CN102501028B - 一种锆弯头的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锆弯头的制造方法，该方法为：一、将锆板材切割成扇形坯料，清理油污和异物，在坯料表面刷涂高温防氧化涂料；二、将冲压模具预热，在模具内表面涂抹石墨粉，将扇形坯料冲压成半环弯头；三、切割掉半环弯头的不规则部分；四、采用白刚玉砂轮修磨焊接坡口，用千叶轮打磨半环弯头内外两侧距离焊接坡口50mm范围内的高温防氧化涂料和焊接坡口，用钢磨头修磨焊接坡口；五、将两个半环弯头对称焊接成弯头；六、对弯头内外表面进行喷砂处理去除防氧化涂层，得到锆弯头。本发明的方法有效防止了锆弯头在制造过程中的氧化及加工硬化问题，压制成形一次完成，冲压件的尺寸与形状精度高，特别适用于大直径且壁厚相对较薄的锆弯头的制造。
Description
技术领域
本发明属于弯头制造技术领域，具体涉及一种锆弯头的制造方法。
背景技术
在石油化工等领域中，各个设备之间物料的传递输送大多由管道完成，弯头做为其主要管件使用非常普遍。随着现代化新工艺不断出现，设备耐蚀性要求的提高，锆做为一种稀有难熔活性金属，使用领域越来越宽广。
锆和钛一样都是活性金属，其优异的耐蚀性在于表面有层致密的氧化膜（ZrO2），在多数情况下膜是稳定健全的，对许多酸、碱等介质腐蚀微乎其微，仅在能同它生成络合离子的氢氟酸或王水中发生腐蚀。锆在还原性强腐蚀环境中比钛有更高的耐蚀性。锆在沸腾条件下对浓度＜70%的硫酸、＜50%的磷酸及全浓度盐酸、硝酸、甲酸、醋酸与碱均有极好的耐蚀性，具有在高温下既耐酸又耐碱的独特属性，成为工业上要求交替接触热浓酸与热浓碱的最佳结构材料。
锆极易吸氢，温度高于300℃时便与氢气发生反应产生氢脆，400℃以上开始与氮气、氧气反应，425℃会严重起皮，540℃生成白色氧化锆，700℃以上吸氧变脆。与钛焊接相比，锆的焊接保护更难，保护气体必须使用99.998%以上的高纯氩，并且锆的散热比钛慢，保护区域更大。锆材及锆焊接接头氧化脆化后，焊缝接头塑性、韧性和耐腐蚀性能显著降低。由于锆在高温下极易氧化，传统的碳钢弯头的制造工艺已不能适用于锆或钛等稀有金属弯头的制造。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种锆弯头的制造方法。该方法有效防止了锆弯头在制造过程中的氧化及加工硬化问题，压制成形一次完成，冲压件的尺寸与形状精度高，特别适用于大直径且壁厚相对较薄的锆弯头的制造。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种锆弯头的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将锆板材切割成扇形坯料，清理扇形坯料表面的油污和异物，然后在清理后的扇形坯料表面刷涂厚度为0.2mm～0.3mm的高温防氧化涂料；
步骤二、将冲压模具预热至180℃～220℃，然后在预热后的模具内表面涂抹厚度为0.05mm～0.2mm的石墨粉，将步骤一中刷涂高温防氧化涂料后的扇形坯料在温度为500℃～550℃的条件下冲压成半环弯头，再将冲压后的半环弯头水冷降温至100℃以下；
步骤三、用等离子切割机切割掉步骤二中所述半环弯头的不规则部分；
步骤四、采用白刚玉砂轮修磨焊接坡口，将切割造成的氧化厚度全部打磨掉，然后用千叶轮打磨半环弯头内外两侧距离焊接坡口50mm范围内的高温防氧化涂料和经白刚玉砂轮修磨后的焊接坡口，最后用钢磨头修磨焊接坡口；
步骤五、将两个步骤四中经修磨后的半环弯头对称焊接成弯头，焊接过程中采用质量纯度为99.998%以上的高纯氩对半环弯头进行保护，焊接过程中控制焊接层间温度不大于60℃；
步骤六、对步骤五中所述弯头内外表面进行喷砂处理去除高温防氧化涂料，得到锆弯头；所述喷砂处理的喷砂级别为Sa2.5级。
上述步骤一中所述高温防氧化涂料为钛合金抗氧化热轧保护涂料KBC-12。
上述步骤三中所述切割过程中用2mm厚的钢板垫在半环弯头内外表面对半环弯头进行保护，防止锆表面的损伤。
