一种高压临氢工况用法兰及其热处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高压临氢工况用法兰，法兰组成成份的质量百分比：Ni：11～11.8％、Li：12～12.5％、Si：1.65～1.7％、Al：0.15～0.2％、C：0.26～0.28％、Mn：0.15～0.2%，Na：0.05～0.08%，K：0.22～0.28%，P：0.003～0.005%，Cu：0.7～0.9%，Mg：0.55～0.6%，复合稀土：3.25～3.28%，其余为Fe；该法兰的热处理工艺：步骤（1）：将原料送入锻造炉进行锻造；步骤（2）：将锻造好的法兰毛坯进行热处理；步骤（3）：法兰进行拉伸和冲击试验；步骤（4）：进行100%超声波检测；步骤（5）：进行100%磁粉探伤检查。
【专利说明】—种高压临氢工况用法兰及其热处理工艺【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高压临氢工况用法兰，具体的说是一种高压临氢工况用法兰及其热处理工艺。
【背景技术】
[0002]目前，高压加氢装置是炼油的重点和热点，是利用加氢技术提高质量和效益。装置上的各种临氢零件，由于形状复杂，大多数都是铸钢件。工况特性为临氢、高温、高压，并伴随硫化氢的操作。临氢环境中氢对金属的腐蚀，原子氢和分子氢能部分地与钢中微裂纹或气泡壁上的碳或碳化物反应生成甲烷聚集于微隙中的甲烷空穴(裂纹源)。普通的不锈钢铸件上有较多的微裂纹、气孔、夹渣、非金属夹杂物。不能保证抗氢性能，高压加氢装置系统中的法兰一且泄漏易引发自燃爆炸恶性事故，造成人员和设备的损失，所以急需寻求一种高压临氢工况用法兰。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术的缺点，提出一种高压临氢工况用法兰及其热处理工艺，提高了产品质量，增強了设备抗氢性能，增加法兰的使用寿命，满足临氢、高温、高压特殊工况下安全可靠使用的要求，避免发生生产事故。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方式实现的:一种高压临氢工况用法兰，法 兰组成成份的质量百分比=N1:11~11.8%、L1:12~12.5%、S1:1.65~
1.7%,Al:0.15 ~0.2%、C:0.26 ~0.28%,Mn:0.15 ~0.2%,Na:0.05 ~0.08%,K:0.22 ~
0.28%, P:0.003 ~0.005%, Cu:0.7 ~0.9%, Mg:0.55 ~0.6%,复合稀土:3.25 ~3.28%,其余为Fe和不可避免的杂质；复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:25~28%，Dy:18.5 ~18.8%, Pm:12.3 ~12.5%, Gd:1.2 ~1.5%, Sm:22 ~25%, Nd:8.3 ~8.5% ;其余为Ce和不可避免的杂质，该高压临氢工况用法兰的热处理工艺按以下步骤进行:
步骤(1):将原料送入锻造炉进行锻造，法兰的锻件制造标准不低于III级；控制终锻温度和锻造比，终锻温度> 900°C，锻造比> 3 ；
步骤(2):当材料为碳钢时采用正火进行热处理:将锻造好的法兰毛坯加热至850-9100C，保温30-45min，然后采用第一冷却工序冷却至30_40°C ；当材料为奥氏体不锈钢时采用固溶处理:将不锈钢加热至1100-120(TC，然后采用第二冷却工序冷却至室温；
步骤(3):热处理炉次的法兰先进行拉伸和冲击试验:拉伸试验检测项目:Rm >550MPa，Rp0.2 > 210MPa，A > 40% ;冲击试验检采用夏比摆锤冲击方法检测，拉伸和冲击试验合格后，进入下道工序；
步骤(4):热处理炉次的法兰然后按照JB/T4730标准进行100%超声波检测，检测合格后进入下道工序；
步骤(5):碳素钢及低合金钢按照JB/T4730标准进行100%磁粉探伤检查，探伤检查采用干法+连续法+触头法，检测合格后即为成品。[0005]这样，通过本发明的技术方案，获得高压临氢工况用法兰，该法兰具抗氢性能好，能增加法兰的使用寿命，满足临氢、高温、高压特殊工况下安全可靠使用的要求，避免发生生产事故，节约成本，提高生产效益。
[0006]本发明进一步限定的技术方案是:
前述的高压临氢工况用法兰，法兰组成成份的质量百分比:Ni:11%, Li:12%, Si:
