CN103045961A

CN103045961A - 一种锚固法兰及其制造工艺

Info

Publication number: CN103045961A
Application number: CN2012105612240A
Authority: CN
Inventors: 李忠云
Original assignee: WUXI HUAERTAI MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: WUXI HUAERTAI MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: CN103045961B

Abstract

本发明是一种锚固法兰及其制造工艺，其化学成分为：C：0.25-0.35%，Si:0.35-0.45%，Mn:0.35-0.55%，Ni:2-4%，Cr:7-9%，Nb：0.35-0.55%，Cu:0.55-0.75%，N:0.08-0.09%，Mo:0.09-0.11%，Al:0.4-0.6%，S：0.04-0.06%，Ti：0.05-0.07%，V：0.05-0.07%，B：0.005-0.007%，镧系稀土：9-12%，余量为Fe。采用两次正火+一次回火+冷却的热处理工序，两次正火后使法兰的带状组织等缺陷减轻明显，组织细化均匀，抗拉强度、屈服强度、韧性以及低温冲击性能得到很大的提高。

Description

一种锚固法兰及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种法兰及制造工艺，具体的说是一种锚固法兰及其制造工艺。

背景技术

法兰（Flange），又叫法兰盘或凸缘盘。法兰是使管子与管子相互连接的零件，连接于管端；也有用在设备进出口上的法兰，用于两个设备之间的连接，如减速机法兰。法兰连接或法兰接头，是指由法兰、垫片及螺栓三者相互连接作为一组组合密封结构的可拆连接，管道法兰系指管道装置中配管用的法兰，用在设备上系指设备的进出口法兰。法兰上有孔眼，螺栓使两法兰紧连。法兰间用衬垫密封。法兰分螺纹连接（丝扣连接）法兰和焊接法兰和卡夹法兰。

法兰的材质一般有：碳钢、合金钢和不锈钢；锚固法兰是远程管道输气（油）工程的关键部件，焊装于输气（油）主管道上，并用水泥墩固定，半埋或全埋在地下，以防止由自重、内压、温差、管道向与方位变化等综合作用力引起的管线过量位移。由于锚固法兰口径大、内压高、使用工况恶劣、安全要求较高，因而对工作可靠性要求极高；由于锚固法兰半埋或全埋在地下，因而对抗腐蚀性能有特别要求。锚固法兰不仅要求抗拉强度好，屈服强度高，表面粗糙度小，而且要求有很强的抗腐蚀性能；而高现有技术中，由于成分及热处理工艺的限制，从而导致法兰抗拉强度不高，高屈服强度不高，表面粗糙度较高，且存在组织疏松、气孔、沙眼等问题，抗腐蚀性能不高，不满足锚固法兰的使用要求，或使用寿命较短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

如何保证法兰具有有突出的抗腐蚀性能；

如何保证法兰具有高抗拉强度和高屈服强度；

如何保证法兰具有较小的表面粗糙度，组织更为均匀稳定，极少气孔及沙眼。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种锚固法兰，其化学成分的质量百分比为：C：0.25-0.35%，Si:0.35-0.45%，Mn:0.35-0.55%，Ni:2-4%，Cr:7-9%，Nb：0.35-0.55%，Cu:0.55-0.75%，N:0.08-0.09%，Mo:0.09-0.11%，Al:0.4-0.6%，S：0.04-0.06%，Ti：0.05-0.07%，V：0.05-0.07%，B：0.005-0.007%，镧系稀土：9-12%，余量为Fe。

锚固法兰的制造工艺，按以下工序进行：钢坯下料-锻造-锻尺寸与表面检查-热处理-机械粗加工-超声波检验-机械性能试验-机械精加工至所需形状与尺寸-清洁涂装；

热处理工序采用两次正火+一次回火+冷却，第一次正火温度大于第二次正火温度；

第一次正火：采用分段加热，第一段加热温度为700-750℃，到温后保温10-15min，第二段加热温度为850-880℃，到温后保温35-40min，然后空冷10-15min后进行第二次正火；

第二次正火：采用分段加热，第一段加热温度为600-650℃加热，到温后保温15-18min，第二段加热温度为660-690℃加热，到温后保温20-30min，然后水冷至室温；

回火：回火温度620-640℃，到温后保温10-15min，然后进行冷却；

冷却采用水冷与空冷结合的方法，先采用水冷以1-3℃/s的冷却速率将钢板水冷至500-550℃，然后空冷至430-460℃，再采用水冷以4-5℃/s的冷却速率将钢板水冷至室温。

以上工序中：钢坯下料、锻造、锻尺寸与表面检查、机械粗加工、超声波检验、机械性能试验、机械精加工至所需形状与尺寸和清洁涂装都使用现有常用工艺。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的锚固法兰，镧系稀土的组分质量百分比为：镧：16-19%，铈：20-34%，钐：11-13%，钕：6-9%，钆：13-15%，镨：5-9%，镝：11-13%，其余镧系元素：3-5%，以上各组分之和为100%。

