CN103173697B - 一种制备双相合金钢罐箱封头的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双相合金钢罐箱封头及其制备工艺，其特征在于所述双相合金钢的组分按照质量百分含量计：含有C：0.030%以下，Si：1.00%以下，Mn：2.00%以下，Cr：21.00-23.00%，Ni：4.50-6.50%，N：0.14-0.20%，Mo：3.00-3.50%，P：0.030%以下，S：0.020%以下，其余Fe及不可避免的杂质。本发明双相合金钢罐箱封头具有在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能、有良好的耐孔蚀性能、具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能、综合力学性能好、可焊性良好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种封头，具体涉及一种制备双相合金钢罐箱封头的工艺。
背景技术
现有的罐箱封头所用的材料多为奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢1913年在德国问世，在不锈钢中一直扮演着最重要的角色，其生产量和使用量约占不锈钢产量及用量的70％。奥氏体不锈钢即指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢，钢中含Cr约18％，Ni8％-10％，C约0.1％时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、硫酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀，此类钢中的含碳量若低于0.03％或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸具有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双相合金钢罐箱封头及其制备工艺。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种制备双相合金钢罐箱封头的工艺，其特征在于包括如下步骤：(1)切圆：根据图纸形状在钢板上画好，使用等离子切割；(2)焊接：将圆片放置于等离子焊机工作平台，焊缝进行点固，然后进行焊接，焊缝单面焊接双面成形；(3)切圆：调整刀距，使用等离子切割；(4)无损探伤：表面处理对焊缝进行检查，打磨处理，直到合格；(5)抛光：将焊缝打磨平滑；(6)冲压：装好相应的模具，圆片至压机工作平台均匀涂抹石墨油进行冲压封头；(7)坡口：根据要求的坡口形式，内、外总高，确定划线高度并确认无误后进行坡口；(8)无损探伤：表面处理对焊缝进行检查，打磨处理，直到合格；(9)酸洗：用硝酸盐对封头进行涂抹，然后用清水冲洗干净；(10)入库。
所述步骤(1)中等离子切割的工艺条件为：空载电压为160-240V，切割电流为185-340A，切割电压为120-145V，气体流量为2100-2800Lh-1，切割速度为20-45m/h。
所述步骤(9)中硝酸盐的pH值为1，质量浓度为15％，硝酸盐的用量为每平方米封头用硝酸盐100ml。
本发明的有益效果：本发明双相合金钢罐箱封头具有在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能、有良好的耐孔蚀性能、具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能、综合力学性能好、可焊性良好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理，可与奥氏体不锈钢或碳钢等异种焊接等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
首先，说明本发明的体系不锈钢热轧钢板的成分限定的理由。
C：0.030％以下
C容易形成Cr碳化物，如果超过0.030％，则焊接时在热影响部形成Cr碳化物，成为晶界腐蚀的原因。因此，将C设为0.030％以下、优选为0.015％以下。进一步要求高耐腐蚀性时，更优选设为0.010％以下。
Si:1.00％以下
如果Si超过1.00％则使韧性降低，因此，将Si设为1.00％以下。优选为0.50％以下。应予说明，由于Si是做为脱氧剂有用的元素，所以优选设为0.05％以上。
Mn：2.00％以下
在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，提高强度，可取代Ni的添加，但对炼制的过程来说，添加过多的Mn会严重侵蚀炉壁。
Cr：21.00-23.00％
为不锈钢主要的添加元素，一般在12％以上，因可生成Cr2O3钝态保护膜，是不锈钢具耐蚀性最大的原因，Cr含量的增加，保护膜的稳定度也相对提升，能耐高温氧化。
