CN109321824A - 一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓及其加工方法，由C 0.13～0.25、Si 0.15‑0.40、Mn0.50‑1.30、P≤0.035、S≤0.010、Cr0.80‑1.25、Ni0.15‑0.80%、Cu≤0.60、Fe余量组成，本发明的输电线路铁塔用耐候钢螺栓，在常规钢的基础上添加了适量元素Cu，其与其他元素反应生成细化晶粒，提升了材料的耐腐蚀性，耐大气腐蚀性指数I≥6.2；同时，Cu与Ni、Cr元素协同，提高材料的低温韧性和断裂韧性，可以提高淬透性，且有利于提高材料的耐蚀性和高温强度；本发明的的高强度螺栓材料降低了P、S和Mn等元素的含量，显著地降低钢中所含有的非金属夹杂物数量，降低了材料的延迟断裂敏感性，改善了材料的强度和韧性；本发明提供的加工方法，操作方便且适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢螺栓，特别涉及输电线路铁塔用耐候钢螺栓，属于输配电设备配件的技术领域。
背景技术
电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。输电线路铁塔是其重要的设备。输电线路铁塔由多个型材通过螺栓连接副连接而成。螺栓连接副由螺栓、螺母及垫片组成，其中，螺纹从断裂力学角度，属于带缺口的零件，存在应力集中问题，进而对材料的缺口断裂韧性有较高要求。此外，在螺栓生产过程中，大规模采用冷镦和搓丝工艺，其中前者对材料的冷成形性、表面质量提出较高要求。且在长期使用过程中，螺栓表面暴露在各种使用环境中，还要具有抵抗各种环境腐蚀损伤的能力。
为了提高其耐腐蚀性，现在普遍采用的做法是对螺栓采用镀锌防腐处理。由于该钢螺栓常时间在户外使用，风吹日晒，镀锌层容易被损耗腐蚀，使钢螺栓的使用寿命受到大大的限制，另一方面，国家对镀锌造成的环境污染问题日益重视，不断加大对结构件镀锌行业的整治力度，也给该钢螺栓的加工带来不便。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，该钢螺栓在满足力学性能前提下，显著增加了其耐腐蚀性能，且本发明提供了该钢螺栓的加工方法，该加工方法工艺操作方便且适合工业化生产，同时大大提高了螺栓的防腐性。
为了解决上述技术问题，本发明一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其中，所述螺栓由钢材加工而成，所述钢材包括下列成分，按质量百分比计：
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | Fe | |
| 范围 | 0.13～0.25 | 0.15-0.40 | 0.50-1.30 | ≤0.035 | ≤0.010 | 0.80-1.25 | 0.15-0.80% | ≤0.60 | 余量 |
上述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其中，所述C的质量百分比为：0.18。
上述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其中，所述Si的质量百分比为：0.25。
上述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其中，所述Mn的质量百分比为：0.8。
上述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其中，所述Cr的质量百分比为：1.00。
上述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其中，所述Cu的质量百分比为：0.25。
上述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓的加工方法，其中，包括如下步骤：
A、将包含C 0.13～0.25、Si 0.15-0.40、Mn0.50-1.30、 P≤0.035、 S≤0.010、Cr0.80-1.25、 Ni0.15-0.80%、 Cu≤0.60、 Fe余量成分的钢材加热到1200℃保温2h后两火锻造成盘条或圆棒，终锻温度900℃，锻后空冷，得到加工连接的钢材；
B、酸洗：
（B1）将整个钢材分别浸入常温、质量百分比浓度为20-25%的盐酸槽中4分钟，去除钢材表面的氧化皮；
（B2）清水冲洗掉钢材表面的盐酸腐蚀产物；
（B3）浸入草酸预处理；
