高强耐蚀钛合金管材及其制备方法与流程

本发明涉及钛合金，具体涉及一种高强耐蚀钛合金管材及其制备方法。

背景技术：

1、油气开发工程用材料的服役环境包括高温高压，以及高含h2s、co2、s、cl-的流体介质，因此油气管的材质和防护技术面临更严苛的要求。油气管的腐蚀受到多方面影响，如温度、酸碱盐、ph值等。目前油管采用的碳钢和双相不锈钢在耐蚀和酸化要求上都难以满足，而钛合金具有高耐蚀性、优良强韧性和焊接性能，因而在海洋工程装备、油气油田开采等领域逐渐受到更多关注。但普通钛合金的耐蚀性对ph值敏感，当环境ph值小于4或大于12时，钛合金表面致密的钝化膜会加速溶解，导致钛合金耐蚀性下降。除了耐腐蚀性能外，油管的服役环境还要求材质必须具备一定的强度和韧性。因此，开发高强耐蚀钛合金已成为油气运输的迫切需求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种高强耐蚀钛合金管材及其制备方法，以解决油气管道用钛合金的耐腐蚀性能和强度有待提高的问题。

2、根据本发明的一个方面，提出一种高强耐蚀钛合金管材，按质量百分比计，包含：al：4.5～5.5%，mo：0.6～1.5%，zr：0.5～1.0%，ru：0.01～0.03%，ni≥0.9%，ta+ni：1.6～3.5%，n≤0.05%，h≤0.001%，o≤0.2%，其余为ti及不可避免的杂质元素。

3、根据本发明的一个实施例，高强耐蚀钛合金管材的屈服强度≥835mpa，抗拉强度≥885mpa，断面伸长率≥10%；按照nace tm0177测试标准在试验溶液a中施加对应于60%名义屈服强度的应力进行测试，经过720小时后高强耐蚀钛合金管材不发生断裂。

4、根据本发明的另一方面，提出一种如上所述的高强耐蚀钛合金管材的制备方法，包括：

5、经过熔炼得到钛合金铸锭；

6、将铸锭进行开坯和锻造，得到棒坯；

7、将棒坯进行斜轧穿孔、加热后挤压，得到管材；

8、将管材在845～885℃下进行固溶处理；

9、将经过固溶处理的管材在530～570℃下进行时效处理，再经后处理得到高强耐蚀钛合金管材。

10、根据本发明的一个实施例，固溶时间为30～60min；和/或时效时间为3～5h。

11、根据本发明的一个实施例，在真空度≤10-3pa的条件下进行固溶处理和时效处理。

12、根据本发明的一个实施例，熔炼次数为4～6次。

13、根据本发明的一个实施例，开坯温度为1050～1150℃，锻造温度为900～1000℃，锻造次数不少于5火次。

14、根据本发明的一个实施例，挤压前加热温度为920～980℃，保温时间1～3h，挤压变形比为8～10。

15、根据本发明的一个实施例，在进行固溶处理前，对管材进行退火处理，退火温度为750～800℃，保温时间2～4h。

16、根据本发明的一个实施例，后处理包括：对固溶处理后的管材进行矫直、机加工、酸洗。

17、在本发明的技术方案中，通过复合添加ni、ta和ru等耐蚀元素，显著改善钛合金管材在油气等复杂服役环境中的耐蚀性能；通过采用少量的ru，有利于节约成本；通过设计al、mo、zr元素的合理配比，可以提高合金强度和韧性。

技术特征：

1.一种高强耐蚀钛合金管材，其特征在于，按质量百分比计，包含：al：4.5～5.5%，mo：0.6～1.5%，zr：0.5～1.0%，ru：0.01～0.03%，ni≥0.9%，ta+ni：1.6～3.5%，n≤0.05%，h≤0.001%，o≤0.2%，其余为ti及不可避免的杂质元素。

2. 根据权利要求1所述的高强耐蚀钛合金管材，其特征在于，所述高强耐蚀钛合金管材的屈服强度≥835mpa，抗拉强度≥885mpa，断面伸长率≥10%；按照nace tm0177测试标准在试验溶液a中施加对应于60%名义屈服强度的应力进行测试，经过720小时后所述高强耐蚀钛合金管材不发生断裂。

3.一种如权利要求1或2所述的高强耐蚀钛合金管材的制备方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，固溶时间为30～60min；和/或时效时间为3～5h。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在真空度≤10-3pa的条件下进行固溶处理和时效处理。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，熔炼次数为4～6次。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，开坯温度为1050～1150℃，锻造温度为900～1000℃，锻造次数不少于5火次。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，挤压前加热温度为920～980℃，保温时间1～3h，挤压变形比为8～10。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在进行固溶处理前，对管材进行退火处理，退火温度为750～800℃，保温时间2～4h。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述后处理包括：对固溶处理后的管材进行矫直、机加工、酸洗。

技术总结
本发明属于钛合金技术领域，公开了一种高强耐蚀钛合金管材及其制备方法，按质量百分比计，高强耐蚀钛合金管材包含：Al：4.5～5.5%，Mo：0.6～1.5%，Zr：0.5～1.0%，Ru：0.01～0.03%，Ni≥0.9%，Ta+Ni：1.6～3.5%，N≤0.05%，H≤0.001%，O≤0.2%，其余为Ti及不可避免的杂质元素。本发明所公开的钛合金管材具有优异的耐腐蚀性能和良好的强韧性，可适用于油气管道的服役环境。

技术研发人员：李晓煜,肖强,唐敏,刘昕
受保护的技术使用者：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7