CN103436806A - A694f70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法 - Google Patents

A694f70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法 Download PDF

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谢建昌
饶建红
张政
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Abstract

本发明提供了一种A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法，首先选取特定材质的圆钢坯料，然后将圆钢坯料加热至始锻温度，保温后对坯料进行锻造，锻造过程必须在始、终锻温度范围内进行；在锻造后的法兰盘上预钻螺栓孔；再进行正火、淬火和回火工艺，最后对A694F70锻件进行取样。本发明提供的方法克服了现有技术的不足，满足A694F70芯部取样要求，显著地改善了锻件的强度、韧性和热处理效果，大幅度提高了材料的利用率，改善了法兰整体性能，显著降低了生产成本。

Description

A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法
技术领域
本发明涉及一种A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法，属于法兰锻件生产方法技术领域。
背景技术
目前，A694F70材料是一种低合金高强度碳钢锻件，广泛应用于石油天然气管线管件及法兰。依据ASTM A694标准要求，只需要在法兰延伸段取样满足要求即可；在涉及芯部取样的问题上，该领域研究不多。
传统的法兰在高颈和连接盘部位强度较低，安全性能较差。中国专利201220166100“带有锥形连接部的高颈法兰”中提出通过在高颈和法兰盘之间增加锥形连接部的方法改善连接部位的强度，但其更改了法兰的结构，无法满足用户的实际需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种满足A694F70芯部取样要求、材料利用率高且成本低的法兰锻件的生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法，其特征在于：该方法由以下7个步骤组成：
步骤1：选取圆钢坯料，圆钢坯料所用合金钢的成分及重量百分比为：碳≤0.26％，硅≤0.4％，锰≤1.4％，磷≤0.025％，硫≤0.025％，铬≤0.2％，钼≤0.5％，镍≤0.5％，铜≤0.5％，铝≤0.06％，铌≤0.5％，余量Fe≥95.63％。
步骤2：将圆钢坯料加热至始锻温度1200℃，保温，对坯料进行锻造，终锻温度为800～900℃，锻造过程必须在始、终锻温度范围内进行；
步骤3：在锻造后的法兰盘上预钻螺栓孔；
步骤4：正火工艺
将法兰加热到920～960℃，保温，然后空冷至室温；
步骤5：淬火工艺
将法兰加热到930～960℃，保温，然后将法兰置入水中淬火，待法兰在200℃时取出；
步骤6：回火工艺
将法兰加热到500～600℃，保温，然后空冷至室温；
步骤7：锻件取样
对A694F70锻件进行取样，取样位置分三个方向：切向、径向和轴向。
优选地，所述步骤2中，加热过程温升速率为120～150℃/h。
优选地，所述步骤2中，保温时间为3～5小时。
优选地，所述步骤2中，锻造过程的整体锻造比大于4。
优选地，所述步骤4中，保温时间为4～6小时。
优选地，所述步骤5中，保温时间为3～4小时。
优选地，所述步骤6中，保温时间为5～6小时。
本发明提供的A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法是在A694F70锻件基础上增加Cr、Mo、Ni、Cu、Nb等强韧性元素，显著地改善锻件的强度和韧性；锻造工艺在常规的情况下，加大锻造比，通过适当的工装来锻造成型，大幅度提高材料的利用率，改善法兰整体性能，减少加工量，显著降低生产成本；采用预钻螺栓孔，改善热处理效果，提高A694F70锻件整体力学性能；锻件采用芯部取样，取得了良好的效果。
本发明提供的方法克服了现有技术的不足，满足A694F70芯部取样要求，显著地改善了锻件的强度、韧性和热处理效果，大幅度提高了材料的利用率，改善了法兰整体性能，显著降低了生产成本。
附图说明
图1为法兰芯部取样切线方向和径向测试试样位置示意图；
图2为法兰芯部取样轴向测试试样位置示意图；
图3为颈部芯部回火后组织照片；
图4为T向芯部回火后组织照片。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以几个优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
步骤1：为了更好地成形产品，根据对产品尺寸截面的分析，选取φ600mm圆钢坯料，下料长度为300mm。
圆钢坯料所用合金钢的成分及重量百分比为：碳0.16％，硅0.3％，锰1.3％，磷0.01％，硫0.005％，铬0.12％，钼0.05％，镍0.14％，铜0.3％，铝0.01％，铌0.25％，余量Fe97.36％。
步骤2：选择经过炉温均衡性测试合格的加热炉，将坯料加热至始锻温度，始锻温度为1200℃，保温时间3小时后，采用4T电液锤进行锻造，终锻温度为900℃，锻造过程必须在始、终锻温度范围内进行，整体锻造比5.7。
升温速率在150℃/h，全过程跟踪记录加热过程。
步骤3：预钻螺栓孔
在锻造后的法兰盘上预钻螺栓孔，改善后续热处理效果。
步骤4：正火工艺
锻造后，首先进行正火热处理，将A694F70法兰加热到960℃，保温4小时，然后空冷至室温。主要目的为消除偏析，细化晶粒。
步骤5：淬火工艺
将法兰加热到960℃，保温3小时，然后将法兰置入水中淬火，待法兰在200℃左右时取出。
步骤6：回火工艺
将法兰加热到600℃，保温5小时，然后空冷至室温。
淬火加回火热工艺主要是改善A694F70的综合力学性能。
步骤7：锻件取样
完成热处理后对A694F70锻件进行取样，取样位置分三个方向：切向、径向和轴向。如图1和图2所示，T处表示切线方向测试试样；R处表示径向测试试样；X处表示轴向测试试样。
对制成的法兰进行测试，力学性能测试数据如表1所示，其颈部芯部回火后组织照片如图3所示，其T向芯部回火后组织照片如图4所示。
表1实施例1法兰力学性能测试数据
Figure BDA00003566864700031
Figure BDA00003566864700041
实施例2
步骤1：为了更好地成形产品，根据对产品尺寸截面的分析，选取φ550mm圆钢坯料，下料长度为320mm。
圆钢坯料所用合金钢的成分及重量百分比为：碳0.15％，硅0.28％，锰1.32％，磷0.011％，硫0.006％，铬0.14％，钼0.046％，镍0.15％，铜0.26％，铝0.015％，铌0.26％，余量Fe97.36％。
步骤2：选择经过炉温均衡性测试合格的加热炉，将坯料加热至始锻温度，始锻温度为1200℃，保温时间5小时后，采用4T电液锤进行锻造，终锻温度为800℃，锻造过程必须在始、终锻温度范围内进行，整体锻造比6.2。
升温速率在120℃/h，全过程跟踪记录加热过程。
步骤3：预钻螺栓孔
在锻造后的法兰盘上预钻螺栓孔，改善后续热处理效果。
步骤4：正火工艺
锻造后，首先进行正火热处理，将A694F70法兰加热到920℃，保温6小时，然后空冷至室温。主要目的为消除偏析，细化晶粒。
步骤5：淬火工艺
将法兰加热到930℃，保温4小时，然后将法兰置入水中淬火，待法兰在200℃左右时取出。
步骤6：回火工艺
将法兰加热到500℃，保温6小时，然后空冷至室温。
淬火加回火热工艺主要是改善A694F70的综合力学性能。
步骤7：锻件取样
完成热处理后对A694F70锻件进行取样，取样位置分三个方向：切向、径向和轴向。如图1和图2所示，T处表示切线方向测试试样；R处表示径向测试试样；X处表示轴向测试试样。
对制成的法兰进行测试，力学性能测试数据如表2所示。
表2实施例2法兰力学性能测试数据
Figure BDA00003566864700051
由实例1和实例2的结果可以得出，本发明涉及到的A694F70法兰芯部取样均能满足要求。
本发明是基于用户需求，即“芯部取样满足A694F70的机械性能要求，同时满足焊接性能要求”，在不改变法兰结构的情况下，重新设计了锻件化学成分，同时对现有的锻造工艺和热处理工艺进行了优化。
本发明所涉及的化学成分是在A694F70锻件基础上增加Cr、Mo、Ni、Cu、Nb等强韧性元素，显著地改善锻件的强度和韧性；锻造工艺在常规的情况下，加大锻造比，通过适当的工装来锻造成型，大幅度提高材料的利用率，改善法兰整体性能，减少加工量，显著降低生产成本；采用预钻螺栓孔，改善热处理效果，提高A694F70锻件整体力学性能；锻件采用芯部取样，取得了良好的效果。