（B4）浸入磷酸盐处理，表面生产不溶性的磷酸盐皮膜；
（B5）清水冲洗；
（B6）表面涂敷润滑剂；
C、抽线：将钢材冷拉伸至所需直径；
D、成型：钢材切断，制成螺栓半成品：
（D1）将钢材切断成所需坯料；
（D2）通过冲压，将坯料加工成带六角头的毛坯；
（D3）通过挤压，使毛坯杆部表面塑性变形，形成螺纹；
E、热处理：淬火900℃；回火温度640℃；
F、表面处理：使用NaOH溶液，浓度700克/升，温度150℃，浸泡20分钟；
G、脱氢处理：温度200℃烘焙，时间3小时；
H、 表面涂油即可。
本发明的有益效果如下：
与现有技术相比，本发明的输电线路铁塔用耐候钢螺栓，在常规钢的基础上添加了适量元素Cu，其与其他元素反应生成细化晶粒，提升了材料的耐腐蚀性，耐大气腐蚀性指数I≥6.2；同时，Cu与Ni、Cr元素协同，提高材料的低温韧性和断裂韧性，可以提高淬透性，且有利于提高材料的耐蚀性和高温强度；本发明的的高强度螺栓材料降低了P、S和Mn等 元素的含量，显著地降低钢中所含有的非金属夹杂物数量，降低了材料的延迟断裂敏感性，改善了材料的强度和韧性；本发明提供的加工方法，操作方便且适合工业化生产。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为局部放大图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，螺栓由钢材加工而成，所述钢材含下列成分，按质量百分比计：
加工方法如下：
A、将上述成分在真空感应炉中冶炼浇注成钢锭，再将钢锭加热到1200℃保温2h后两火锻造成盘条或圆棒，终锻温度900℃，锻后空冷，得到加工连接的钢材；
C、酸洗：
（B1）将整个钢材分别浸入常温、质量百分比浓度为20-25%的盐酸槽中4-10分钟，去除钢材表面的氧化皮；
（B2）清水冲洗掉钢材表面的盐酸腐蚀产物；
（B3）浸入草酸预处理；
（B4）浸入磷酸盐处理，表面生产不溶性的磷酸盐皮膜；
（B5）清水冲洗；
（B6）表面涂敷润滑剂；润滑剂由基础油42份、硬脂酸5份、椰子油酸二乙醇胺7份、甲基硅油1份，水25份，碳酸钙2份、三聚磷酸4份、石油醚1份、甲苯0.8份、二甲苯1份混合而成，基础油由松节油和矿物油组成，松节油：矿物油为0.8：1.2，按重量份计。该润滑剂表面张力＜30.0mN/m以下； 并具有增稠效果，旋转粘度在2.0~10.0mPa·s，使用时可通过辊和喷雾器施涂在材料上。润滑剂可有效防止在材料在加工过程中的开裂和卡死，从而增加材料的加工精度。
C、抽线：将钢材冷拉伸至所需直径；
D、成型：钢材切断，制成螺栓半成品：
（D1）将钢材切断成所需坯料；
（D2）通过冲压，将坯料加工成带六角头的毛坯；
（D3）通过挤压，使毛坯杆部表面塑性变形，形成螺纹；
E、热处理：淬火850-900℃；回火温度≥440℃；
F、表面处理：使用NaOH溶液，浓度500-700克/升，温度130-150℃，浸泡20分钟；
G、脱氢处理：温度170-200℃烘焙，时间3-6小时；
H、表面涂油即可。油为常规的42号机械油。
实施例2
一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，螺栓由钢材加工而成，所述钢材含下列成分，按质量百分比计：
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | Fe | |
| 范围 | 0.18 | 0.25 | 0.80 | 0.01 | 0.0056 | 0.1 | 0.15 | 0.25 | 余量 |
加工方法如下：
A、将上述成分在真空感应炉中冶炼浇注成钢锭，再将钢锭加热到1200℃保温2h后两火锻造成盘条或圆棒，终锻温度900℃，锻后空冷，得到加工连接的钢材；
B、酸洗：
（B1）将整个钢材分别浸入常温、质量百分比浓度为20%的盐酸槽中6分钟，去除钢材表面的氧化皮；
（B2）清水冲洗掉钢材表面的盐酸腐蚀产物；
（B3）浸入草酸预处理；
（B4）浸入磷酸盐处理，表面生产不溶性的磷酸盐皮膜；
（B5）清水冲洗；
（B6）表面涂敷润滑剂；
C、抽线：将钢材冷拉伸至所需直径；
D、成型：钢材切断，制成螺栓半成品：
（D1）将钢材切断成所需坯料；
（D2）通过冲压，将坯料加工成带六角头的毛坯；
（D3）通过挤压，使毛坯杆部表面塑性变形，形成螺纹；
E、热处理：淬火850℃；回火温度500℃；
F、表面处理：使用NaOH溶液，浓度500克/升，温度135℃，浸泡20分钟；
G、脱氢处理：温度170℃烘焙，时间4小时；
H、表面涂油即可。
实施例3
