CN112935000B - 一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺，包括以下步骤：开孔、一次加热；一次拔制：选择直径为所需拔制支口内径Dni三分之一倍的顶模进行拔制，将主管在拔制压紧装置中进行固定，同时将顶模及液压缸一放置在主管内，并将顶模中心与开孔中心进行校准对齐，随后对支口进行拔制，液压缸一带动顶模向外顶出的进程应不大于10mm/min，直至支口完全顶出成形，成形过程中采用火焰辅助加热，并使用红外线测温仪进行温度监控，温度低于1100℃时，停止拔制；一次冷却、二次加热、二次拔制、二次冷却、最终加热、最终拔制、最终冷却、热处理。本发明减少了产品制造成本，解决了传统工艺生产四通成形难等问题。

Description

一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺
技术领域
本发明涉及一种四通成形工艺，具体涉及一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺。
背景技术
制氢装置用UNS N08811超高压厚壁四通，由于该种产品的材质比较特殊，为高镍基合金，同时由于产品过厚，因此才用传统压制的工艺方法难以成形，如进行强行压制，成形后会造成产品的出现大量表面裂纹，且强行压制会破坏产品的晶间组织和力学性能，从而使其无法满足产品在实际工况下的使用要求，同时由于壁厚原因，压制工艺引出的支口过渡半径过大，造成四通强度计算无法通过，因此目前主要采取的工艺为铸造或锻造方式进行生产，该工艺虽能解决传统工艺中出现的大量表面裂纹，但由于采用锻铸造方式成形，对原材料的利用率大大减少，同时由于国内锻铸造水平有限，因此锻铸造成形后，产品内壁容易出现夹渣、气孔等内在缺陷，且锻铸造产品晶间组织和力学性能不如采用钢管成形后的产品好，因此采用锻铸造方式成形的同时也给产品埋下了很多潜在隐患，缩短产品的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺，其减少了产品制造成本，解决了传统工艺生产四通成形难、成形后造成产品外在质量和内在质量潜在隐患较多、晶间组织和力学性能无法恢复、降低产品使用寿命等问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺，包括以下步骤：
(1)开孔：开孔直径d根据四通拔制支口的内径Dni和拔制高度h进行计算，开孔后对开孔边缘的毛刺进行打磨干净，并圆滑过渡；
(2)一次加热：对拔口区域进行加热，加热采用电阻带方式预热，温度预热至1100℃后，拔制过程中进行辅助加热，确保拔制成形温度不低于1100℃，加热区域为以开孔中心为辐射的圆形区域；
(3)一次拔制：选择直径为所需拔制支口内径Dni三分之一倍的顶模进行拔制，将主管在拔制压紧装置中进行固定，同时将顶模及液压缸一放置在主管内，并将顶模中心与开孔中心进行校准对齐，随后对支口进行拔制，液压缸一带动顶模向外顶出的进程应不大于10mm/min，直至支口完全顶出成形，成形过程中采用火焰辅助加热，并使用红外线测温仪进行温度监控，温度低于1100℃时，停止拔制；
(4)一次冷却：一次拔制成形后，对成形区域继续进行辅助加热，保证温度不低于1100℃，保持时间不少于1.5min/mm，然后采用集中喷水装置，对加热区域进行快速冷却，直至产品完全冷却至常温；
(5)一次冷却之后，进行二次加热、二次拔制、二次冷却、最终加热、最终拔制、最终冷却，其中，二次加热、最终加热的方法与一次加热方法相同，二次加热的加热区域还包含一次拔制成形的支口延伸高度区域，最终加热的加热区域还包含二次拔制成形的支口延伸高度区域，二次拔制选择直径为所需拔制支口内径Dni三分之二倍的顶模进行拔制，最终拔制择直径为所需拔制支口内径Dni的顶模进行拔制，二次拔制、最终拔制的方法与一次拔制方法相同，二次冷却、最终冷却的方法与一次冷却方法相同；
