CN106736250B - 大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢制承压设备管件制造领域，尤其是一种成型后不允许机加工修复、内径有严格质量要求的大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺，工艺主要包括：坯管制造、表面处理、机加工、内壁高温喷涂、过渡区高温熔敷和精加工等工序。不需要增加无缝管下料余量和壁厚，直接利用厚壁无缝管管加工成坯管，经过表面处理、机加工、内壁高温喷涂、过渡区高温熔敷和精加工等工序，即可一次加工成型，无需返修或再加工。管件补强效果好，内表面光洁度高、均呈亚应力状态，不容易产生过高峰值应力和残余应力，机械强度和耐腐蚀性能好。尤其适合工作压力10MPa～100MPa、直径≥400mm、壁厚≥30mm的鼓型、Y型、十字型等大直径厚壁不规则机械压制管件的加工制造。
Description
技术领域
本发明涉及钢制承压设备管件制造领域，尤其是一种成型后不允许机加工修复、内径有严格质量要求的大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺。
背景技术
石油炼化、电力、热力和化工等领域钢制承压设备强度要求较高，受温度、磨损、结垢和化学腐蚀等作用，在承压设备管件连接处容易发生破损、腐蚀或泄漏，引起生产和公共安全事故，因此对钢制压力容器及其连接管件的质量要求越来越高。钢制压力容器连接处是整个承压设备中较薄弱的环节，除受内部介质的压力、温度和外部荷载作用外，还承受自身内部弯矩、扭矩作用，受力状态比较复杂，尤其是T型、Y型、鼓型、十字型或叉型等不规则异形管件过渡区应力峰值较大，按照设计和加工要求，连接部位过渡区均需要进行金属补强。但多数机械压制管件过渡区金属补强面积很难达到要求。承压设备用大直径厚壁不规则高压机械压制管件质量要求高、制造难度大，加工成本高、生产效率低，不合格率较高。由于该类特殊管件制造成本和废品率均较高，必须进行修复后才能达到要求。实际目前此类非标管件的制造过程主要有两部分：一是管件的制造；二是管件的修复，直至符合要求。但对于有特殊交货状态要求，不允许机加工修复或热处理等的特殊承压设备管件，则该方法不允许使用。随着管件直径、壁厚、强度和工作压力的增加，工作压力为10MPa～100MPa、直径≥400mm、壁厚≥30mm的异形管件加工制造难度和加工成本更高。为达到强度和金属补强面积要求，生产中通常采用增加钢管下料余量、增加管件壁厚或采用大直径高强度无缝管整体锻制的方法提高管件连接过渡区强度，即增加了制造成本和加工难度，又造成原材料的浪费，虽然厚度和强度有所增加，但管件壁厚增加、内径减小，接头焊接难度增加，若连接管件有内径严格要求，则废品率更高。
对于成型后不允许机加工修复和内径有严格质量要求的大直径厚壁不规则高压机械压制管件，目前常用的管件制造工艺已经不再适合。不规则异型管件的制造工艺主要有：焊接、锻造和热压拔制等三种常用方法。由于直径和厚度较大，采用焊接方式难度较大，连接处焊接残余应力较大，焊缝容易产生气孔、夹渣或未焊透等质量缺陷，难以保证加工质量，承压能力较小。整体锻造方式加工直径小，使用和维护成本高。热压拔制方式加工直径较大，强度较高，但压力机吨位高，工序复杂、热处理工艺要求高，受模具和金属流动规律影响，过渡区域金属补强面积非常有限，实际多数仍旧未达到设计要求。管件的修复方法主要有：补焊或堆焊等常用方法。补焊或堆焊时，首先需要对管件表面进行机械打磨再行焊接，容易在过渡区域形成较大焊接残余应力，且存在气孔、夹渣、未焊透等焊接质量缺陷。对于内壁有加工质量要求的管件，由于焊接质量表面不均匀，需要进行二次加工、热处理和表面强化，即增加了工艺复杂程度，又容易引起管件机械性能和加工质量下降，加速过渡区域产生应力腐蚀。尤其堆焊修复方法，如焊材选择与母材不匹配，焊接表面极容易出现微裂纹，并迅速扩展至母材，导致管件容易产生应力腐蚀、延迟开裂，过早发生疲劳断裂失效，达不到使用安全要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术上述不足，提供一种成型后不允许机加工修复和内径有严格质量要求的大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺，工艺主要包括：坯管制造、表面处理、机加工、内壁高温喷涂、过渡区高温熔敷和精加工等工序。不需要增加无缝管下料余量和壁厚，直接利用厚壁无缝管管加工成坯管，经过表面处理、机加工、内壁高温喷涂、过渡区高温熔敷和精加工等工序，即可一次加工成型，无需返修或再加工。管件补强效果好，内表面光洁度高、均呈压应力状态，不容易产生过高峰值应力和残余应力，机械强度和耐腐蚀性能好。尤其适合工作压力为10MPa～100MPa、直径≥400mm、壁厚≥30mm的鼓型、Y型、十字型等大直径厚壁不规则机械压制管件的加工制造。
本发明所采用的技术方案是：
1.大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺，其特征在于，步骤如下：
（a）管件制造：厚壁无缝管定尺寸下料、采用机械压制成坯管（1）；
（b）表面处理：坯管（1）内表面加热至80℃～220℃，用细钢砂喷砂除锈；
（c）机加工：坯管（1）去除毛刺、管件校圆、坡口整形；
（d）内壁高温喷涂：坯管（1）内表面加热至120℃～220℃，将合金粉末加热至900℃～1300℃均匀喷涂在坯管（1）内壁，内涂层（2）厚度为0.5mm～3mm，制成涂层管件（3）；
