CN114959485A - 压力容器法兰及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及法兰生产技术领域，尤其涉及压力容器法兰及其生产工艺，法兰的生产包括以下质量份的原料：化学原料100‑130份和助剂15‑30份，化学原料包括以下质量百分比的组分：碳0.13‑0.2%，硅0.2‑0.6%，锰1.2‑1.6%，磷0.01‑0.03%，硫0.01‑0.03%，铬15.3‑17.6%，铌0.03‑0.06%，铜0.15‑0.25%，镍0.13‑0.27%，钼2‑3%，铝0.2‑0.3%，钛0.03‑0.05%，钴2‑5%，钽0.02‑0.06%，镧系稀土3‑5%，余量为铁，助剂包括质量比为3:1:16的柠檬酸三乙酯、聚丙烯酸钠和改性液，改性液由偏铝酸钠溶液、调节剂、络合剂和抑弧剂配制而成。相比于现有技术，本发明不仅可以提高法兰的表面耐磨性，而且还可以增强其耐酸腐蚀的能力。

Description

压力容器法兰及其生产工艺

技术领域

本发明涉及法兰生产技术领域，尤其涉及压力容器法兰及其生产工艺。

背景技术

压力容器是石油化工、电力、轻工等工业领域中使用最广泛的设备之一，由于工艺要求和设备内件安装、检修的需要，制造、运输的方便，压力容器常需要采用可拆卸的结构。法兰连接便是一个组合件，由一对法兰，数个螺栓、螺母和一个垫片组成。常见的管壳式热交换器、反应釜、塔器、过滤器等通常都设置有容器法兰。

由于压力容器内部介质的存在，意味着法兰需要具备一定的耐腐蚀效果，以避免被容器中的酸性溶液腐蚀，而且，为了减少法兰受外力磨损而使其寿命剪短，其表面耐磨性能也需要有所保障。因此，我们提出了压力容器法兰及其生产工艺用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的压力容器法兰及其生产工艺。

压力容器法兰，包括以下质量份的原料：

化学原料100-130份和助剂15-30份；

所述化学原料包括以下质量百分比的组分：

碳0.13-0.2%，硅0.2-0.6%，锰1.2-1.6%，磷0.01-0.03%，硫0.01-0.03%，铬15.3-17.6%，铌0.03-0.06%，铜0.15-0.25%，镍0.13-0.27%，钼2-3%，铝0.2-0.3%，钛0.03-0.05%，钴2-5%，钽0.02-0.06%，镧系稀土3-5%，余量为铁；

所述助剂包括质量比为3:1:16的柠檬酸三乙酯、聚丙烯酸钠和改性液，改性液由偏铝酸钠溶液、调节剂、络合剂和抑弧剂配制而成。

优选的，所述助剂的质量为化学原料的16-23%。

优选的，所述镧系稀土包括以下质量百分比的组分：

镧20-24%，铈20-25%，钐14-16%，钕14-16%，钆2-4%，镨16-18%，镝5-6%，镥1-3%，以上各组分之和为100%。

优选的，所述所述镧系稀土包括以下质量百分比的组分：镧23%，铈20%，钐15%，钕15，钆3%，镨17%，镝5.5%，镥1.5%。

优选的，所述改性液的具体配制方法为：将调节剂、络合剂和抑弧剂依次加入到偏铝酸钠溶液中，搅拌混匀后，静置，即得改性液。

优选的，所述调节剂为NaOH、络合剂为硼酸，抑弧剂为三乙醇胺，且偏铝酸钠溶液的浓度为80-86%。

优选的，所述偏铝酸钠溶液、调节剂、络合剂和抑弧剂的质量比为23:3:2:2。

压力容器法兰的生产工艺，包括以下步骤：

S1、称取各个化学原料的单质，并将其与柠檬酸三乙酯和聚丙烯酸钠混合，于50-60℃下，以30Hz-40Hz的频率超声振荡45-60分钟后，取出，在10-13cm²/min的氮气气流下干燥20-30分钟后，装入法兰模具中，压制成坯，得法兰坯；

S2、将法兰坯放在烧结炉中，以4-6℃/min速率升温至435±15℃条件下烧结1-2小时，再以6-8℃/min速率升温至735±15℃条件下烧结1-2小时，然后以10-12℃/min速率升温至920±10℃条件下烧结2-3小时，结束后，取出进行空气冷却；

S3、将空冷后的法兰坯在回火炉内以630±10℃的温度烧结1-2小时进行回火；

S4、将回火后的法兰坯送入蒸汽处理炉中，在炉中420-450℃的温度下通入蒸汽60-90分钟；

S5、将法兰坯送入100-120℃溶剂油中冷却1-2小时，取出后再进行空冷；

S6、将S5所得法兰坯浸没在改性液中，接通阳极电流10-12A/dm²，占空比设置为15%，频率250-275Hz，氧化30-45分钟，取出后，干燥，即得成品法兰。