一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，螺栓由钢材加工而成，所述钢材含下列成分，按质量百分比计：
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | Fe | |
| 范围 | 0.17 | 0.24 | 0.76 | 0.015 | 0.006 | 0.873 | 0.263 | 0.223 | 余量 |
加工方法如下：
A、将上述成分在真空感应炉中冶炼浇注成钢锭，再将钢锭加热到1200℃保温2h后两火锻造成盘条或圆棒，终锻温度900℃，锻后空冷，得到加工连接的钢材；
D、酸洗：
（B1）将整个钢材分别浸入常温、质量百分比浓度为20-25%的盐酸槽中4分钟，去除钢材表面的氧化皮；
（B2）清水冲洗掉钢材表面的盐酸腐蚀产物；
（B3）浸入草酸预处理；
（B4）浸入磷酸盐处理，表面生产不溶性的磷酸盐皮膜；
（B5）清水冲洗；
（B6）表面涂敷润滑剂；
C、抽线：将钢材冷拉伸至所需直径；
D、成型：钢材切断，制成螺栓半成品：
（D1）将钢材切断成所需坯料；
（D2）通过冲压，将坯料加工成带六角头的毛坯；
（D3）通过挤压，使毛坯杆部表面塑性变形，形成螺纹；
I、热处理：淬火900℃；回火温度640℃；
J、表面处理：使用NaOH溶液，浓度700克/升，温度150℃，浸泡20分钟；
K、脱氢处理：温度200℃烘焙，时间3小时；
L、表面涂油即可。
实施例4
一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，螺栓由钢材加工而成，所述钢材含下列成分，按质量百分比计：
加工方法如下：
A、将上述成分在真空感应炉中冶炼浇注成钢锭，再将钢锭加热到1200℃保温2h后两火锻造成盘条或圆棒，终锻温度900℃，锻后空冷，得到加工连接的钢材；
M、酸洗：
（B1）将整个钢材分别浸入常温、质量百分比浓度为25%的盐酸槽中4分钟，去除钢材表面的氧化皮；
（B2）清水冲洗掉钢材表面的盐酸腐蚀产物；
（B3）浸入草酸预处理；
（B4）浸入磷酸盐处理，表面生产不溶性的磷酸盐皮膜；
（B5）清水冲洗；
（B6）表面涂敷润滑剂；
C、抽线：将钢材冷拉伸至所需直径；
D、成型：钢材切断，制成螺栓半成品：
（D1）将钢材切断成所需坯料；
（D2）通过冲压，将坯料加工成带六角头的毛坯；
（D3）通过挤压，使毛坯杆部表面塑性变形，形成螺纹；
E、热处理：淬火900℃；回火温度640℃；
F、表面处理：使用NaOH溶液，浓度700克/升，温度150℃，浸泡20分钟；
G、脱氢处理：温度160℃烘焙，时间6小时；
H、表面涂油即可。
实施例5
一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，螺栓由钢材加工而成，所述钢材含下列成分，按质量百分比计：
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Cu | Fe | |
| 范围 | 0.17 | 0.21 | 0.77 | 0.014 | 0.005 | 0.873 | 0.269 | 0.214 | 余量 |
加工方法如下：
A、将上述成分在真空感应炉中冶炼浇注成钢锭，再将钢锭加热到1200℃保温2h后两火锻造成盘条或圆棒，终锻温度900℃，锻后空冷，得到加工连接的钢材；
I、酸洗：
（B1）将整个钢材分别浸入常温、质量百分比浓度为20-25%的盐酸槽中4-10分钟，去除钢材表面的氧化皮；
（B2）清水冲洗掉钢材表面的盐酸腐蚀产物；
（B3）浸入草酸预处理；
（B4）浸入磷酸盐处理，表面生产不溶性的磷酸盐皮膜；
（B5）清水冲洗；
（B6）表面涂敷润滑剂；
C、抽线：将钢材冷拉伸至所需直径；
D、成型：钢材切断，制成螺栓半成品：
（D1）将钢材切断成所需坯料；
（D2）通过冲压，将坯料加工成带六角头的毛坯；
（D3）通过挤压，使毛坯杆部表面塑性变形，形成螺纹；
E、热处理：淬火850-900℃；回火温度≥440℃；
F、表面处理：使用NaOH溶液，浓度500-700克/升，温度130-150℃，浸泡20分钟；
G、脱氢处理：温度170-200℃烘焙，时间3-6小时；
H、表面涂油即可。
性能指标如下：
耐大气腐蚀性指数计算公式[2]：
