本發明涉及鎳基難變形合金生產技術領域，具體涉及一種鎳基難變形合金管聯合熱加工方法。

背景技術：

鎳基難變形合金能在高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料；并具有較高的高溫強度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能。鎳基難變形合金為單一奧氏體組織，在各種溫度下具有良好的組織穩定性和使用可靠性，是廣泛應用于航空、航天、石油、化工、艦船的一種重要材料。鎳基難變形合金在很多介質中都表現出極好的耐腐蝕性。在氯化物介質中具有出色的抗點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和侵蝕的性能。具有很好的耐無機酸腐蝕性，如硝酸、磷酸、硫酸、鹽酸等，同時在氧化和還原環境中也具有耐堿和有機酸腐蝕的性能。有效的抗氯離子還原性應力腐蝕開裂。在海水和工業氣體環境中幾乎不產生腐蝕，對海水和鹽溶液具有很高的耐腐蝕性，在高溫時也一樣。在靜態或循環環境中都具有抗碳化和氧化性，并且耐含氯的氣體腐蝕。

由于技術、裝備、研發能力等方面不足，對鎳基難變形合金大口徑薄壁管的生產困難重重，鎳基難變形合金變形抗力大，加工難度大，只有通過熱擠壓開坯，熱擠壓受擠壓機擠壓力和擠壓技術瓶頸限制，擠壓出來的毛管壁厚厚，厚壁擠壓毛管冷軋和擴徑等冷加工無法順利進行。并且加工道次多而繁瑣，中間過程中容易產生橫向裂紋，導致鋼管報廢。目前國內外還未發現鎳基難變形合金新型加工工藝方面專利報道。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種鎳基難變形合金管聯合熱加工方法，本發明通過熱擠壓加穿孔相結合，將鎳基難變形合金毛管壁厚減薄，比擠壓管壁厚薄一倍以上。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：一種鎳基難變形合金管聯合熱加工方法，包括對鎳基難變形合金的坯料依次進行熱擠壓工藝、熱穿孔工藝進行加工；

所述的熱擠壓工藝包括以下具體步驟：

a1，端面加工，沿所述坯料的軸向方向在所述坯料上開始具有喇叭形端口的通孔；

a2，環形爐加熱，使用環形爐將所述坯料加熱至t1溫度并進行保溫；

a3，擴孔，將所述坯料感應升溫至t2溫度后進行擴孔，擴孔完成后將所述坯料感應升溫至t3溫度；

a4，擠壓，使用擠壓機對所述坯料進行擠壓以完成擠壓荒管制作；

所述的熱穿孔工藝包括以下具體步驟：

b1，加熱，將常溫狀態的所述擠壓荒管加熱，控制所述擠壓荒管的出爐溫度小于1140℃；

b2，穿孔，使用轉速為7~50轉/分的鉬頂頭對所述擠壓荒管進行穿孔。

作為本發明的優選，所述的t2溫度以及所述的t3溫度高于所述的t1溫度。

作為本發明的優選，所述b1步驟中，將常溫狀態的所述擠壓荒管加熱至保溫區1040℃~1140℃之間進行保溫，出爐溫度小于1140℃。

作為本發明的優選，所述的t1溫度為950℃~1030℃。

作為本發明的優選，所述的t2溫度以及所述的t3溫度均取值于1150~1210℃之間。

作為本發明的優選，所述的a4步驟與所述的b2步驟中均需用使用玻璃粉作為潤滑劑。

作為本發明的優選，所述的a4步驟結束后對所述擠壓荒管進行超聲波探傷檢測，所述擠壓荒管的刻槽深度5%，分層缺陷按照φ6mm平底孔進行檢測，無超聲報警發生則進入所述b1步驟。

作為本發明的優選，所述的a2步驟中所述坯料的保溫時間至少為1小時。

作為本發明的優選，所述的b2步驟進行前，對所述鉬頂頭進行表面檢測，當所述鉬頂頭損壞時更換所述鉬頂頭后再進行所述b2步驟。

作為本發明的優選，所述表面檢測包括對所述鉬頂頭的長度、截面直徑以及表面褶皺度的檢測，當檢測結果僅為長度縮短時不更換所述鉬頂頭，當檢測結果為表面出現褶皺或截面直徑增大5%以上時必須更換所述鉬頂頭，所述鉬頂頭的更換條件中表面出現褶皺為最高優先級。

綜上所述，本發明具有如下有益效果：

1、本發明通過熱擠壓加穿孔相結合，將鎳基難變形合金毛管壁厚減薄，比擠壓管壁厚薄一倍以上。

2、本發明穿孔后毛管外徑比擠壓管大，更容易后期加工。

3、本發明冷加工道次數量大大減少，在節約成本的同時縮短生產周期。

4、本發明解決了毛管因壁厚厚而導致的冷加工橫向裂紋問題。

附圖說明

圖1是本發明的流程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明實施例包括對鎳基難變形合金的坯料依次進行熱擠壓工藝、熱穿孔工藝進行加工，鎳基難變形合金的坯料的規格為φ204~φ360mm；