本发明的优点是：

本发明通过成分及工艺参数的限定，特别是添加适量的镧系稀土元素，以及两次正火+一次回火+冷却的热处理工序，既避免了碳化物在晶间的析出，同时又防止了热处理过程的渗碳和渗氮，保证了材料的抗腐蚀性能；两次正火后使法兰的带状组织等缺陷减轻明显，组织细化均匀；正火后一次回火，组织更为均匀稳定，且晶粒更细化，使法兰的抗拉强度、屈服强度、韧性以及低温冲击性能得到很大的提高；回火后采用特点的冷却工艺，防止了热处理过程的渗碳和渗氮，保证了材料的抗腐蚀性能。

本发明第一次正火温度高于第二次正火温度，使第二次正火不破坏第一次正火的效果，使组织细化效果更为明显；正火采取分段加热，第二段加热在第一段加热的基础上可以减小表面和心部的温度之差，使法兰厚度方向组织细小均匀；正火后回火进一步减小表面和心部的温度之差，从而使表面至心部性能趋于一致；回火后冷却，通过水冷与空冷结合的方法，先以较慢的冷却速度水冷，然后进行空冷，最后再通过较快的水冷冷却至室温，不仅可提高法兰的韧性和获得较好的综合力学性能（具体可见后面发明优点部分的力学性能），而且使组织更为均匀稳定，极少出现气孔及沙眼，保证了材料的抗腐蚀性能。

总之，本发明采取分段加热，可有效缩短高温段的加时间，使细化晶粒效果更明显，并且使厚度方向的组织晶粒度趋于一致；采用两次正火，且第一次正火温度较高，可以细化晶粒，同时提高强度和韧性，可以减轻或消除带状组织等缺陷，提高法兰整体冲击性能；正火后一次回火，组织更为均匀稳定，低温冲击性能进一步提高，表面至心部性能趋于一致；冷却通过水冷与空冷结合，且通过冷却速度的快慢控制，而且使组织更为均匀稳定，极少出现气孔及沙眼，且获得较好的综合力学性能和抗腐蚀性能。本发明的法兰经过NSS试验及ASS试验，试验结果均具有较为优异的耐腐蚀性能。

本发明的具体性能可见下表：

表1 本发明与常用的法兰性能指标对比

具体实施方式

实施例1

本实施例的锚固法兰，其化学成分的质量百分比为：C：0.25%，Si:0.35%，Mn:0.55%，Ni:3%，Cr:9%，Nb：0.35%，Cu:0.55%，N:0.08%，Mo:0.09%，Al:0.6%，S：0.06%，Ti：0.05%，V：0.07%，B：0.005%，镧系稀土：9%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：16%，铈：34%，钐：11%，钕：6%，钆：14%，镨：5%，镝：11%，其余镧系元素：3%。

本实施例锚固法兰的制造工艺，按以下工序进行：钢坯下料-锻造-锻尺寸与表面检查-热处理-机械粗加工-超声波检验-机械性能试验-机械精加工至所需形状与尺寸-清洁涂装；其中，钢坯下料、锻造、锻尺寸与表面检查、机械粗加工、超声波检验、机械性能试验、机械精加工至所需形状与尺寸和清洁涂装都使用现有常用工艺；

第一次正火：采用分段加热，第一段加热温度为700℃，到温后保温15min，第二段加热温度为850℃，到温后保温40min，然后空冷10min后进行第二次正火；

第二次正火：采用分段加热，第一段加热温度为600℃加热，到温后保温15min，第二段加热温度为660℃加热，到温后保温20min，然后水冷至室温；

回火：回火温度620℃，到温后保温15min；

冷却采用水冷与空冷结合的方法，先采用水冷以1℃/s的冷却速率将钢板水冷至500℃，然后空冷至430℃，再采用水冷以4℃/s的冷却速率将钢板水冷至室温。

实施例2

本实施例的锚固法兰，其化学成分的质量百分比为：C：0.35%，Si:0.45%，Mn:0.35%，Ni:2%，Cr:8%，Nb：0.55%，Cu:0.75%，N:0.09%，Mo:0.11%，Al:0.4%，S：0.04%，Ti：0.06%，V：0.05%，B：0.007%，镧系稀土：12%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：19%，铈：28%，钐：12%，钕：8%，钆：13%，镨：5%，镝：11%，其余镧系元素：4%。