Ni：4.50-6.50％
提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
N：0.14-0.20％
氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
Mo：3.00-3.50％
增加Mo可强化钝态膜，有利于耐孔蚀，提高对氯离子的抵抗性；2％以上的Mo可有效改善耐硫酸侵蚀的效益；另一方面亦增加硬化能4、肥粒铁相安定因素。
P：0.030％以下
在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045％，优质钢要求更低些。
S：0.020％以下
硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055％，优质钢要求小于0.040％。在钢中加入0.08-0.20％的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
实施例1
本实施例的双相合金钢板厚度为6mm，宽1800mm，它的化学成分质量百分比为：C：0.027％，Si：0.87％，Mn：1.90％，Cr：21％，Ni：6.00％，N：0.16％，Mo：3.20％，P：0.025％，S：0.015％，其余为Fe及不可避免的杂质。
一种制备双相合金钢罐箱封头的工艺，包括如下步骤：
(1)切圆：根据图纸形状在钢板上画好，调整刀距，使用等离子切割，确认无杂物后进行流转；
(2)焊接：将圆片放置于等离子焊机工作平台，焊缝进行点固，然后进行焊接，焊缝单面焊接双面成形，焊缝不得低于母材；表面不得有裂纹、气孔、弧坑、咬边和夹渣等缺陷，并不得有熔渣和飞溅物。焊缝双面磨平，不得低于母材；
(3)切圆：调整刀距，使用等离子切割；
(4)无损探伤：表面处理对焊缝进行检查，焊缝进行PT检查，如果PT显示不合格则进行返修补焊，合格后拍片，对表面处理情况进行外观检查，如有影响探伤表面要求的，打磨处理，直到合格后划线；
(5)抛光：将焊缝打磨平滑根据板材的表面质量选用合适的砂轮进行抛光；
(6)冲压：装好相应的模具，圆片至压机工作平台均匀涂抹石墨油进行冲压封头；
(7)坡口：根据要求的坡口形式，内、外总高，确定划线高度并确认无误后进行坡口；
(8)无损探伤：表面处理对焊缝进行检查，打磨处理，直到合格；
(9)酸洗：用硝酸盐对封头进行涂抹，然后用清水冲洗干净，硝酸盐的pH值为1，质量浓度为15％，硝酸盐的用量为每平方米封头用硝酸盐100ml；
(10)入库。
等离子切割的工艺条件为：
等离子切割电源，必须具有足够高的空载电压，才能容易引弧和使等离子弧稳定燃烧，空载电压一般为120-600V。而弧柱电压一般为空载电压的一半，提高弧柱电压，能明显增加等离子弧的功率，因而能提高切割速度和切割更大厚度的金属板材，弧柱电压往往通过调节气体流量和加大电极内缩量来达到，但弧柱电压不能超过空载电压的65％，否则会使等离子弧不稳定。本发明选用的空载电压为160-240V。
增加切割电流同样能提高等离子弧的功率，但它受到最大允许电流的限制，否则会使等离子弧柱变粗，割缝宽度增加，电极寿命下降。本发明选用的切割电流为185-340A，切割电压为120-145V。
增加气体流量既能提高弧柱电压，又能增强对弧柱的压缩作用而使等离子弧能量更加集中，喷射力更强，因而可提高切割速度和质量，但气体流量过大，反而会使弧柱变短，损失热量增加，使切割能力减弱，直至使切割过程不能正常进行。本发明选择的气体流量为2100-2800Lh-1。
所谓内缩量是指电极到割嘴端面的距离，合适的距离可以使电弧在割嘴内得到良好的压缩，获得能量集中、温度高的等离子弧而进行有效的切割。距离过大或过小，会使电极严重烧损、割嘴烧坏和切割能力下降。内缩量一般取8-11mm。
割嘴高度是指割嘴端面至被割工件表面的距离。该距离一般为4～10mm。它与电极内缩量一样，距离要合适才能充分发挥等离子弧的切割效率，否则会使切割效率和切割质量下降或使割嘴烧坏。
以上各种因素直接影响等离子弧的压缩效应，也就是影响等离子弧的温度和能量密度，而等离子弧的高温、高能量决定着切割速度，所以以上的各种因素均与切割速度有关。在保证切割质量的前提下，应尽可能的提高切割速度。这不仅提高生产率，而且能减少被割零件的变形量和割缝区的热影响区域。若切割速度不合适，其效果相反，而且会使粘渣增加，切割质量下降。本发明的切割速度选择20-45m/h。
实施例2
本实施例的双相合金钢板厚度为6mm，宽1600mm，它的化学成分质量百分比为：C：0.009％，Si：0.70％，Mn：1.50％，Cr：22.00％，Ni：5.00％，N：0.18％，Mo：3.00％，P：0.022％，S：0.011％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的制备方法如实施例1所述。
实施例3
