一種錨固法蘭及其製造工藝的製作方法

2023-10-07 19:43:59

專利名稱：一種錨固法蘭及其製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種法蘭及製造工藝，具體的說是一種錨固法蘭及其製造工藝。
背景技術：
法蘭(Flange)，又叫法蘭盤或凸緣盤。法蘭是使管子與管子相互連接的零件，連接於管端；也有用在設備進出口上的法蘭，用於兩個設備之間的連接，如減速機法蘭。法蘭連接或法蘭接頭，是指由法蘭、墊片及螺栓三者相互連接作為一組組合密封結構的可拆連接，管道法蘭係指管道裝置中配管用的法蘭，用在設備上係指設備的進出口法蘭。法蘭上有孔眼，螺栓使兩法蘭緊連。法蘭間用襯墊密封。法蘭分螺紋連接(絲扣連接)法蘭和焊接法蘭和卡夾法蘭。法蘭的材質一般有碳鋼、合金鋼和不鏽鋼；錨固法蘭是遠程管道輸氣(油)工程的關鍵部件，焊裝於輸氣(油)主管道上，並用水泥墩固定，半埋或全埋在地下，以防止由自重、內壓、溫差、管道向與方位變化等綜合作用力引起的管線過量位移。由於錨固法蘭口徑大、內壓高、使用工況惡劣、安全要求較高，因而對工作可靠性要求極高；由於錨固法蘭半埋或全埋在地下，因而對抗腐蝕性能有特別要求。錨固法蘭不僅要求抗拉強度好，屈服強度高，表面粗糙度小，而且要求有很強的抗腐蝕性能；而高現有技術中，由於成分及熱處理工藝的限制，從而導致法蘭抗拉強度不高，高屈服強度不高，表面粗糙度較高，且存在組織疏鬆、氣孔、沙眼等問題，抗腐蝕性能不高，不滿足錨固法蘭的使用要求，或使用壽命較短。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是
如何保證法蘭具有有突出的抗腐蝕性能；`
如何保證法蘭具有高抗拉強度和高屈服強度；
如何保證法蘭具有較小的表面粗糙度，組織更為均勻穩定，極少氣孔及沙眼。本發明解決以上技術問題的技術方案是
一種錨固法蘭，其化學成分的質量百分比為C 0. 25-0. 35%，S1: O. 35-0. 45%，Mn:O.35-0. 55%, N1:2-4%, Cr:7-9%, Nb :0.35-0.55%, Cu:O.55-0. 75%, N:O. 08-0. 09%,Mo: O. 09-0. 11%, Al: O. 4-0. 6%, S :0. 04-0. 06%, T1:0. 05-0. 07%, V :0. 05-0. 07%, B O. 005-0. 007%，鑭系稀土 :9-12%，餘量為 Fe。錨固法蘭的製造工藝，按以下工序進行鋼坯下料-鍛造-鍛尺寸與表面檢查-熱處理-機械粗加工-超聲波檢驗-機械性能試驗-機械精加工至所需形狀與尺寸-清潔塗裝;
熱處理工序採用兩次正火+ —次回火+冷卻，第一次正火溫度大於第二次正火溫度；第一次正火採用分段加熱，第一段加熱溫度為700-750°C，到溫後保溫10-15min，第二段加熱溫度為850-880°C，到溫後保溫35-40min，然後空冷10_15min後進行第二次正火；第二次正火採用分段加熱，第一段加熱溫度為600-650°C加熱，到溫後保溫15-18min，第二段加熱溫度為660-690°C加熱，到溫後保溫20_30min，然後水冷至室溫；回火回火溫度620-640°C，到溫後保溫10-15min，然後進行冷卻；
冷卻採用水冷與空冷結合的方法，先採用水冷以1_3°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至500-5500C，然後空冷至430-460°C，再採用水冷以4_5°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至室溫。以上工序中鋼坯下料、鍛造、鍛尺寸與表面檢查、機械粗加工、超聲波檢驗、機械性能試驗、機械精加工至所需形狀與尺寸和清潔塗裝都使用現有常用工藝。本發明進一步限定的技術方案是