本发明制造的锆弯头在应用过程中，可采用常规方法将锆弯头两端多余部分切除，打磨掉瘤渣，并对弯头两端口进行校正，然后按照HG/T3651-1999《钛制对焊无缝管件》标准加工坡口，与其他管件进行焊接连接。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的方法有效防止了锆弯头在制造过程中的氧化及加工硬化问题，压制成形一次完成，冲压件的尺寸与形状精度高，特别适用于大直径且壁厚相对较薄的锆弯头的制造。
2、采用本发明的方法制造的锆弯头内外表面光亮，无氧化，焊缝成型美观，满足了石油化工行业中耐腐蚀性能要求较高的工况条件，提高了管道输送的安全可靠性。
3、本发明的方法同样适用于钛等其他高温易氧化的稀有金属材料弯头的制造。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明制造的锆弯头的结构示意图。
附图标记说明：
1—半环弯头； 2—焊缝。
具体实施方式
实施例1
DN600×10锆弯头的制造：
步骤一、将锆板材切割成扇形坯料，清理扇形坯料表面的油污和异物，然后在清理后的扇形坯料表面刷涂厚度为0.2mm的高温防氧化涂料（钛合金抗氧化热轧保护涂料KBC-12）；
步骤二、将冲压模具预热至200℃，然后在预热后的模具内表面涂抹厚度为0.05mm的石墨粉保证表面光滑，减小冲压过程中半环弯头的划伤，将步骤一中刷涂高温防氧化涂料后的扇形坯料在温度为500℃的条件下冲压成半环弯头1，再将冲压后的半环弯头1水冷降温至100℃以下；水冷冷却速度快，防止了半环弯头1空冷后弹性恢复造成口部尺寸变大的问题，使半环弯头1从模具中容易取出，尺寸满足要求；
步骤三、用等离子切割机切割掉步骤二中所述半环弯头1的不规则部分；切割过程中用2mm厚的钢板垫在半环弯头1内外表面对半环弯头1进行保护，防止锆表面的损伤；
步骤四、采用白刚玉砂轮修磨半环弯头1的焊接坡口，将切割造成的氧化厚度全部打磨掉，然后用千叶轮打磨半环弯头1内外两侧距离焊接坡口50mm范围内的高温防氧化涂料和经白刚玉砂轮修磨后的焊接坡口，最后用钢磨头修磨焊接坡口；
步骤五、将两个步骤四中经修磨后的半环弯头1沿焊缝2对称焊接成弯头，焊接过程中采用质量纯度为99.998%以上的高纯氩对半环弯头1进行保护，焊接过程中控制焊接层间温度不大于60℃；
步骤六、对步骤五中所述弯头内外表面进行喷砂处理去除高温防氧化涂料，得到锆弯头；所述喷砂处理的喷砂级别为Sa2.5级。
本实施例制造的锆弯头内外表面光亮，无氧化，焊缝成型美观，颜色为银白色或金黄色，焊缝经100%RT探伤，符合JB/T4730.2-2005Ⅱ级标准，经100%PT探伤，符合JB/T4730.5-2005Ⅰ级标准，制造的锆弯头满足了石油化工行业中耐腐蚀性能要求较高的工况条件，提高了管道输送的安全可靠性。
实施例2
DN600×10锆弯头的制造：
步骤一、将锆板材切割成扇形坯料，清理扇形坯料表面的油污和异物，然后在清理后的扇形坯料表面刷涂厚度为0.3mm的高温防氧化涂料（钛合金抗氧化热轧保护涂料KBC-12）；
步骤二、将冲压模具预热至220℃，然后在预热后的模具内表面涂抹厚度为0.1mm的石墨粉保证表面光滑，减小冲压过程中半环弯头的划伤，将步骤一中刷涂高温防氧化涂料后的扇形坯料在温度为550℃的条件下冲压成半环弯头1，再将冲压后的半环弯头1水冷降温至100℃以下；水冷冷却速度快，防止了半环弯头1空冷后弹性恢复造成口部尺寸变大的问题，使半环弯头1从模具中容易取出，尺寸满足要求；
步骤三、用等离子切割机切割掉步骤二中所述半环弯头1的不规则部分；切割过程中用2mm厚的钢板垫在半环弯头1内外表面对半环弯头1进行保护，防止锆表面的损伤；
步骤四、采用白刚玉砂轮修磨焊接坡口，将切割造成的氧化厚度全部打磨掉，然后用千叶轮打磨半环弯头1内外两侧距离焊接坡口50mm范围内的高温防氧化涂料和经白刚玉砂轮修磨后的焊接坡口，最后用钢磨头修磨焊接坡口；
步骤五、将两个步骤四中经修磨后的半环弯头1沿焊缝2对称焊接成弯头，焊接过程中采用质量纯度为99.998%以上的高纯氩对半环弯头1进行保护，焊接过程中控制焊接层间温度不大于60℃；