熱擠壓工藝包括以下具體步驟：

a1，端面加工，沿坯料的軸向方向在坯料上開始具有喇叭形端口的通孔，通孔為45~80mm左右，有利于后續擴孔處理；

a2，環形爐加熱，使用環形爐將坯料加熱至t1溫度并進行保溫，坯料的保溫時間至少為1小時；

a3，擴孔，將坯料感應升溫至t2溫度后進行擴孔，擴孔完成后將坯料感應升溫至t3溫度，t2溫度以及t3溫度高于t1溫度，t1溫度為950℃~1030℃，t2溫度以及t3溫度均取值于1150~1210℃之間，具體為環形爐加熱溫度在950℃~1030℃之間保溫1小時以上，使坯料內外表受熱均勻，環形爐出料后進感應加熱，感應升溫至1150℃~1210℃，讓坯料內外表受熱均勻，防止內外表溫度不均勻而造成缺陷產生；擴孔至內徑φ98~228mm后進行二次感應加熱，為擠壓做準備，二次感應加熱至1150~1220℃，再進行擠壓，擠壓后規格為外徑:108~280mm，壁厚：12~50mm。；

a4，擠壓，使用4200t或相當類型的擠壓機對坯料進行擠壓以完成擠壓荒管制作，擠壓變形后，組織致密，不至于在穿孔時因為疏松而造成后續穿孔缺陷，a4步驟結束后擠壓荒管應進行100%表面目視檢測。擠壓荒管端部應平直、無毛刺。荒管內外表面不允許有氧化皮、玻璃潤滑劑顆粒及其它雜質，內外表面不允許存在欠酸、過酸、污漬和銹斑等現象。而后對擠壓荒管進行超聲波探傷檢測，擠壓荒管的刻槽深度5%，分層缺陷按照φ6mm平底孔進行檢測，無超聲報警發生則進入b1步驟；

熱穿孔工藝包括以下具體步驟：

b1，加熱，將常溫狀態的擠壓荒管加熱，控制擠壓荒管的出爐溫度小于1140℃，b1步驟中，將常溫狀態的擠壓荒管加熱至保溫區1040℃~1140℃之間進行保溫，出爐溫度小于1140℃。本步驟中特別注意控制保溫區溫度，溫度不能太高，否則晶粒長大后對穿孔造成困難，穿孔出爐溫度不能超過1140℃，否則會造成鋼管內表裂紋及分層等缺陷產生；

b2，穿孔，使用轉速為7~50轉/分的鉬頂頭對擠壓荒管進行穿孔。完成b2步驟后，擠壓荒管成為穿孔毛管，穿孔毛管應進行100%表面目視檢測。穿孔毛管端部應平直、無毛刺。毛管內外表面不允許有氧化皮、裂紋、折疊、結疤、發紋，螺紋等缺陷的存在，內外表面不允許存在欠酸、過酸、污漬和銹斑等現象。穿孔后按astme213對鋼管進行超聲波探傷檢測，樣管刻槽深度5%，分層缺陷按照φ6mm平底孔進行檢測，無超聲報警發生。

本發明實施例中a4步驟與b2步驟中均需用使用玻璃粉作為潤滑劑。玻璃是一種熔體潤滑劑，當玻璃與高溫坯料接觸時，它可以在工具和坯料接觸面間形成液體薄膜，達到隔開兩接觸表面的目的，從而起到潤滑和絕熱的作用。

本發明實施例的b2步驟進行前，對鉬頂頭進行表面檢測，當鉬頂頭損壞時更換鉬頂頭后再進行b2步驟。本發明實施例最重要的就是在擠壓后進行擴孔以使得最后成型管的壁厚邊薄，管壁質地變緊實，所以鉬頂頭的狀態對最終產品的品質至關重要，然而本發明實施例主要針對的是難變形的鎳基合金，將鎳基合金進行穿孔的時候，鎳基合金的管壁質地會持續變密，這也導致形變能力持續下降，使得鉬頂頭的受損率和形變率上升，所以在b2步驟前先對鉬頂頭的狀態進行檢測十分重要，考慮的生產效率，經過研究后發現鉬頂頭的狀態中只需要考慮其與擠壓荒管接觸的表面的狀態即可。表面檢測包括對鉬頂頭的長度、截面直徑以及表面褶皺度的檢測，當檢測結果僅為長度縮短時不更換鉬頂頭，當檢測結果為表面出現褶皺或截面直徑增大5%以上時必須更換鉬頂頭，鉬頂頭的更換條件中表面出現褶皺為最高優先級。對于鉬頂頭的表面狀態主要就是長度發生變化、截面直徑發生變化、表面發生褶皺，這三種狀態中表面發生褶皺會直接在穿孔中對管孔的內壁產生影響產生毛刺，所以這個受損狀態是必須設定為更換條件的最高優先級，然而鉬頂頭的長度發生變化通常均是在穿孔過程中鉬頂頭的長度被壓縮，由于本發明實施例所針對的對象僅僅是鎳基合金，所以會出現只有難變形的鎳基合金才會出現的一個現象，既是鉬頂頭的長度被壓縮，然而由于周圍的鎳基合金本身的性質導致鉬頂頭在徑向方向上要擴大截面直徑的能力減弱，這就使得鉬頂頭的本身的質地在鎳基合金的作用小變密，這個結果對于進行下一次的穿孔加工反而是有好處的，由于鉬頂頭的質地變密，所以鉬頂頭的形變能力也下降，其對鎳基合金的管壁的壓縮能力既是上升的，在這種狀況下只有當鎳基合金的形變能力完全弱于鉬頂頭后，鉬頂頭才會受損，這就使得在實際生產過程中鉬頂頭的更換頻率低于同樣屬于需要更換的部件的導板。本發明實施例中生產用的導板同樣為為易磨損件，穿孔生產期間要勤檢查導板質量，導板磨損嚴重容易造成鋼管穿孔缺陷，需要及時更換新導板。

本發明實施例可以成功生產出鎳基難變形合金毛管，并且毛管已成功制造成168.3*3.4、219.1*3.76等薄壁成品管，綜合性能滿足astm標準要求，并且astmg48a法、g28a法、a262c法腐蝕性能優良；管材尺寸精度高，表面質量好，均滿足采購技術條件要求，冷加工道次少，成本節約且綜合合格率達到較高的水平。

本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其并不是對本發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改，但只要在本發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。