相比于现有技术，本发明的有益效果是：

在本发明中，通过将偏铝酸钠溶液配合调节剂、络合剂以及抑弧剂来制备获得改性液，并将法兰坯浸没在其中进行氧化处理，不仅可以有效地提高法兰的表面耐磨性能，而且还可以增强其耐酸腐蚀的能力。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1：

压力容器法兰，包括以下质量份的原料：化学原料100份和助剂16份；

化学原料包括以下质量百分比的组分：

碳0.13%，硅0.2%，锰1.2%，磷0.01%，硫0.01%，铬15.3%，铌0.03%，铜0.15%，镍0.13%，钼2%，铝0.2%，钛0.03%，钴2%，钽0.02%，镧系稀土3%，余量为铁；

助剂包括质量比为3:1:16的柠檬酸三乙酯、聚丙烯酸钠和改性液。

实施例2：

压力容器法兰，包括以下质量份的原料：化学原料100份和助剂16份；

化学原料包括以下质量百分比的组分：

碳0.165%，硅0.4%，锰1.4%，磷0.02%，硫0.02%，铬16.45%，铌0.045%，铜0.2%，镍0.2%，钼2.5%，铝0.25%，钛0.04%，钴2-5%，钽0.04%，镧系稀土4%，余量为铁；

助剂包括质量比为3:1:16的柠檬酸三乙酯、聚丙烯酸钠和改性液。

实施例3：

压力容器法兰，包括以下质量份的原料：化学原料100份和助剂16份；

化学原料包括以下质量百分比的组分：

碳0.2%，硅0.6%，锰1.6%，磷0.03%，硫0.03%，铬17.6%，铌0.06%，铜0.25%，镍0.27%，钼3%，铝0.3%，钛0.05%，钴5%，钽0.06%，镧系稀土5%，余量为铁；

助剂包括质量比为3:1:16的柠檬酸三乙酯、聚丙烯酸钠和改性液。

在上述实施例1-3中：

①改性液是将调节剂NaOH、络合剂硼酸和抑弧剂三乙醇胺依次加入到浓度为80%的偏铝酸钠溶液中，搅拌混匀后，静置，即得改性液，偏铝酸钠溶液、调节剂、络合剂和抑弧剂的质量比为23:3:2:2。

②镧系稀土包括以下质量百分比的组分：镧23%，铈20%，钐15%，钕15，钆3%，镨17%，镝5.5%，镥1.5%，以上各组分之和为100%。

上述实施例1-3中制备压力容器法兰的生产工艺如下：

S1、称取各个化学原料的单质，并将其与柠檬酸三乙酯和聚丙烯酸钠混合，于55℃下，以30Hz的频率超声振荡45分钟后，取出，在10cm²/min的氮气气流下干燥20分钟后，装入法兰模具中，压制成坯，得法兰坯；

S2、将法兰坯放在烧结炉中，以5℃/min速率升温至435℃条件下烧结1.5小时，再以7℃/min速率升温至735℃条件下烧结1.5小时，然后以11℃/min速率升温至920℃条件下烧结2.5小时，结束后，取出进行空气冷却；

S3、将空冷后的法兰坯在回火炉内以630℃的温度烧结1.5小时进行回火；

S4、将回火后的法兰坯送入蒸汽处理炉中，在炉中435℃的温度下通入蒸汽75分钟；

S5、将法兰坯送入110℃溶剂油中冷却1.5小时，取出后再进行空冷；

S6、将S5所得法兰坯浸没在改性液中，接通阳极电流10A/dm²，占空比设置为15%，频率250Hz，氧化30分钟，取出后，干燥，即得成品法兰。

试验一、对法兰耐磨性能的测定

对比例1：与实施例1相比，不同之处在于，助剂中不含改性液；

对比例2：与实施例2相比，不同之处在于，助剂中不含改性液；

对比例3：与实施例3相比，不同之处在于，助剂中不含改性液；

上述对比例1-3中，助剂中柠檬酸三乙酯和聚丙烯酸钠的质量比为3:1；

上述对比例1-3中制备法兰的生产工艺与实施例1-3的生产工艺一致。

试验方法：

将本发明中实施例1-3和对比例1-3中的法兰与市售法兰进行耐摩擦性能测试，高温摩擦实验在MMU-5G材料端面高温摩擦磨损试验机上进行；

本实验中采用销盘式滑动摩擦磨损试验方法，合金式样尺寸d 4mm×15mm的销试样，对磨盘为直径43mm的GCr15钢，摩擦实验在干摩擦条件下进行，试样法兰分别在100℃、200℃和300℃这3种不同的温度下磨损5min，载荷均为100N。每种试样在正式摩擦之前，先在800目砂纸上预磨5min，以提高试样磨损面与摩擦轮相吻合程度，试样法兰磨损前用丙酮超声波清洗，吹干后用精度为0.01mg的分析天平测量，采用摩擦质量损失描述待测材料的耐磨性能；

