一种R6级系泊链末端链节的热处理工艺的制作方法

本发明涉及系泊链的领域，尤其涉及一种r6级系泊链末端链节的热处理工艺。

背景技术：

随着海洋开发和海工行业的发展，市场对系泊链提出了更高的要求。r6级系泊链就是新开发的具有高强度和韧性的系泊链，其抗拉强度≥1110mpa，v型缺口冲击≥58j。由于r6级系泊链具有较大的热处理敏感性，因此在工艺设计或执行工艺时，如果热处理工艺稍有差异，对r6级系泊链性能的影响就很大。由此可见，热处理工艺是r6系泊链制造过程中的关键技术之一。因此必须通过合理的热处理工艺控制r6级系泊链链环的焊缝与母材的强度,使其满足船级社的规范要求，并且能够实现大批量生产。

系泊链热处理是系泊链制造的一个关键过程，一方面要通过热处理来改善焊缝质量，另一方面要通过淬火+高温回火的调质工艺,使材料的强韧性得到最佳的匹配效果，因此合理的热处理工艺制度将直接影响系泊链的使用性能。由于系泊链特殊的使用环境，其长度往往超过1000米。对于这种产品，传统的热处理炉显然无法满足要求，而矿用圆环链通常使用感应加热淬火，但其规格往往不超过直径40mm，而系泊链最小规格也有50mm，常用规格都在90mm左右，因此并不适用。所以系泊链处理应使用立式连续调质炉，通过导轮使链条在炉筒中连续运行以实现加热或保温。

末端链节是系泊链中用于连接普通链环和其他卸扣组件的特殊环组，包括棒料直径为普通链环1.2倍的末端环和棒料直径为普通链环1.1倍的加大环。考虑到其尺寸和普通链环的差异，但又要和普通链环一起热处理，若仅考虑普通环的工艺要求，则容易导致加大环性能不合格，常见情况为强度高而冲击韧性差；反之，若仅考虑末端环的工艺要求，则容易出现普通链环强度过低的情况。因此需要设计一种能够同时兼顾所有链环的热处理工艺。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种r6级系泊链末端链节的热处理工艺，能同时满足普通环，末端环和加大环的性能要求，解决了以上技术问题。

为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：一种r6级系泊链末端链节的热处理工艺，其特征在于：包括以下操作步骤：步骤一，淬火：链条从淬火炉的入口进入，依次经过预热区a、加热区a、保温区a；预热区a使用上升的炉气对链环进行预热使其温度达到300~500℃；然后进入快速加热区a，待温度提升到960-1000℃，然后进入保温区a进行均温一段时间，保温温度设置为920-960℃，保温结束进行冷却；

步骤二：回火：淬火冷却后的链条进入回火炉，依次经过回火炉的预热区b，加热区b及保温区b；链条通过预热区b加热到300℃；然后进入加热区b，将温度提升到600℃；在链条过淬火炉的导轮后的第一个区，温度回落后将温度提高至560-650℃再次加热；然后进入保温区b进行均温一段时间，保温温度设置为600-650℃，保温结束进行冷却。

优选的：所述的链条在淬火炉及回火炉中的中保温时间均设置为170-220min。

优选的：所述的链条在淬火炉及回火炉中的运行速度均设置为0.10-0.16m/min。

本发明的有益效果；一种r6级系泊链末端链节的热处理工艺，对淬火和回火温度进行了控制，从而使该材料及用该材料制造的链环的力学性能得到了很大改善；适当降低了整个链节的运行速度，保证了尺寸较大末端环和加大环也有充足的时间完成组织转变，同时控制了速度下限，防止普通链环性能下降而不合格；本发明操作方便，采用该热处理工艺的r6级系泊链性能稳定，强度高且冲击韧性好，能广泛用于深海钻井平台上的带末端链节的r6级系泊链的批量生产和制造过程中。

附图说明

图1为本发明热处理工艺过程示意图；

图2为本发明链条结构示意图；

图3为本发明普通有档环示意图；

图4为图3的俯视图

图5为本发明加大环示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为本发明末端环示意图；

图8为图7的俯视图；

在图中：1.链条；2.淬火炉；3.预热区a；4.加热区a；5.保温区a；6.回火炉；7.预热区b；8.加热区b；9.保温区b；10.导轮；1-1.普通有挡环；1-2.加大环；1-3.末端环。

具体实施方式

为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明；

在附图中：一种r6级系泊链末端链节的热处理工艺，其特征在于：包括以下操作步骤：步骤一，淬火：链条1从淬火炉2的入口进入，依次经过预热区a3、加热区a4、保温区a5；预热区a3使用上升的炉气对链环1进行预热使其温度达到300~500℃；然后进入快速加热区a4，待温度提升到960-1000℃，然后进入保温区a5进行均温一段时间，保温温度设置为920-960℃，保温结束进行冷却；

步骤二：回火：淬火冷却后的链条1进入回火炉6，依次经过回火炉的预热区b7，加热区b8及保温区b9；链条1通过预热区b7加热到300℃；然后进入加热区b8，将温度提升到600℃；在链条过淬火炉的导轮10后的第一个区，温度回落后将温度提高至560-650℃再次加热；然后进入保温区b9进行均温一段时间，保温温度设置为600-650℃，保温结束进行冷却。