前述的錨固法蘭，鑭系稀土的組分質量百分比為鑭16-19%，鈰20-34%，釤11-13%，釹6-9%，釓13-15%，鐠5-9%，鏑11_13%，其餘鑭系元素3_5%，以上各組分之和為100%。本發明的優點是
本發明通過成分及工藝參數的限定，特別是添加適量的鑭系稀土元素，以及兩次正火+ 一次回火+冷卻的熱處理工序，既避免了碳化物在晶間的析出，同時又防止了熱處理過程的滲碳和滲氮，保證了材料的抗腐蝕性能；兩次正火後使法蘭的帶狀組織等缺陷減輕明顯，組織細化均勻；正火後一次回火，組織更為均勻穩定，且晶粒更細化，使法蘭的抗拉強度、屈服強度、韌性以及低溫衝擊性能得到很大的提高；回火後採用特點的冷卻工藝，防止了熱處理過程的滲碳和滲氮，保證了材料的抗腐蝕性能。本發明第一次正火溫度高於第二次正火溫度，使第二次正火不破壞第一次正火的效果，使組織細化效果更為明顯；正火採取分段加熱，第二段加熱在第一段加熱的基礎上可以減小表面和心部的溫度之差，使法蘭厚度方向組織細小均勻；正火後回火進一步減小表面和心部的溫度之差，從而使 表面至心部性能趨於一致；回火後冷卻，通過水冷與空冷結合的方法，先以較慢的冷卻速度水冷，然後進行空冷，最後再通過較快的水冷冷卻至室溫，不僅可提高法蘭的韌性和獲得較好的綜合力學性能(具體可見後面發明優點部分的力學性能)，而且使組織更為均勻穩定，極少出現氣孔及沙眼，保證了材料的抗腐蝕性能。總之，本發明採取分段加熱，可有效縮短高溫段的加時間，使細化晶粒效果更明顯，並且使厚度方向的組織晶粒度趨於一致；採用兩次正火，且第一次正火溫度較高，可以細化晶粒，同時提高強度和韌性，可以減輕或消除帶狀組織等缺陷，提高法蘭整體衝擊性能；正火後一次回火，組織更為均勻穩定，低溫衝擊性能進一步提高，表面至心部性能趨於一致；冷卻通過水冷與空冷結合，且通過冷卻速度的快慢控制，而且使組織更為均勻穩定，極少出現氣孔及沙眼，且獲得較好的綜合力學性能和抗腐蝕性能。本發明的法蘭經過NSS試驗及ASS試驗,試驗結果均具有較為優異的耐腐蝕性能。本發明的具體性能可見下表
表I本發明與常用的法蘭性能指標對比
權利要求
1.一種錨固法蘭，其特徵在於其化學成分的質量百分比為C :0. 25-0. 35%，S1:O.35-0.45%, Mn:O. 35-0. 55%, N1:2-4%, Cr:7-9%, Nb :0.35-0.55%, Cu:O.55-0. 75%,N:O. 08-0. 09%, Mo:O.09-0. 11%, Al:O.4-0.6%, S :0. 04-0. 06%, T1:0.05-0.07%, VO.05-0. 07%, B 0. 005-0. 007%，鑭系稀土 :9_12%，餘量為 Fe。
2.如權利要求1所述的錨固法蘭，其特徵在於所述鑭系稀土的組分質量百分比為鑭:16-19%,鈰:20-34%,釤:11-13%,釹6_9%，禮:13-15%,鐠5_9%，鏑:11-13%,其餘鑭系元素3-5%，以上各組分之和為100%。
3.如權利要求1或2所述的錨固法蘭，其特徵在於其化學成分的質量百分比為C :0. 25%, S1: O. 35%, Mn: O. 55%, N1: 3%, Cr: 9%, Nb :0. 35%, Cu: O. 55%, N: O. 08%, Mo: O. 09%,Al: O. 6%，S :0. 06%, T1:0. 05%, V :0. 07%, B :0. 005%,鑭系稀土 9%，餘量為 Fe ;所述鑭系稀土的組分質量百分比為-M :16%，鈰34%，釤11%，釹6%，釓14%，鐠5%，鏑11%，其餘鑭系元素3%。
