流效应，具有传热
面积大、换热效率高、残渣不易沉积以及耐腐蚀性能好等优点。提高了换热盘管的使用寿
命，拓宽了换热盘管的应用范围，可广泛地应用于家电、化工、石油或海洋等领域。 为解决上述问题，本发明采用如下技术方案 本发明一种钛及钛合金多头螺旋管加工方法，所述加工方法包括下列步骤 1)、将钛及钛合金材料冷加工成光管将钛及钛合金材料在720-80(TC的温度下、
经O. 5-2小时的真空热处理，冷却至室温，在150-60(TC的温度下精轧得到光管； 2)、将钛及钛合金光管加工成多头螺旋管将轧制后的光管在300 40(TC的温度
下、经0. 5-1小时的真空热处理内退火消除应力，然后在多头冷挤压机上挤压成钛及钛合
金多头螺旋管。 所述多头螺旋管上的螺旋为3-12头螺旋。 本发明可以进一步将钛及钛合金多头螺旋管在盘管机上加热到100-20(TC盘成钛 及钛合金多头螺纹换热盘管，盘出速度为10m/min 15m/min。 本发明采用真空热处理工艺，降低钛及钛合金材料的硬度，提高其韧性，改变其组
织结构，细化晶粒度以提高钛及钛合金材料的加工性能，使延伸率在150-200%，可以进行
20-30%变形量或更大变形量的冷加工，由空心管坯到管材的成材率可达90%以上。 在本发明方法只需要较低的处理温度，能耗低。而且用精轧工艺条件下制得的钛
及钛合金多头螺旋管性能可靠，产品的精度高。其抗拉弹性极限强度较大，且其弹性变形能
力为30%以上。 由本发明方法制造的钛及钛合金多头螺旋换热盘管与钛光管盘制的换热器盘管 相比，由于其独特的表面结构和管内流通的紊流效应，具有传热面积大、换热效率高、残渣 不易沉积以及耐腐蚀性能好等优点。提高了换热盘管的使用寿命，拓宽了换热盘管的应用范围，可广泛地应用于家电、化工、石油或海洋等领域。
具体实施例方式
—、将钛及钛合金材料冷加工成光管 1)、将真空二次熔炼的直径为380mm的TB2合金铸锭开坯锻造、热轧，得到TB2轧 棒； 2)、将TB2轧棒用棒材机加工成cp78 80mm光棒，加热至720°C 80(TC，真空热 处理并保温30 120min，冷却至室温后在挤压机上进行冷挤压得到外径为85 88mm的管 坯； 3)、将管坯进行内外抛光、酸洗去除管坯内外表面氧化皮；
4)、进行四道精轧 a、在LG60冷轧管机上经过一个道次开坯冷轧，中间退火温度为450 500°C ;
b、在LG50冷轧管机上经过第二个道次开坯冷轧，中间退火温度为350 400°C ;
c、在LG30冷轧管机上经过第三个道次开坯冷轧，中间退火温度为350 600°C ;
d、在LD15冷轧管机上经过第四个道次开坯冷轧，中间退火温度为150 300°C ;
二、将钛及钛合金光管加工成多头螺旋管 将轧制后的光管在300 40(TC的温度下、经0. 5_1小时的真空热处理内退火消除
应力，然后在多头冷挤压机上挤压成钛及钛合金多头螺旋管。 三、将钛及钛合金多头螺旋管制成盘管 将钛及钛合金多头螺旋管在盘管机上加热到100-20(TC盘成钛及钛合金多头螺纹 换热盘管，盘出速度为10m/min 15m/min。 本发明在原有的光管技术上进行工艺改造，创造了新的适合于制造成钛及钛合金 多头螺旋管的工艺条件，钛及钛合金多头螺旋管制造的换热器盘管，可增加30% _70%的 换热面积。使换热效果比光管的换热效果高l. 5-3倍，减小换热器1/3-2/3的体积。保证 了资源利用率更高。 最后应说明的是显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做 出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引 伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
权利要求
一种钛及钛合金多头螺旋管加工方法，其特征在于所述加工方法包括下列步骤1)、将钛及钛合金材料冷加工成光管将钛及钛合金材料在720-800℃的温度下、经0.5-2小时的真空热处理，冷却至室温，在150-600℃的温度下精轧得到光管；2)、将钛及钛合金光管加工成多头螺旋管将轧制后的光管在300～400℃的温度下、经0.5-1小时的真空热处理内退火消除应力，然后在多头冷挤压机上挤压成钛及钛合金多头螺旋管。
2. 如权利要求1所述的钛及钛合金多头螺旋管加工方法，其特征在于所述多头螺旋 管上的螺旋为3-12头螺旋。
3. 如权利要求1或2所述的钛及钛合金多头螺旋管加工方法，其特征在于将钛及钛 合金多头螺旋管在盘管机上加热到100-20(TC盘成钛及钛合金多头螺纹换热盘管，盘出速 度为10m/min 15m/min。
全文摘要
本发明公开了一种钛及钛合金多头螺旋管加工方法，包括1)将钛及钛合金材料冷加工成光管将钛及钛合金材料在720-800℃的温度下、经0.5-2小时的真空热处理，冷却至室温，在150-600℃的温度下精轧得到光管；2)将钛及钛合金光管加工成多头螺旋管将轧制后的光管在300～400℃的温度下、经0.5-1小时的真空热处理内退火消除应力，然后在多头冷挤压机上挤压成钛及钛合金多头螺旋管。本发明采用真空热处理工艺，降低钛及钛合金材料的硬度，提高其韧性，改变其组织结构，细化晶粒度以提高钛及钛合金材料的加工性能，制造的盘管具有传热面积大、换热效率高、残渣不易沉积以及耐腐蚀性能好等优点。
文档编号C21D9/08GK101780492SQ20101013921
公开日2010年7月21日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者黄钢 申请人:江阴市钛业制管有限公司