第一次正火：采用分段加热，第一段加热温度为720℃，到温后保温12min，第二段加热温度为860℃，到温后保温37min，然后空冷12min后进行第二次正火；

第二次正火：采用分段加热，第一段加热温度为620℃加热，到温后保温16min，第二段加热温度为670℃加热，到温后保温25min，然后水冷至室温；

回火：回火温度630℃，到温后保温13min；

冷却采用水冷与空冷结合的方法，先采用水冷以2℃/s的冷却速率将钢板水冷至530℃，然后空冷至440℃，再采用水冷以4℃/s的冷却速率将钢板水冷至室温。

实施例3

本实施例的锚固法兰，其化学成分的质量百分比为：C：0.30%，Si:0.40%，Mn:0.45%，Ni:4%，Cr:7%，Nb：0.45%，Cu:0.65%，N:0.08%，Mo:0.10%，Al:0.5%，S：0.05%，Ti：0.07%，V：0.06%，B：0.006%，镧系稀土：10%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：16%，铈：20%，钐：13%，钕：9%，钆：15%，镨：9%，镝：13%，其余镧系元素：5%。

第一次正火：采用分段加热，第一段加热温度为750℃，到温后保温10min，第二段加热温度为880℃，到温后保温35min，然后空冷15min后进行第二次正火；

第二次正火：采用分段加热，第一段加热温度为650℃加热，到温后保温15min，第二段加热温度为690℃加热，到温后保温20min，然后水冷至室温；

回火：回火温度640℃，到温后保温10min；

冷却采用水冷与空冷结合的方法，先采用水冷以3℃/s的冷却速率将钢板水冷至550℃，然后空冷至460℃，再采用水冷以5℃/s的冷却速率将钢板水冷至室温。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种锚固法兰，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.25-0.35%，Si:0.35-0.45%，Mn:0.35-0.55%，Ni:2-4%，Cr:7-9%，Nb：0.35-0.55%，Cu:0.55-0.75%，N:0.08-0.09%，Mo:0.09-0.11%，Al:0.4-0.6%，S：0.04-0.06%，Ti：0.05-0.07%，V：0.05-0.07%，B：0.005-0.007%，镧系稀土：9-12%，余量为Fe。

2.如权利要求1所述的锚固法兰，其特征在于：所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：16-19%，铈：20-34%，钐：11-13%，钕：6-9%，钆：13-15%，镨：5-9%，镝：11-13%，其余镧系元素：3-5%，以上各组分之和为100%。

3.如权利要求1或2所述的锚固法兰，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.25%，Si:0.35%，Mn:0.55%，Ni:3%，Cr:9%，Nb：0.35%，Cu:0.55%，N:0.08%，Mo:0.09%，Al:0.6%，S：0.06%，Ti：0.05%，V：0.07%，B：0.005%，镧系稀土：9%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：16%，铈：34%，钐：11%，钕：6%，钆：14%，镨：5%，镝：11%，其余镧系元素：3%。

4.如权利要求1或2所述的锚固法兰，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.35%，Si:0.45%，Mn:0.35%，Ni:2%，Cr:8%，Nb：0.55%，Cu:0.75%，N:0.09%，Mo:0.11%，Al:0.4%，S：0.04%，Ti：0.06%，V：0.05%，B：0.007%，镧系稀土：12%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：19%，铈：28%，钐：12%，钕：8%，钆：13%，镨：5%，镝：11%，其余镧系元素：4%。

5.如权利要求1或2所述的锚固法兰，其特征在于：其化学成分的质量百分比为：C：0.30%，Si:0.40%，Mn:0.45%，Ni:4%，Cr:7%，Nb：0.45%，Cu:0.65%，N:0.08%，Mo:0.10%，Al:0.5%，S：0.05%，Ti：0.07%，V：0.06%，B：0.006%，镧系稀土：10%，余量为Fe；所述镧系稀土的组分质量百分比为：镧：16%，铈：20%，钐：13%，钕：9%，钆：15%，镨：9%，镝：13%，其余镧系元素：5%。

6.权利要求1或2所述锚固法兰的制造工艺，按以下工序进行：钢坯下料-锻造-锻尺寸与表面检查-热处理-机械粗加工-超声波检验-机械性能试验-机械精加工至所需形状与尺寸-清洁涂装；其特征在于：

所述热处理工序采用两次正火+一次回火+冷却，第一次正火温度大于第二次正火温度；

所述第一次正火：采用分段加热，第一段加热温度为700-750℃，到温后保温10-15min，第二段加热温度为850-880℃，到温后保温35-40min，然后空冷10-15min后进行第二次正火；

所述第二次正火：采用分段加热，第一段加热温度为600-650℃加热，到温后保温15-18min，第二段加热温度为660-690℃加热，到温后保温20-30min，然后水冷至室温；

所述回火：回火温度620-640℃，到温后保温10-15min，然后进行冷却；

所述冷却采用水冷与空冷结合的方法，先采用水冷以1-3℃/s的冷却速率将钢板水冷至500-550℃，然后空冷至430-460℃，再采用水冷以4-5℃/s的冷却速率将钢板水冷至室温。