本实施例的双相合金钢板厚度为10mm，宽1800mm，它的化学成分质量百分比为：C：0.022％，Si：0.56％，Mn：0.45％，Cr：22.5％，Ni：4.67％，N：0.14％，Mo：3.30％，P：0.008％，S：0.014％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的制备方法如实施例1所述。
实施例4
本实施例的双相合金钢板厚度为22mm，宽2000mm，它的化学成分质量百分比为：C：0.025％，Si：0.66％，Mn：1.50％，Cr：21.0％，Ni：5.53％，N：0.19％，Mo：3.25％，P：0.004％，S：0.003％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的制备方法如实施例1所示。
实施例5
本实施例的双相合金钢板厚度为8mm，宽2000mm，它的化学成分质量百分比为：C：0.020％Si：0.50％，Mn：1.50％，Cr：22.3％，Ni：6.21％，N：0.11％，Mo：3.18％，P：0.013％，S：0.012％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的制备方法如实施例1所示。
实施例6
本实施例的双相合金钢板厚度为10mm，宽1600mm，它的化学成分质量百分比为：C：0.005％,Si：0.06％，Mn：1.80％，Cr：21.9％，Ni：6.45％，N：0.20％，Mo：3.35％，P：0.015％，S：0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的制备方法如实施例1所示。
实施例7
本实施例的双相合金钢板厚度为4mm，宽1500mm，它的化学成分质量百分比为：C：0.015％，Si：0.70％，Mn：1.95％，Cr：23.00％，Ni：4.90％，N：0.098％，Mo：3.00％，P：0.024％，S：0.008％，其余为Fe和不可避免的杂质。
本实施例的制备方法如实施例1所示。
本发明的双相合金钢的实施例与304不锈钢力学性能比较见表1。
与304不锈钢的耐点蚀性比较见表2。
| 材料 | 平均失重g/m2·h |
| 实施例一 | 13.2 |
| 实施例二 | 12.8 |
| 实施例三 | 14.1 |
| 实施例四 | 15.7 |
| 实施例五 | 13.9 |
| 实施例六 | 14.6 |
| 实施例七 | 15.2 |
| 304 | 11.6 |
双相合金钢的力学性能比较见表3。
| Rm(Mpa) | 延伸率％ | HBW | HRB | |
| 实施例1 | 670 | 25.9 | 287 | 27.6 |
| 实施例2 | 837 | 26.9 | 283 | 28 |
| 实施例3 | 783 | 26.8 | 279 | 29.7 |
| 实施例4 | 695 | 27.5 | 290 | 30.8 |
| 实施例5 | 725 | 27.1 | 288 | 30.4 |
| 实施例6 | 759 | 26.3 | 287 | 30 |
| 实施例7 | 772 | 25 | 280 | 29 |
Claims (3)
1.一种双相合金钢罐箱封头的制备工艺，其特征在于，所述双相合金的组分按照质量百分含量计：含有C：0.030％以下，Si：1.00％以下，Mn：2.00％以下，Cr：21.00-23.00％，Ni：4.50-6.50％，N：0.14-0.20％，Mo：3.00-3.50％，P：0.030％以下，S：0.020％以下，其余Fe及不可避免的杂质，所述工艺具体包括如下步骤：(1)切圆：根据图纸形状在钢板上画好，使用等离子切割；(2)焊接：将圆片放置于等离子焊机工作平台，焊缝进行点固，然后进行焊接，焊缝单面焊接双面成形；(3)切圆：调整刀距，使用等离子切割；(4)无损探伤：表面处理对焊缝进行检查，打磨处理，直到合格；(5)抛光：将焊缝打磨平滑；(6)冲压：装好相应的模具，圆片至压机工作平台均匀涂抹石墨油进行冲压封头；(7)坡口：根据要求的坡口形式，内、外总高，确定划线高度并确认无误后进行坡口；(8)无损探伤：表面处理对焊缝进行检查，打磨处理，直到合格；(9)酸洗：用硝酸盐对封头进行涂抹，然后用清水冲洗干净；(10)入库。
2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于所述步骤(1)中等离子切割的工艺条件为：空载电压为160-240V，切割电流为185-340A，切割电压为120-145V，气体流量为2100-2800Lh-1，切割速度为20-45m/h。
3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于所述步骤(9)中硝酸盐的pH值为1，质量浓度为15％，硝酸盐的用量为每平方米封头用硝酸盐100ml。
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