步骤六、对步骤五中所述弯头内外表面进行喷砂处理去除高温防氧化涂料，得到锆弯头；所述喷砂处理的喷砂级别为Sa2.5级。
本实施例制造的锆弯头内外表面光亮，无氧化，焊缝成型美观，颜色为银白色或金黄色，焊缝经100%RT探伤，符合JB/T4730.2-2005Ⅱ级标准，经100%PT探伤，符合JB/T4730.5-2005Ⅰ级标准，制造的锆弯头满足了石油化工行业中耐腐蚀性能要求较高的工况条件，提高了管道输送的安全可靠性。
实施例3
DN400×10锆弯头的制造：
步骤一、将锆板材切割成扇形坯料，清理扇形坯料表面的油污和异物，然后在清理后的扇形坯料表面刷涂厚度为0.25mm的高温防氧化涂料（钛合金抗氧化热轧保护涂料KBC-12）；
步骤二、将冲压模具预热至180℃，然后在预热后的模具内表面涂抹厚度为0.2mm的石墨粉保证表面光滑，减小冲压过程中半环弯头的划伤，将步骤一中刷涂高温防氧化涂料后的扇形坯料在温度为520℃的条件下冲压成半环弯头1，再将冲压后的半环弯头1水冷降温至100℃以下；水冷冷却速度快，防止了半环弯头1空冷后弹性恢复造成口部尺寸变大的问题，使半环弯头1从模具中容易取出，尺寸满足要求；
步骤三、用等离子切割机切割掉步骤二中所述半环弯头1的不规则部分；切割过程中用2mm厚的钢板垫在半环弯头1内外表面对半环弯头1进行保护，防止锆表面的损伤；
步骤四、采用白刚玉砂轮修磨焊接坡口，将切割造成的氧化厚度全部打磨掉，然后用千叶轮打磨半环弯头1内外两侧距离焊接坡口50mm范围内的高温防氧化涂料和经白刚玉砂轮修磨后的焊接坡口，最后用钢磨头修磨焊接坡口；
步骤五、将两个步骤四中经修磨后的半环弯头1沿焊缝对称焊接成弯头，焊接过程中采用质量纯度为99.998%以上的高纯氩对半环弯头1进行保护，焊接过程中控制焊接层间温度不大于60℃；
步骤六、对步骤五中所述弯头内外表面进行喷砂处理去除高温防氧化涂料，得到锆弯头；所述喷砂处理的喷砂级别为Sa2.5级。
本实施例制造的锆弯头内外表面光亮，无氧化，焊缝成型美观，颜色为银白色或金黄色，焊缝经100%RT探伤，符合JB/T4730.2-2005Ⅱ级标准，经100%PT探伤，符合JB/T4730.5-2005Ⅰ级标准，制造的锆弯头满足了石油化工行业中耐腐蚀性能要求较高的工况条件，提高了管道输送的安全可靠性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (3)
1.一种锆弯头的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、将锆板材切割成扇形坯料，清理扇形坯料表面的油污和异物，然后在清理后的扇形坯料表面刷涂厚度为0.2mm～0.3mm的高温防氧化涂料；
步骤二、将冲压模具预热至180℃～220℃，然后在预热后的模具内表面涂抹厚度为0.05mm～0.2mm的石墨粉，将步骤一中刷涂高温防氧化涂料后的扇形坯料在温度为500℃～550℃的条件下冲压成半环弯头（1），再将冲压后的半环弯头（1）水冷降温至100℃以下；
步骤三、用等离子切割机切割掉步骤二中所述半环弯头（1）的不规则部分；
步骤四、采用白刚玉砂轮修磨焊接坡口，将切割造成的氧化厚度全部打磨掉，然后用千叶轮打磨半环弯头（1）内外两侧距离焊接坡口50mm范围内的高温防氧化涂料和经白刚玉砂轮修磨后的焊接坡口，最后用钢磨头修磨焊接坡口；
步骤五、将两个步骤四中经修磨后的半环弯头（1）对称焊接成弯头，焊接过程中采用质量纯度为99.998%以上的高纯氩对半环弯头进行保护，焊接过程中控制焊接层间温度不大于60℃；
步骤六、对步骤五中所述弯头内外表面进行喷砂处理去除高温防氧化涂料，得到锆弯头；所述喷砂处理的喷砂级别为Sa2.5级。
2.根据权利要求1所述的一种锆弯头的制造方法，其特征在于，步骤一中所述高温防氧化涂料为钛合金抗氧化热轧保护涂料KBC-12。
3.根据权利要求1所述的一种锆弯头的制造方法，其特征在于，步骤三中所述切割过程中用2mm厚的钢板垫在半环弯头（1）内外表面对半环弯头（1）进行保护，防止锆表面的损伤。
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