PTA項目鈦管對熱處理及變形量的要求

PTA項目使用的鈦管主要為Gr.2（TA2）純鈦管，這類管材塑性好，冷加工變形量可達80%，但在實際生產過程中，需要根據設備能力狀況選擇合適的變形量進行冷加工，經冷加工的管材真空熱處理后可繼續加工，最終達到GB/T 3625、ASME SB338標準或技術標準要求。研究人員針對PTA項目用Gr.2（TA2）Φ19mm×1.25mm×Lmm純鈦管，依據技術標準要求，制定冷加工工藝，研究軋制變形量及熱處理溫度對管材組織及性能的影響，從而選取合適的變形量及熱處理溫度，為純鈦管材批量化生產獲得穩定的組織和力學性能提供參考。

實驗用原材料為TA2純鈦，化學成分符合產品的技術要求。鑄錠經鍛造、鈦棒坯鉆孔、包套擠壓、除銅酸洗得到冷軋管坯。冷變形采用常規冷軋管機進行多道次軋制，軋制單道次變形量控制在35%～65%，最終得到Φ19mm×1.25mm成品管材，成品管材室溫力學性能應滿足Rm≥400MPa，Rp0.2=290～400MPa，A≥23%， 其余各項檢測要求滿足ASME SB338標準要求。
設計48%、60%兩種變形量進行冷加工，加工后的鈦管材經不同溫度（500、550、600 和700℃）保溫120min真空退火，采用OLYMPUSMPG3顯微鏡觀察縱向顯微組織，WAW-1000拉伸試驗機測試室溫力學性能。試驗結果表明：
（1）冷加工變形量為48%，經500℃熱處理，局部出現少量等軸晶，90%以上為加工態組織，經550℃熱處理，可獲得晶粒尺寸小于5μm的細小等軸晶。冷加工變形量達到60%時，經500℃熱處理，可獲得晶粒尺寸小于5μm的細小等軸晶。
（2）冷加工變形量為48%，熱處理溫度選擇550～600℃。冷加工變形量為60%，熱處理溫度選擇500～600℃，均可獲得滿意的力學性能和顯微組織。
（3）鈦管材經48%、60%變形量冷加工后，采用不同熱處理制度真空退火，由室溫力學性能測試結果可以看出：同一變形量條件下，隨溫度升高，強度降低，塑性增加，當溫度達到700℃時，強度大幅降低，超出標準要求下限。同一熱處理溫度條件下，隨變形量增大，強度降低，塑性增加，然而，熱處理溫度為500℃、48%變形量條件下，屈服強度遠超出標準要求值上限，而60%變形量條件下，各項性能均較好。