1.65%, Al:0.15%, C:0.26%, Mn:0.15%, Na:0.05%, K:0.22%, P:0.003%, Cu:0.7%, Mg:0.55%，复合稀土:3.25%，其余为Fe和不可避免的杂质；复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:25%, Dy:18.5%, Pm:12.3%, Gd:1.2%, Sm:22%, Nd:8.3% ;其余为 Ce 和不可避免的杂质。
[0007]前述的高压临氢工况用法兰，法兰组成成份的质量百分比:N1:11.5%,Li:
12.3%, Si:1.68%, Al:0.18%、C:0.25%,Mn:0.18%, Na:0.06%, K:0.25%, P:0.004%, Cu:0.8%，Mg:0.58%，复合稀土:3.26%，其余为Fe和不可避免的杂质；复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:26%, Dy:18.6%, Pm:12.4%, Gd:1.3%, Sm:24%, Nd:8.4% ;其余为 Ce 和不可避免的杂质。
[0008]前述的高压 临氢工况用法兰，法兰组成成份的质量百分比:N1:11.8%, Li:
12.5%, Si:1.7%, Al:0.2%, C:0.28%, Mn:0.2%, Na:0.08%, K:0.28%, P:0.005%, Cu:0.9%,Mg:0.6%，复合稀土:3.28%，其余为Fe和不可避免的杂质；复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:28%, Dy:18.8%, Pm:12.5%, Gd:1.5%, Sm:25%, Nd:8.5% ;其余为 Ce 和不可避免的杂质。
[0009]前述的高压临氢工况用法兰的热处理工艺，热处理设备采用罩式炉，采用罩式炉，安全性好，温度均匀，退火周期短，成本低。
[0010]前述的高压临氢工况用法兰的热处理工艺，步骤(5)中当材料为奥氏体不锈钢材料按照JB/T4730标准要求进行100%着色渗透探伤检查，这样，方便快捷，适用于任何材质，成本低。
[0011]前述的高压临氢工况用法兰的热处理工艺，第一冷却工序:先用风冷以10-15°c /S的速度冷却至500-550°C，然后再水冷以20-25°C /S的速度冷却至30_40°C，这样晶粒度更均匀，机械性能更好，而且提高其耐腐蚀性能和抗氢性能。
[0012]前述的高压临氢工况用法兰的热处理工艺，第二冷却工序:先空冷至800-850°C，在水冷以15-25°C /S的速度冷却至450-500°C，然后再风冷以10_18°C /S的速度冷却至室温，这样晶粒度更细，更均匀，机械性能更好，而且提高其耐腐蚀性能和抗氢性能。
[0013]本发明的有益效果是:高压临氢工况用法兰，该法兰具抗氢性能好，能增加法兰的使用寿命，满足临氢、高温、高压特殊工况下安全可靠使用的要求，避免发生生产事故，节约成本，提闻生广效益。
[0014]本发明的用于制造法兰的合金材料中含Ni，其中镍起抗氧化和抗腐蚀作用，在650~1000°C高温下有较高的强度和抗氧化、抗燃气腐蚀能力，甚至可在1000~1100°C温度下长期使用；其中含铜，可提高耐各种酸腐蚀和应力腐蚀的能力；其中含铝，使得合金具有较高的电阻率、较低的电阻率温度系数和良好的耐蚀性，提高合金材料的抗氧化性，耐高
温强度。
[0015]加入的复合稀土元素到合金材料中，能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善合金的加工性能，尤其是镍合金中，可以在很大程度上改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。
【具体实施方式】
[0016]下面对本发明做进一步的详细说明:
实施例1
本实施例提供的一种高压临氢工况用法兰，法兰组成成份的质量百分比:Ni:11%,Li:12%,Si:1.65%,Al:0.15%,C:0.26%,Mn:0.15%,Na:0.05%,K:0.22%, P:0.003%, Cu:0.7%，Mg:0.55%，复合稀土:3.25%，其余为Fe和不可避免的杂质；复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:25%, Dy:18.5%, Pm:12.3%, Gd:1.2%, Sm:22%, Nd:8.3% ;其余为 Ce 和不可避免的杂质；
该高压临氢工况用法兰的热处理工艺按以下步骤进行:
步骤(1):将原料送入锻造炉进行锻造，法兰的锻件制造标准为III级；控制终锻温度和锻造比，终锻温度91 (TC，锻造比4 ;