4.如權利要求1或2所述的錨固法蘭，其特徵在於其化學成分的質量百分比為C :0. 35%, S1:O. 45%, Mn:O. 35%, N1:2%, Cr:8%, Nb :0.55%, Cu:O. 75%, N:O. 09%, Mo:O. 11%,Al:O. 4%, S :0. 04%, T1:0. 06%, V :0. 05%, B :0. 007%，鑭系稀土 : 12%，餘量為 Fe ;所述鑭系稀土的組分質量百分比為-M :19%，鈰28%，釤12%，釹8%，釓13%，鐠5%，鏑11%，其餘鑭系元素4%。
5.如權利要求1或2所述的錨固法蘭，其特徵在於其化學成分的質量百分比為C 0. 30%, S1:O. 40%, Mn:O. 45%, N1:4%, Cr:7%, Nb 0.45%, Cu:O. 65%, N:O. 08%, Mo:O. 10%,Al:O. 5%, S :0. 05%, T1:0. 07%, V :0. 06%, B :0. 006%，鑭系稀土 : 10%，餘量為 Fe ;所述鑭系稀土的組分質量百分比為-M :16%，鈰20%，釤13%，釹9%，釓15%，鐠9%，鏑13%，其餘鑭系元素5%。
6.權利要求1或2所述錨固法蘭的製造工藝，按以下工序進行鋼坯下料-鍛造-鍛尺寸與表面檢查-熱處理-機械粗加工-超聲波檢驗-機械性能試驗-機械精加工至所需形狀與尺寸-清潔塗裝；其特徵在於 所述熱處理工序採用兩次正火+ —次回火+冷卻，第一次正火溫度大於第二次正火溫度； 所述第一次正火採用分段加熱，第一段加熱溫度為700-750°C，到溫後保溫10-15min,第二段加熱溫度為850_880°C，到溫後保溫35_40min，然後空冷10_15min後進行第二次正火； 所述第二次正火採用分段加熱，第一段加熱溫度為600-650°C加熱，到溫後保溫15-18min，第二段加熱溫度為660-690°C加熱，到溫後保溫20_30min，然後水冷至室溫； 所述回火回火溫度620-640°C，到溫後保溫10-15min，然後進行冷卻； 所述冷卻採用水冷與空冷結合的方法，先採用水冷以1_3°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至500-550°C，然後空冷至430-460°C，再採用水冷以4_5°C /s的冷卻速率將鋼板水冷至室溫。
全文摘要
本發明是一種錨固法蘭及其製造工藝，其化學成分為C0.25-0.35%，Si:0.35-0.45%，Mn:0.35-0.55%，Ni:2-4%，Cr:7-9%，Nb0.35-0.55%，Cu:0.55-0.75%，N:0.08-0.09%，Mo:0.09-0.11%，Al:0.4-0.6%，S0.04-0.06%，Ti0.05-0.07%，V0.05-0.07%，B0.005-0.007%，鑭系稀土9-12%，餘量為Fe。採用兩次正火+一次回火+冷卻的熱處理工序，兩次正火後使法蘭的帶狀組織等缺陷減輕明顯，組織細化均勻，抗拉強度、屈服強度、韌性以及低溫衝擊性能得到很大的提高。
文檔編號C22C38/54GK103045961SQ20121056122
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者李忠雲 申請人:無錫市華爾泰機械製造有限公司