所述的链条1在淬火炉2及回火炉6中的中保温时间均设置为170-220min；所述的链条1在淬火炉2及回火炉6中的运行速度均设置为0.10-0.16m/min。

本发明的具体实施：对于低等级系泊链，一般使用880~920℃的淬火温度即可保证材料充分奥氏体化。对于r6系泊链来说，由于添加了微合金化元素，可以提高淬火温度以进一步提高焊缝强度，使焊缝组织充分均匀化，全面提高系泊链的力学性能。但需要注意的是，由于末端链节的整体保温时间会适当增加，继续保持较高的淬火温度虽然有利于末端环的性能但会造成普通链环晶粒粗大。因此为达到平衡，保证整个r6系泊链末端链节性能都能合格，淬火加热区温度控制在960~1000℃，保温区控制在920~960℃。

由于连续式调质炉低温回火时温度不易稳定，所以一般控制在600℃以上。通常,低等级系泊链回火主要是为了获得回火索氏体，即在降低强度的同时提高材料的韧性，从而获得比较好的强韧性配合。而对于r6系泊链来说，更多的合金元素意味着回火时碳化物的析出更为复杂，性能变化规律也更为复杂。考虑到r6对强韧性匹配的要求，其回火温度上限一般不超过650℃。在同样的回火条件下，末端环到温和保温时间少于普通链环，其强度一般来说更高，但v型缺口冲击相对较低；若过分提高温度，则普通链环强度难以保证。因此为达到平衡，保证整个r6系泊链末端链节性能都能合格，回火加热区温度控制在560~650℃，保温区控制在600~650℃。

为了确保r6系泊链末端链节在热处理时，末端环和加大环有足够的均温时间，组织能够进行充分的转变，需要适当降低链条运行速度。另一放面，由于末端链节中也包括普通链环，因此也不能过度降低链条运行速度，因为这样会导致普通链环的性能下降。因此，综合考虑温度和时间的因素，r6系泊链末端连接的运行速度控制在0.10~0.16m/min。

淬火温度比单纯普通链环热处理的温度略低，主要是考虑到链速的降低，若继续使用较高的问题，普通链环性能难以保证。尽管如此，该温度仍高于r4等普通系泊链，有助于保证末端环焊缝的韧性，达到性能要求。控制链条的运行速度主要是用来保证末端环在淬火保温过程中也能吸收足够的热量，充分实现奥氏体转化。

由于链条在回火炉中路径较长，且顶部导轮区域没有加热元件，因此链条温度在顶部会有所下降，过导轮后的第一个区通常会适当提高温度再次加热；最后进入保温区进行均温，相当于普通室式炉或台车炉的保温。

此回火温度比单纯普通链环热处理的温度略低，理由和淬火类似。而控制链条的运行速度能够实现预期的材料内部组织的转变，增加保温时间从而使末端环和普通链环都能充分回火从而提高链条的综合性能。

实施例1：

使链条1从淬火炉2的入口进入，依次经过预热区a3、加热区a4、保温区a5；链条1的运行速度均设置为0.10m/min；预热区a3使用上升的炉气对链环1进行预热使其温度达到300℃；然后进入快速加热区a4，待温度提升到960℃，然后进入保温区a5进行均温一段时间，保温温度设置为920℃，保温时间设置为170min；保温结束进行冷却；

然后将淬火冷却后的链条1进入回火炉6，依次经过回火炉的预热区b7，加热区b8及保温区b9；链条1的运行速度均设置为0.10m/min；链条1通过预热区b7加热到300℃；然后进入加热区b8，将温度提升到600℃；在链条过淬火炉的导轮10后的第一个区，温度回落后将温度提高至560℃再次加热；然后进入保温区b9进行均温一段时间，保温温度设置为600℃，保温时间设置为170min；保温结束进行冷却。

测定结论：链条经上述调质处理后最终得到的金相组织主要是回火索氏体，普通链环抗拉强度为1141mpa，冲击功环背103j、焊缝86j，末端环抗拉强度为1161mpa，冲击功环背81j、焊缝70j，完全满足对r6级系泊链末端链节整体强韧性的要求。

实施例2：

使链条1从淬火炉2的入口进入，依次经过预热区a3、加热区a4、保温区a5；链条1的运行速度均设置为0.16m/min；预热区a3使用上升的炉气对链环1进行预热使其温度达到500℃；然后进入快速加热区a4，待温度提升到1000℃，然后进入保温区a5进行均温一段时间，保温温度设置为960℃，保温时间设置为220min；保温结束进行冷却；

然后将淬火冷却后的链条1进入回火炉6，依次经过回火炉的预热区b7，加热区b8及保温区b9；链条1的运行速度均设置为0.16m/min；链条1通过预热区b7加热到300℃；然后进入加热区b8，将温度提升到600℃；在链条过淬火炉的导轮10后的第一个区，温度回落后将温度提高至650℃再次加热；然后进入保温区b9进行均温一段时间，保温温度设置为650℃，保温时间设置为220min；保温结束进行冷却。

测定结论：链条经上述调质处理后最终得到的金相组织主要是回火索氏体，普通链环抗拉强度为1141mpa，冲击功环背103j、焊缝86j，末端环抗拉强度为1161mpa，冲击功环背81j、焊缝70j，完全满足对r6级系泊链末端链节整体强韧性的要求。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。