CN103014473B - 一种含Ti耐蚀合金密封环的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油化工装置、耐腐蚀管道连接装置，提出一种含Ti耐蚀合金密封环的加工工艺，加工工艺的具体步骤如下：第一步：合金的冶炼，第二步：锻造成型，第三步：粗加工，第四步：热处理；密封环的热处理采用两级加热制度完成；第一级采用电阻式热处理炉将密封环加热至1180±10℃，保温30分钟；第二级：工件炉冷到980±10℃保温60分钟，出炉水冷；第五步：精加工。本发明降低了含Ti耐蚀合金密封环的硬度，实现了含Ti耐蚀合金相同材质法兰和密封环之间的30HB以上的硬度差，并同时保证了密封环的耐腐蚀性能，解决了工程中耐腐蚀环境下的法兰连接结构和抗腐蚀问题。

Description

一种含Ti耐蚀合金密封环的加工工艺

技术领域

本发明属于石油化工装置、耐腐蚀管道连接装置，具体涉及一种含Ti耐蚀合金密封环的加工工艺。

背景技术

法兰连接结构在现代工业中使用非常广泛，法兰使用压力在11Mpa以上时，需要采用金属环垫的密封形式。在法兰上开有梯形密封槽，两个法兰对接，在两个法兰梯形槽中放置金属密封环，靠连接螺栓的压力将金属密封环压变形从而达到密封的目的。为了使密封环变形而法兰本身不变形。法兰连接结构有一个通用的要求：金属密封环的硬度要比法兰本身的硬度低30HB以上，采用奥氏体不锈钢做法兰时，一般采用硬度较低的10#钢或普通的奥氏体不锈钢316L做垫片。

在法兰连接结构使用过程中，密封环也接触介质，必须具有同等的耐腐蚀性能。而在石油化工装置中，腐蚀比较苛刻情况下，要求使用含Ti耐蚀合金材料来做法兰。这种耐蚀合金法兰按一般工艺处理后，法兰硬度在160～170HB之间，法兰和密封环的硬度都在这个范围内，在这种情况下，用于连接结构，存在两个难点：

1、如何针对同种含Ti耐蚀合金获得两种不同的硬度，并且密封环比法兰硬度低30HB以上。

2、在保证密封环与法兰有30HB硬度差的条件下，同时要保证该密封环的耐腐蚀性能不下降。

   在目前的使用中，为了使密封圈的硬度与含Ti耐蚀合金法兰硬度匹配，一般使用316L材质的密封环。

发明内容

本发明的目的是提出一种含Ti耐蚀合金密封环的加工工艺，使其能降低含Ti耐蚀合金密封环的硬度，实现含Ti耐蚀合金相同材质法兰和密封环之间的30HB以上的硬度差，并同时保证密封环的耐腐蚀性能，解决工程中耐腐蚀环境下的法兰连接结构和抗腐蚀问题。

本发明为完成上述发明目的采用如下技术方案：

一种含Ti耐蚀合金密封环的加工工艺，含Ti耐蚀合金的化学成分范围如下（质量百分数）：C：≤0.02%；Si：≤0.35%；Mn：≤0.8%；S≤0.010%；P≤0.025%；Cr：22.0～23.0%；Ni：39.0～40.0%；Mo：2.8～3.2%；Cu：2.0～2.3%；Al：≤0.2%；Ti：0.6～1.2%；N≤0.0080%；O≤0.0050%；余量为金属Fe；加工工艺的具体步骤如下：

第一步：合金的冶炼

采用“真空冶炼+电渣重熔”的工艺冶炼密封环使用的合金钢锭；

第二步：锻造成型

采用自由锻的方式将密封环锻造成型；加热温度：1180±20℃，保温时间大于1小时；终锻温度不低于900℃；

第三步：粗加工

将密封环基本加工到尺寸，单面留1mm左右的加工余量；

第四步：热处理   

密封环的热处理采用两级加热制度完成；第一级采用电阻式热处理炉将密封环加热至1180±10℃，保温30分钟；第二级：工件炉冷到980±10℃保温60分钟，出炉水冷；     