一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，包括螺栓杆主体1与金属套件2，所述金属套件2套设于螺栓杆主体1上端，所述螺栓杆主体1包括螺栓上杆3与螺栓下杆4，所述螺栓上杆3在螺栓下杆4上方固定连接，所述螺栓上杆3为一个圆柱体，所述螺栓上杆3的直径D为5mm，所述螺栓下杆4为截面是一个梯形倒扣在另一个梯形上的圆柱体构件，两个所述梯形上边重合，所述两个所述梯形侧边形成的角α为160°，所述螺栓下杆4上设有螺纹，所述螺纹5为梯形螺纹，所述梯形螺纹是螺纹牙型的侧面为梯形的螺纹，所述螺纹5之间的距离L为0.5mm，所述螺纹牙型6上相邻两牙之间的夹角β为30°，所述螺纹牙型6高度H为0.8mm，所述金属套件2包括金属手柄7、金属头8与金属套壳体9，所述金属手柄7焊接连接在金属头8中心线上，所述金属头8下端与金属套壳体9上端焊接连接，所述金属手柄7为一个半圆环，所述半圆环的直径A为7.5mm，所述半圆环弧度θ为95°，所述金属头8为一个圆柱体，所述圆柱体直径R为9mm，所述金属头8高度B为5.5mm，所述金属套壳体9为一个空心圆柱体，所述金属套壳体9直径F为8mm，所述金属套壳体9的壁厚P为1.5mm，所述金属套壳体9高度C为3mm。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其特征在于，所述螺栓由钢材加工而成，所述钢材含下列成分，按质量百分比计：
。
2.如权利要求1所述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其特征在于，所述C的质量百分比为：0.18。
3.如权利要求1所述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其特征在于，所述Si的质量百分比为：0.25。
4.如权利要求1所述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其特征在于，所述Mn的质量百分比为：0.8。
5.如权利要求1所述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其特征在于，所述Cr的质量百分比为：1.00。
6.如权利要求1所述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其特征在于，所述Cu的质量百分比为：0.25。
7.如权利要求1所述一种输电线路铁塔用耐候钢螺栓，其特征在于，包括如下步骤：
A、将含C 0.13～0.25、Si 0.15-0.40、Mn0.50-1.30、 P≤0.035、 S≤0.010、Cr0.80-1.25、 Ni0.15-0.80%、 Cu≤0.60、 Fe余量成分的材料在真空感应炉中冶炼浇注成钢锭，再将钢锭加热到1200℃保温2h后两火锻造成盘条或圆棒，终锻温度900℃，锻后空冷，得到加工连接的钢材；
B、酸洗：
（B1）将整个钢材分别浸入常温、质量百分比浓度为20-25%的盐酸槽中4分钟，去除钢材表面的氧化皮；
（B2）清水冲洗掉钢材表面的盐酸腐蚀产物；
（B3）浸入草酸预处理；
（B4）浸入磷酸盐处理，表面生产不溶性的磷酸盐皮膜；
（B5）清水冲洗；
（B6）表面涂敷润滑剂；
C、抽线：将钢材冷拉伸至所需直径；
D、成型：钢材切断，制成螺栓半成品：
（D1）将钢材切断成所需坯料；
（D2）通过冲压，将坯料加工成带六角头的毛坯；
（D3）通过挤压，使毛坯杆部表面塑性变形，形成螺纹；
E、热处理：淬火900℃；回火温度640℃；
F、表面处理：使用NaOH溶液，浓度700克/升，温度150℃，浸泡20分钟；
G、脱氢处理：温度200℃烘焙，时间3小时；
H、表面涂油即可。
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|---|---|---|---|---|
| CN110682056A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-14 | 江苏永昊高强度螺栓有限公司 | 螺栓圆角的加工方法 |
| CN111519110A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-11 | 江苏联峰实业有限公司 | 低合金耐腐蚀钢 |
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-
2018
- 2018-10-18 CN CN201811217600.8A patent/CN109321824A/zh active Pending
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