步骤(2):当材料为碳钢时采用正火进行热处理:将锻造好的法兰毛坯加热至850°C，保温30min，然后先用风冷以10°C /S的速度冷却至500°C，然后再水冷以20°C /S的速度冷却至300C ；
步骤(3):热处理炉次的法兰 先进行拉伸和冲击试验:拉伸试验检测项目:Rm=555MPa，Rp0.2=215MPa, A=42% ;冲击试验检采用夏比摆锤冲击方法检测，拉伸和冲击试验合格后，进入下道工序；
步骤(4):热处理炉次的法兰然后按照JB/T4730标准进行100%超声波检测，检测合格后进入下道工序；
步骤(5):碳素钢及低合金钢按照JB/T4730标准进行100%磁粉探伤检查，探伤检查采用干法+连续法+触头法，检测合格后即为成品。
[0017]实施例2
本实施例提供的一种高压临氢工况用法兰，法兰组成成份的质量百分比:N1:11.5%,Li:12.3%, Si:1.68%,Al:0.18%,C:0.25%,Mn:0.18%, Na:0.06%, K:0.25%, P:0.004%,Cu:0.8%，Mg:0.58%，复合稀土:3.26%，其余为Fe和不可避免的杂质；复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:26%,Dy:18.6%,Pm:12.4%,Gd:1.3%, Sm:24%,Nd:8.4% ;其余为 Ce和不可避免的杂质；
该高压临氢工况用法兰的热处理工艺按以下步骤进行:
步骤(1):将原料送入锻造炉进行锻造，法兰的锻件制造标准不低于III级；控制终锻温度和锻造比，终锻温度920°C，锻造比5 ;
步骤(2):当材料为碳钢时采用正火进行热处理:将锻造好的法兰毛坯加热至910°C，保温45min，然后先用风冷以15°C /S的速度冷却至550°C，然后再水冷以25°C /S的速度冷却至40°C ；
步骤(3):热处理炉次的法兰先进行拉伸和冲击试验:拉伸试验检测项目:Rm=560MPa，Rp0.2=220MPa, A=45% ;冲击试验检采用夏比摆锤冲击方法检测，拉伸和冲击试验合格后，进入下道工序；步骤(4):热处理炉次的法兰然后按照JB/T4730标准进行100%超声波检测，检测合格后进入下道工序；
步骤(5):碳素钢及低合金钢按照JB/T4730标准进行100%磁粉探伤检查，探伤检查采用干法+连续法+触头法，检测合格后即为成品。
[0018]实施例3
本实施例提供的一种高压临氢工况用法兰，法兰组成成份的质量百分比:N1:11.8%,L1:12.5%、S1:1.7%、Al:0.2%,C:0.28%,Mn:0.2%, Na:0.08%, K:0.28%, P:0.005%, Cu:0.9%,Mg:0.6%，复合稀土:3.28%，其余为Fe和不可避免的杂质；复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:28%, Dy:18.8%, Pm:12.5%, Gd:1.5%, Sm:25%, Nd:8.5% ;其余为 Ce 和不可避免的杂质；
该高压临氢工况用法兰的热处理工艺按以下步骤进行:
步骤(1):将原料送入锻造炉进行锻造，法兰的锻件制造标准不低于III级；控制终锻温度和锻造比，终锻温度960°C，锻造比6 ；
步骤(2):当材料为碳钢时采用正火进行热处理:将锻造好的法兰毛坯加热至880°C，保温40min，然后先用风冷以12°C /S的速度冷却至520°C，然后再水冷以22°C /S的速度冷却至32°C ；
步骤(3):热处理炉次的法兰先进行拉伸和冲击试验:拉伸试验检测项目:Rm=570MPa，Rp0.2=230MPa, A=50% ;冲击试验检采用夏比摆锤冲击方法检测，拉伸和冲击试验合格后，进入下道工序；
步骤(4):热处理炉次的法兰然后按照JB/T4730标准进行100%超声波检测，检测合格后进入下道工序；
步骤(5):碳素钢及低合金钢按照JB/T4730标准进行100%磁粉探伤检查，探伤检查采用干法+连续法+触头法，检测合格后即为成品。
[0019]下表为实施例1至3的法兰性能检测结果:
【权利要求】