试验结果：

由上表试验结果可知：

在每个试验组中，实施例中法兰的质量损失是最小的，其次是市售法兰的摩擦质量损失，相较之下，摩擦质量损失最大的是对比例中的法兰，并且，随着温度的升高，实施例中法兰的摩擦质量损失增加的幅度也是最小的，由此可见，通过添加改性液可以有效地改善法兰的表面耐磨性能。

试验二、对法兰耐腐蚀性能的测定

试验方法：

将本发明中实施例1-3和对比例1-3中的法兰与市售法兰分别浸泡在25℃ 浓度为3.5%的氯化钠溶液中，测试其腐蚀电位；

试验结果：

由上表试验结果可知：

在每个试验组中，与市售法兰相比，腐蚀电位的平均值由高到低依次是实施例＞市售法兰＞对比例，由此可见，实施例中的法兰具有良好的耐酸腐蚀性能，即通过添加改性液也可以有效地改善法兰的耐酸腐蚀性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.压力容器法兰，其特征在于，包括以下质量份的原料：

化学原料100-130份和助剂15-30份；

所述化学原料包括以下质量百分比的组分：

碳0.13-0.2%，硅0.2-0.6%，锰1.2-1.6%，磷0.01-0.03%，硫0.01-0.03%，铬15.3-17.6%，铌0.03-0.06%，铜0.15-0.25%，镍0.13-0.27%，钼2-3%，铝0.2-0.3%，钛0.03-0.05%，钴2-5%，钽0.02-0.06%，镧系稀土3-5%，余量为铁；

所述助剂包括质量比为3:1:16的柠檬酸三乙酯、聚丙烯酸钠和改性液，改性液由偏铝酸钠溶液、调节剂、络合剂和抑弧剂配制而成。

2.根据权利要求1所述的压力容器法兰，其特征在于，所述助剂的质量为化学原料的16-23%。

3.根据权利要求1所述的压力容器法兰，其特征在于，所述镧系稀土包括以下质量百分比的组分：

镧20-24%，铈20-25%，钐14-16%，钕14-16%，钆2-4%，镨16-18%，镝5-6%，镥1-3%，以上各组分之和为100%。

4.根据权利要求3所述的压力容器法兰，其特征在于，所述所述镧系稀土包括以下质量百分比的组分：镧23%，铈20%，钐15%，钕15，钆3%，镨17%，镝5.5%，镥1.5%。

5.根据权利要求1所述的压力容器法兰，其特征在于，所述改性液的具体配制方法为：将调节剂、络合剂和抑弧剂依次加入到偏铝酸钠溶液中，搅拌混匀后，静置，即得改性液。

6.根据权利要求5所述的压力容器法兰，其特征在于，所述调节剂为NaOH、络合剂为硼酸，抑弧剂为三乙醇胺，且偏铝酸钠溶液的浓度为80-86%。

7.根据权利要求6所述的压力容器法兰，其特征在于，所述偏铝酸钠溶液、调节剂、络合剂和抑弧剂的质量比为23:3:2:2。

8.根据权利要求1-7任一所述的压力容器法兰的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1、称取各个化学原料的单质，并将其与柠檬酸三乙酯和聚丙烯酸钠混合，于50-60℃下，以30Hz-40Hz的频率超声振荡45-60分钟后，取出，在10-13cm²/min的氮气气流下干燥20-30分钟后，装入法兰模具中，压制成坯，得法兰坯；

S2、将法兰坯放在烧结炉中，以4-6℃/min速率升温至435±15℃条件下烧结1-2小时，再以6-8℃/min速率升温至735±15℃条件下烧结1-2小时，然后以10-12℃/min速率升温至920±10℃条件下烧结2-3小时，结束后，取出进行空气冷却；

S3、将空冷后的法兰坯在回火炉内以630±10℃的温度烧结1-2小时进行回火；

S4、将回火后的法兰坯送入蒸汽处理炉中，在炉中420-450℃的温度下通入蒸汽60-90分钟；

S5、将法兰坯送入100-120℃溶剂油中冷却1-2小时，取出后再进行空冷；

S6、将S5所得法兰坯浸没在改性液中，接通阳极电流10-12A/dm²，占空比设置为15%，频率250-275Hz，氧化30-45分钟，取出后，干燥，即得成品法兰。