热处理工序中，采用1180±10℃处理降低工件的硬度，保证密封环与法兰的硬度匹配，实现密封性能；采用炉冷方式避免工件通过低温区，并在980±10℃保温进行稳定化处理，保证工件的耐腐蚀性能；

第五步：精加工

密封环精加工成型。

本发明提出的一种含Ti耐蚀合金密封环的加工工艺，采用上述技术方案，降低了含Ti耐蚀合金密封环的硬度，硬度在115～130HB 之间；实现了含Ti耐蚀合金相同材质法兰和密封环之间的30HB以上的硬度差，同批次材料制造的法兰硬度在160～175HB之间，满足了法兰密封的硬度差要求，同时也保证了密封环的耐腐蚀性能；另外还保证了密封环的耐腐蚀性能，解决了工程中耐腐蚀环境下的法兰连接结构和抗腐蚀问题。

具体实施方式

 结合具体实施例对本发明加以说明：

某批次含Ti耐蚀合金其化学成分如下（质量百分数）：C：0.15%；Si：0.30%；Mn：0.7%；S：0.005%；P：0.024%；Cr：22.2%；Ni：39.2%；Mo：2.9%；Cu：2.1%；Al：0.12%；Ti：0.8%；N：0.0075%；O：0.0048%，余量为Fe。

第一步：合金的冶炼

采用“真空冶炼+电渣重熔”工艺冶炼直径为Φ260，重量500kg的电渣锭。采用含Ti耐蚀合金的现有冶炼工艺。合金的冶炼中，采用与含Ti耐蚀合金法兰相同的冶炼工艺，且上述Ti耐蚀合金为目前市场上销售且使用比较普遍的合金材料，上述合金材料的冶炼工艺为成熟的工艺。

第二步：锻造成型

采用2吨自由锻锤进行锻造，工件加热到1170℃，保温时间1.5小时开始锻造。将钢锭锻造为100mm*100mm的四方。采用锯床下料后，在750kg自由锻锤上，将工件锻为一个圆环，规格为：外径210mm，内径170mm，高度23mm。终锻温度920℃；

第三步：粗加工

将密封圈进行粗加工，加工至规格为：外径202mm，内径178mm，高度17mm。

第四步：热处理

采用10kw热处理炉将工件加热至1180±10℃，保温30分钟后，工件炉冷到980±10℃时保温60分钟，出炉水冷。取样进行硬度检测。实际测试硬度为125HB。按照ASTM A262 标准方法Ｅ进行测试。耐腐蚀性能良好。

第五步：精加工

工件精加工成型。

Claims (1)

1.一种含Ti耐蚀合金密封环的加工工艺，含Ti耐蚀合金的化学成分范围如下（质量百分数）：C：≤0.02%；Si：≤0.35%；Mn：≤0.8%；S≤0.010%；P≤0.025%；Cr：22.0～23.0%；Ni：39.0～40.0%；Mo：2.8～3.2%；Cu：2.0～2.3%；Al：≤0.2%；Ti：0.6～1.2%；N≤0.0080%；O≤0.0050%；余量为金属Fe；加工工艺的具体步骤如下：

第一步：合金的冶炼

采用“真空冶炼+电渣重熔”的工艺冶炼密封环使用的合金钢锭；

第二步：锻造成型

采用自由锻的方式将密封环锻造成型；加热温度：1180±20℃，保温时间大于1小时；终锻温度不低于900℃；

第三步：粗加工

将密封环基本加工到尺寸，单面留1mm左右的加工余量；

其特征在于：第四步：热处理；

密封环的热处理采用两级加热制度完成；第一级采用电阻式热处理炉将密封环加热至1180±10℃，保温30分钟；第二级：工件炉冷到980±10℃保温60分钟，出炉水冷；     

第五步：精加工

密封环精加工成型。