1.一种高压临氢工况用法兰，其特征在于:所述法兰组成成份的质量百分比:N1:11~11.8 %、L1:12 ~12.5 %、S1:1.65 ~1.7 %、Al:0.15 ~0.2 %、C:0.26 ~0.28%、Mn:0.15 ~0.2%, Na:0.05 ~0.08%, K:0.22 ~0.28%, P:0.003 ~0.005%, Cu:0.7 ~0.9%,Mg:0.55~0.6%，复合稀土:3.25~3.28%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:25~28%, Dy:18.5~18.8%, Pm:12.3~12.5%, Gd:1.2~1.5%, Sm:22~25%, Nd:8.3~8.5% ;其余为Ce和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高压临氢工况用法兰，其特征在于:所述法兰组成成份的质量百分比:Ν?:11%α?:12%, S1:1.65%, Al:0.15%,C:0.26%,Mn:0.15%, Na:0.05%, K:0.22%，P:0.003%, Cu:0.7%，Mg:0.55%，复合稀土:3.25%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:25%, Dy:18.5%，Pm:12.3%，Gd:1.2%，Sm:22%，Nd:8.3% ;其余为Ce和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的高压临氢工况用法兰，其特征在于:所述法兰组成成份的质量百分比:Ni:11.5%, Li:12.3%, S1:1.68%, Al:0.18%, C:0.25%, Mn:0.18%, Na:0.06%, K:0.25%, P:0.004%, Cu:0.8%, Mg:0.58%,复合稀土:3.26%，其余为 Fe 和不可避免的杂质；所述复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:26%, Dy:18.6%，Pm: 12.4%，Gd:1.3%，Sm:24%, Nd:8.4% ;其余为Ce和不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的高压临氢工况用法兰，其特征在于:所述法兰组成成份的质量百分比:Ni:11.8%, Li: 12.5%, S1:1.7%, Al:0.2%, C:0.28%, Mn:0.2%, Na:0.08%,K:0.28%, P:0.005%，Cu:0.9%,Mg:0.6%，复合稀土:3.28%，其余为Fe和不可避免的杂质；所述复合稀土中，按重量百分比包含以下组分:La:28%, Dy:18.8%，Pm:12.5%，Gd:1.5%，Sm:25%，Nd:8.5% ;其余为Ce和不可避免的杂质。
5.一种高压临氢工况用法兰的热处理工艺，其特征在于，该热处理工艺按以下步骤进行: 步骤(1):将原料送入锻造炉进行锻造，所述法兰的锻件制造标准不低于III级；控制终锻温度和锻造比，所述终锻温度> 900°c，所述锻造比> 3 ； 步骤(2):当材料为碳钢时采用正火进行热处理:将锻造好的法兰毛坯加热至850-9100C，保温30-45min，然后采用第一冷却工序冷却至30_40°C ；当材料为奥氏体不锈钢时采用固溶处理:将不锈钢加热至1100-120(TC，然后采用第二冷却工序冷却至室温； 步骤(3):热处理炉次的法兰先进行拉伸和冲击试验:拉伸试验检测项目:Rm >550MPa，Rp0.2 > 210MPa，A > 40% ;冲击试验检采用夏比摆锤冲击方法检测，所述拉伸和冲击试验合格后，进入下道工序； 步骤(4):热处理炉次的法兰然后采用100%超声波检测，检测合格后进入下道工序； 步骤(5):碳素钢及低合金钢采用100%磁粉探伤检查，检测合格后即为成品。
6.根据权利要求5所述的高压临氢工况用法兰的热处理工艺，其特征在于:所述热处理设备采用罩式炉。
7.根据权利要求5所述的高压临氢工况用法兰的热处理工艺，其特征在于:所述步骤(5)中当材料为奥氏体不锈钢材料采用100%着色渗透探伤检查。
8.根据权利要求5所述的高压临氢工况用法兰的热处理工艺，其特征在于:所述第一冷却工序:先用风冷以10-15°C /S的速度冷却至500-550°C，然后再水冷以20_25°C /S的速度冷却至30-40°C。
9.根据权利要求5所述的高压临氢工况用法兰的热处理工艺，其特征在于:所述第二冷却工序:先空冷至800-850°C，在水冷以15-25°C /S的速度冷却至450-500°C，然后再风冷以10-18°C /S 的速度冷却至室温。
【文档编号】C21D9/00GK104032220SQ201410194004
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】李忠云 申请人:无锡市华尔泰机械制造有限公司