（e）过渡区高温熔敷：涂层管件（3）内表面加热至150℃～300℃，将合金粉末加热至850℃～1100℃熔敷在内涂层（2）过渡区内壁，空冷至常温，过渡层（4）熔敷至所需厚度，制成成品管件（5）；
（f）精加工：成品管件（5）除油污、去渣，表面精磨，探伤检验，涂防锈漆，标识。
2.根据权利要求1所述的大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺，其特征在于，所述的无缝管材料为16Mn、碳钢和低合金钢等金属材料，合金粉末为不锈钢或其它耐腐蚀合金粉末；
3.根据权利要求1所述的大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺，其特征在于，所述的坯管（1）的结构为：工作压力为10MPa～100Mpa、直径≥400mm、壁厚≥30mm的鼓型、Y型、十字型等大直径厚壁不规则机械压制管件。
有益效果
本发明采取上述技术方案，具有以下有益效果：不需要增加无缝管下料余量和厚度，可以直接利用厚壁无缝管一次加工成型，无需修复或再加工。管件过渡区补强效果好，内表面光洁度高、均呈压应力状态，不容易产生过高峰值应力和残余应力，机械强度和耐腐蚀性能好。简化了工序、节约了原材料，降低了制造难度和成本、提高了加工质量和效率。尤其适合工作压力10MPa～100MPa、直径≥400mm、壁厚≥30mm的鼓型、Y型、十字型等大直径厚壁不规则机械压制管件的加工制造。
附图说明
图1 鼓型管件视图
图2 鼓型涂层管件视图
图3 鼓型成品管件视图
图4 十字型管件视图
图5 十字型涂层管件视图
图6 十字型成品管件视图
图7 Y型管件视图
图8 Y型涂层管件视图
图9 Y型成品管件视图
其中1—坯管 2—内涂层 3—涂层管件 4—过渡层 5—成品管件。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
实施例一：
如图1、图2和图3所示的大直径厚壁不规则高压机械压制鼓型管件制造，鼓型管件用无缝管材料为16Mn，合金粉末为一定配比的825不锈钢合金粉末，鼓型坯管1端部外径均为￠580mm，过渡区最大壁厚为52mm。步骤如下：
（a）管件制造：厚壁无缝管定尺寸下料、采用机械压制成鼓型坯管1；
（b）表面处理：鼓型坯管1内表面加热至80℃～150℃，用细钢砂喷砂除锈；
（c）机加工：鼓型坯管1去除毛刺、管件校圆、坡口整形；
（d）内壁高温喷涂：鼓型坯管1内表面加热至110℃～180℃，将合金粉末加热至900℃～1300℃均匀喷涂在鼓型坯管1内壁，内涂层2厚度为0.8mm，制成鼓型涂层管件3；
（e）过渡区高温熔敷：鼓型涂层管件3内表面加热至150℃～200℃，将合金粉末加热至950℃～1050℃熔敷在内涂层2过渡区内壁，空冷至常温，过渡层4熔敷至所需厚度，制成鼓型成品管件5；
（f）精加工：鼓型成品管件5除油污、去渣，表面精磨，探伤检验，涂防锈漆，标识。
实施例二：
如图4、图5和图6所示的大直径厚壁不规则高压机械压制十字型管件制造，其工艺步骤与实施例一的步骤相同，区别在于：十字型管件用无缝管材料为45号钢，合金粉末为一定配比的316不锈钢合金粉末，十字型坯管1端部外径均为￠610mm、内涂层2厚度为1.5mm，过渡区最大壁厚为44mm。
实施例三：
如图7、图8和图9所示的大直径厚壁不规则高压机械压制Y型管件制造，其工艺步骤与实施例一的步骤相同，区别在于：Y型管件用无缝管材料为20号钢，合金粉末为一定配比的304不锈钢合金粉末，Y型坯管1主管端部外径为￠1050mm、直管外外径为￠813mm，内涂层2厚度为2.5mm，过渡区最大壁厚为62mm。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (3)
1.大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺，其特征在于，步骤如下：
（a）管件制造：厚壁无缝管定尺寸下料、采用机械压制成坯管（1）；
（b）表面处理：坯管（1）内表面加热至80℃～220℃，用细钢砂喷砂除锈；
（c）机加工：坯管（1）去除毛刺、管件校圆、坡口整形；
（d）内壁高温喷涂：坯管（1）内表面加热至120℃～220℃，将合金粉末加热至900℃～1300℃均匀喷涂在坯管（1）内壁，内涂层（2）厚度为0.5mm～3mm，制成涂层管件（3）；
（e）过渡区高温熔敷：涂层管件（3）内表面加热至150℃～300℃，将合金粉末加热至850℃～1100℃熔敷在内涂层（2）过渡区内壁，空冷至常温，过渡层（4）熔敷至所需厚度，制成成品管件（5）；
（f）精加工：成品管件（5）除油污、去渣，表面精磨，探伤检验，涂防锈漆，标识。
2.根据权利要求1所述的大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺，其特征在于，所述的无缝管材料包括碳钢和低合金钢，合金粉末为不锈钢或其它耐腐蚀合金粉末。
3.根据权利要求1所述的大直径厚壁不规则高压机械压制管件制造工艺，其特征在于，所述的坯管（1）的结构为：工作压力为10MPa～100MPa、直径≥400mm、壁厚≥30mm的鼓型、Y型或十字型大直径厚壁不规则机械压制管件。
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