(6)热处理：四通拔制成形后，采用固溶退火处理，热处理温度为1100℃±10℃，保温时间为1.5min/mm，保温时间满足后快速放入流动水中进行冷却。
优选地，所述步骤(1)中，计算公式为d＝(Dni-2h)*0.5。
优选地，所述步骤(2)中，圆形区域直径Φ＝(拔制支口的口径Dn+支口成形的过渡半径r)*1.2。
优选地，所述步骤(2)中，辅助加热采用火焰加热方式。
优选地，所述步骤(3)中，顶模上端面呈弧形。
优选地，所述步骤(3)中，压紧装置包括底板，所述底板上端对称固定有两组夹紧机构，所述夹紧机构包括对称设置的液压缸二，所述液压缸二固定在底板上端，所述底板上端且位于两个液压缸二之间固定有下卡弧板，所述液压缸二的活塞杆上端与固定块固定，所述固定块之间固定有安装板，所述安装板下端固定有上卡弧板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用拔制方法制备制氢装置用超高压厚壁四通，提高了产品的使用寿命、材料利用率、生产效率，且降低了生产成本材料利用率低，获得的产品质量更稳定。且产品成型后，产品内壁不易出现夹渣、气孔等内在缺陷，且产品晶间组织和力学性能优异。
附图说明
图1为本发明实施例中的压紧装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中的顶模的结构示意图。
图3为本发明实施例中拔制示意图；
图中，1、底板，2、液压缸二，3、下卡弧板，4、固定块，5、安装板，6、上卡弧板， 7、顶模，8、液压缸一。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明采用钢管多次分区域温控方式拔制成形，根据四通支口尺寸需求，在主管进行定位开孔，选择不同的直径的顶制模具，进行分级拔制，在不同的拔制级数中对不同区域温度进行分温控制，拔制成形后对四通进行热处理恢复机械性能。
以规格为Φ325×50-Φ172×25四通为例，将用于拔制的钢管开孔后放置于夹紧装置，使用电阻带对需加热区域进行加热至1100℃；使用Φ40顶模进行首次拔制，在拔制过程中，应注意控制钢管成形加热区域的温度，拔制成形后继续加热保温，然后快速冷去，再进行二次拔制，直至最终成形；成品最终成形后对齐进行热处理，恢复其材质的晶间组织和机械性能。具体模具和工序如下：
一种制氢装置用UNS N08811超高压厚壁四通成形工艺，包括以下步骤：
(1)开孔：开孔直径d根据四通拔制支口的内径Dni和拔制高度h进行计算，计算公式为d＝(Dni-2h)*0.5，开孔后对开孔边缘的毛刺进行打磨干净，并圆滑过渡；
(2)一次加热：对拔口区域进行加热，加热采用电阻带方式预热，温度预热至1100℃后，拔制过程中进行辅助加热，辅助加热采用火焰加热方式，确保拔制成形温度不低于1100℃，加热区域为以开孔中心为辐射的圆形区域，圆形区域直径Φ＝(拔制支口的口径Dn+支口成形的过渡半径r)*1.2；
(3)一次拔制：选择直径为所需拔制支口内径Dni三分之一倍的顶模7进行拔制，顶模上端面呈弧形，将主管在拔制压紧装置中进行固定，同时将顶模及液压缸一8放置在主管内，并将顶模中心与开孔中心进行校准对齐，如图2-3所示，随后对支口进行拔制，液压缸一带动顶模向外顶出的进程应不大于10mm/min，直至支口完全顶出成形，成形过程中采用火焰辅助加热，并使用红外线测温仪进行温度监控，温度低于1100℃时，停止拔制；
(4)一次冷却：一次拔制成形后，对成形区域继续进行辅助加热，保证温度不低于1100℃，保持时间不少于1.5min/mm，然后采用集中喷水装置，对加热区域进行快速冷却，直至产品完全冷却至常温；
(5)一次冷却之后，进行二次加热、二次拔制、二次冷却、最终加热、最终拔制、最终冷却，其中，二次加热、最终加热的方法与一次加热方法相同，二次加热的加热区域还包含一次拔制成形的支口延伸高度区域，最终加热的加热区域还包含二次拔制成形的支口延伸高度区域，二次拔制选择直径为所需拔制支口内径Dni三分之二倍的顶模进行拔制，最终拔制择直径为所需拔制支口内径Dni的顶模进行拔制，二次拔制、最终拔制的方法与一次拔制方法相同，二次冷却、最终冷却的方法与一次冷却方法相同；