Claims (7)

1.一种A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法，其特征在于：该方法由以下7个步骤组成：
步骤1：选取圆钢坯料，圆钢坯料所用合金钢的成分及重量百分比为：碳≤0.26％，硅≤0.4％，锰≤1.4％，磷≤0.025％，硫≤0.025％，铬≤0.2％，钼≤0.5％，镍≤0.5％，铜≤0.5％，铝≤0.06％，铌≤0.5％，余量Fe≥95.63％。
步骤2：将圆钢坯料加热至始锻温度1200℃，保温，对坯料进行锻造，终锻温度为800～900℃，锻造过程必须在始、终锻温度范围内进行；
步骤3：在锻造后的法兰盘上预钻螺栓孔；
步骤4：正火工艺
将法兰加热到920～960℃，保温，然后空冷至室温；
步骤5：淬火工艺
将法兰加热到930～960℃，保温，然后将法兰置入水中淬火，待法兰在200℃时取出；
步骤6：回火工艺
将法兰加热到500～600℃，保温，然后空冷至室温；
步骤7：锻件取样
对A694F70锻件进行取样，取样位置分三个方向：切向、径向和轴向。
2.如权利要求1所述的一种A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法，其特征在于：所述步骤2中，加热过程温升速率为120～150℃/s。
3.如权利要求1所述的一种A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法，其特征在于：所述步骤2中，保温时间为3～5小时。
4.如权利要求1所述的一种A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法，其特征在于：所述步骤2中，锻造过程的整体锻造比大于4。
5.如权利要求1所述的一种A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法，其特征在于：所述步骤4中，保温时间为4～6小时。
6.如权利要求1所述的一种A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法，其特征在于：所述步骤5中，保温时间为3～4小时。
7.如权利要求1所述的一种A694F70高屈服值芯部取样法兰锻件的生产方法，其特征在于：所述步骤6中，保温时间为5～6小时。
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