CN104152658B - 冷成形封头热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷成形封头热处理方法，依据变形率选择处理方式，当dr＜5时采用去应力退火；当dr≥5时采用正火处理，包括升温、保温和冷却三个阶段，其升温速度为150～200℃/h，保温温度为890～920℃，保温时间t=2δ,且t≥20；冷却方式采用自然冷却或强制冷却。本发明的热处理方法能够恢复封头材料的性能，既满足了标准的要求，又能达到良好的使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金变形后再进行热处理来改变物理性的方法，具体涉及一种冷成形封头热处理方法。
背景技术
常用的压力容器封头分为不锈钢和碳素钢，因不锈钢延伸率大（A≥40%）成形后一般不进行去应力热处理。而常用的碳钢延伸率比不锈钢要小得多，即Q245R仅有A≥24%，Q345R的A≥20%。GB150.4-2011中8.1.1规定为“应于成形后进行相应热处理恢复材料性能”，在老标准GB150中10.4.2规定“应于成形后进行热处理”，可见新老标准中均为给出具体的热处理方法。
目前，大部分封头厂都采用去应力退火进行热处理。但在实际工作中发现，对于成形时变形量较大的封头，虽然采取了退应力退火处理，但在压力容器的使用过程中还是出现了裂纹，甚至在封头与筒体焊接过程中也出现过裂纹。可见行业标准对恢复性能热处理并未给出明确的操作指引，尤其是对冷成形相对变形量，即变形率dr（deformation rate）较大的情况，目前缺少行之有效的去应力处理方式。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种冷成形封头热处理方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的冷成形封头热处理方法，依据变形率选择处理方式，其中变形率
dr=75δ（1-Rf/R0）/ Rf
式中δ为板厚 ，Rf为成形后中心面半径，R0为成形前中心面半径，R0为封头成形前曲率半径；
当dr＜5时采用去应力退火；当dr≥5时采用正火处理，包括升温、保温和冷却三个阶段，
其中保温阶段的保温温度为890～920℃；保温时间t=2δ,且t≥20，其中t的单位为min，δ的单位为mm；
在δ≤30mm时，所述升温阶段的升温速度≤200℃/h，冷却阶段采用空气自然冷却；
在δ＞30mm时，所述升温阶段的升温速度≤150℃/h，冷却阶段采用风机强制冷却。
作为优选，所述保温温度按照封头材质选择，Q245R为890～910℃，Q345R为900～920℃。
作为优选，在δ＞30mm时，所述冷却阶段增加雾状的气流强冷。
有益效果：使用本发明的处理方法热处理的封头，能够恢复材料的性能，既满足标准要求，又达到良好的使用效果。
除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的冷成形封头热处理方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明实施例1中的正火工艺过程图；
图2是本发明实施例2中的正火工艺过程图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例是对Q245R碳钢材料，δ≤30mm的椭圆形封头冷成形后恢复性能给出热处理方案。
首先计算封头的相对变形量，即变形率
dr=75δ（1-Rf/R0）/ Rf
δ-封头钢板厚度mm
Rf -封头成形后曲面中最小曲率半径mm
R0-封头成形前曲率半径（平板为无穷大）mm
当dr＜5时采用现有的去应力退火方式，即650℃以下，其相关工艺参数根据板厚设定。
当dr≥5时采用以下的正火处理方式，温度曲线如图1所示：
1.升温速度：≤200℃/h
2.保温温度：890～910℃
3.保温时间：按封头钢板厚度δ进行核定，2min/mm，最低不低于20min
4.冷却方式：空气自然冷却
经过以上热处理的封头，经测试各项性能已恢复到Q245R板材在冷压前的初始性能，即最佳性能，既满足标准要求，又达到良好的使用效果。
实施例2：
本实施例针对Q345R碳钢材料，δ＞30mm的椭圆形封头冷成形后给出热处理方案。
首先计算封头的相对变形量，即变形率dr。
当dr＜5时采用现有的去应力退火方式，即650℃以下，其相关工艺参数根据板厚设定。
当dr≥5时采用以下的正火处理方式，温度曲线如图2所示：
1.升温速度：≤150℃/h
2.保温温度：900～920℃
3.保温时间：按封头钢板厚度δ进行核定，2min/mm
4.冷却方式：用风机强制冷却，有条件加雾状的气流强冷，以保证冷却速度
经过以上热处理的封头，能够恢复材料的性能，既满足标准要求，又达到良好的使用效果。
为了对上述热处理方法的效果进行数据验证，采用δ=10mm的钢板做模型试验，压制小型封头，采用本发明的热处理方法处理后，测定强度，并按
GB713 标准进行 0℃冲击试验,得到数据如下表：
| 牌号 | 抗拉强度Rm(MPa) | 屈服强度ReL | 伸长率A% | 0℃冲击试验(J) |
| Q245R | 252 | 436.7 | 25.1 | 46.4 |
| Q345R | 360.5 | 580 | 22.3 | 86.5 |
上述测试数据均优于GB150中对封头性能的要求，证明本发明的热处理方法可对冷压成形封头的性能进行有效的恢复。
以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行实施方式进行多种变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种冷成形封头热处理方法，依据变形率选择处理方式，其中变形率
dr=75δ（1-Rf/R0）/ Rf
式中δ为板厚 ，Rf为封头成形后曲面中最小曲率半径，R0为封头成形前曲率半径；
当dr＜5时采用去应力退火，其特征在于：当dr≥5时采用正火处理，包括升温、保温和冷却三个阶段，
其中保温阶段的保温温度为890～920℃；保温时间t=2δ,且t≥20，其中t的单位为min，δ的单位为mm；
在δ≤30mm时，所述升温阶段的升温速度≤200℃/h，冷却阶段采用空气自然冷却；
在δ＞30mm时，所述升温阶段的升温速度≤150℃/h，冷却阶段采用风机强制冷却。
2.根据权利要求1所述的冷成形封头热处理方法，其特征在于：所述保温温度按照封头材质选择，Q245R为890～910℃，Q345R为900～920℃。
3.根据权利要求1所述的冷成形封头热处理方法，其特征在于：在δ＞30mm时，所述冷却阶段增加雾状的气流强冷。
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