(6)热处理：四通拔制成形后，采用固溶退火处理，热处理温度为1100℃±10℃，保温时间为1.5min/mm，保温时间满足后快速放入流动水中进行冷却。
其中，如图1所示，压紧装置包括底板1，底板1上端对称固定有两组夹紧机构，夹紧机构包括对称设置的液压缸二2，液压缸二2固定在底板1上端，底板1上端且位于两个液压缸二2之间固定有下卡弧板3，液压缸二2的活塞杆上端与固定块4固定，固定块4之间固定有安装板5，安装板5下端固定有上卡弧板6。
本发明工艺制造的产品与锻铸造工艺制造的产品的性能比较
Figure DEST_PATH_IMAGE001
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)开孔：开孔直径d根据四通拔制支口的内径Dni和拔制高度h进行计算，开孔后对开孔边缘的毛刺进行打磨干净，并圆滑过渡；
(2)一次加热：对拔口区域进行加热，加热采用电阻带方式预热，温度预热至1100℃后，拔制过程中进行辅助加热，确保拔制成形温度不低于1100℃，加热区域为以开孔中心为辐射的圆形区域；
(3)一次拔制：选择直径为所需拔制支口内径Dni三分之一倍的顶模进行拔制，将主管在拔制压紧装置中进行固定，同时将顶模及液压缸一放置在主管内，并将顶模中心与开孔中心进行校准对齐，随后对支口进行拔制，液压缸一带动顶模向外顶出的进程应不大于10mm/min，直至支口完全顶出成形，成形过程中采用火焰辅助加热，并使用红外线测温仪进行温度监控，温度低于1100℃时，停止拔制；
(4)一次冷却：一次拔制成形后，对成形区域继续进行辅助加热，保证温度不低于1100℃，保持时间不少于1.5min/mm，然后采用集中喷水装置，对加热区域进行快速冷却，直至产品完全冷却至常温；
(5)一次冷却之后，进行二次加热、二次拔制、二次冷却、最终加热、最终拔制、最终冷却，其中，二次加热、最终加热的方法与一次加热方法相同，二次加热的加热区域还包含一次拔制成形的支口延伸高度区域，最终加热的加热区域还包含二次拔制成形的支口延伸高度区域，二次拔制选择直径为所需拔制支口内径Dni三分之二倍的顶模进行拔制，最终拔制择直径为所需拔制支口内径Dni的顶模进行拔制，二次拔制、最终拔制的方法与一次拔制方法相同，二次冷却、最终冷却的方法与一次冷却方法相同；
(6)热处理：四通拔制成形后，采用固溶退火处理，热处理温度为1100℃±10℃，保温时间为1.5min/mm，保温时间满足后快速放入流动水中进行冷却。
2.根据权利要求1所述的一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺，其特征在于：所述步骤(1)中，计算公式为d＝(Dni-2h)*0.5。
3.根据权利要求1所述的一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，圆形区域直径Φ＝(拔制支口的口径Dn+支口成形的过渡半径r)*1.2。
4.根据权利要求1所述的一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，辅助加热采用火焰加热方式。
5.根据权利要求1所述的一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，顶模上端面呈弧形。
6.根据权利要求1所述的一种制氢装置用超高压厚壁四通成形工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，压紧装置包括底板，所述底板上端对称固定有两组夹紧机构，所述夹紧机构包括对称设置的液压缸二，所述液压缸二固定在底板上端，所述底板上端且位于两个液压缸二之间固定有下卡弧板，所述液压缸二的活塞杆上端与固定块固定，所述固定块之间固定有安装板，所述安装板下端固定有上卡弧板。
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