CN113444866A - 一种超低温材料、阀门的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超低温材料的生产工艺，属于工件锻造技术领域，为了解决现有的材料在超低温环境下寿命短、安全性差的问题，依次包括以下步骤：下料、装炉加热、锻造、粗加工、热处理，其特征在于，还包括热处理；所述热处理工艺包括将锻件加热至1050±10℃并保温240‑300分钟，随后水冷至260℃，然后再加热至900±14℃并保温240‑300分钟，最后在空气下自然冷却至室内温度；采用超低温材料依次采用以下工艺：下料、装炉加热、锻造、粗加工、热处理、送检、成品，按以上工艺选择奥氏体不锈钢双证材料,通过热处理时采用固溶处理+时效处理后的锻件完全适用于制造‑196℃工矿条件使用的阀门锻件。

Description

一种超低温材料、阀门的生产工艺
技术领域
本发明属于工件锻造技术领域，具体涉及一种超低温材料、阀门的生产工艺。
背景技术
随着我国经济持续快速的发展，保障经济的能源动力却变得极为重要。我国的能源结构以煤炭为主，石油、天然气只占到很小的比例，远远低于世界平均水平。随着国家对能源需求的不断增长，引进LNG将对优化中国的能源结构，有效解决能源供应安全、生态环境保护的双重问题，对实现经济和社会的可持续发展发挥重要的作用。
液化天然气(LNG)作为一种清洁、高效、方便、安全的能源，以其热值高、污染少、储运方便等特点成为了现代社会人们可选择的优质能源之一。天然气是一种气体，经过深度冷冻后变成液体，这种气体是最干净的，因为在液化过程中杂质变成固体被排除了，最后剩下可燃气体。近年来，随着燃气-蒸汽联合循环技术逐步发展成熟，以天然气为燃料的燃气-蒸汽联合循环发电以其高效率、高性能的特性已经成为世界各国开发建设电源项目的首选。由于天然气的主要成分是甲烷，用天然气发电与用煤发电相比可大幅度地消减二氧化碳、二氧化硫、烟尘和煤渣等污染物的排放量，有利于环境质量的改善。
液化天然气(LNG)因其具有一个显著的特点，低温液化与常温气体的体积比为1:600，所以具备运输、贮存等极大的优势，近几年来，发展势头非常迅速。同时，LNG因其温度低(-163℃)、易燃易爆等特点，对LNG 项目用低温阀门提出了更高、更严格的要求，要求LNG超低温阀门使用寿命长，安全可靠等等。目前，国内LNG工程用超低温球阀基本上依赖进口，除了价格高之外，交货期及售后服务均难以得到保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低温材料的生产工艺，为了解决现有的材料在超低温环境下寿命短、安全性差的问题，以达到LNG超低温阀门使用寿命长，安全可靠的目的。
一种超低温材料的生产工艺，依次包括以下步骤：下料、装炉加热、锻造、粗加工、热处理，其特征在于，还包括热处理；
所述热处理工艺包括将锻件加热至1050±10℃并保温240-300分钟，随后水冷至260℃，然后再加热至900±14℃并保温240-300分钟，最后在空气下自然冷却至室内温度。
一种超低温阀门的生产工艺，包括以下步骤：下料、装炉加热、锻造、粗加工、热处理、送检、成品；
所述热处理工艺包括将锻件加热至1050±10℃并保温240-300分钟，随后水冷至260℃，然后再加热至900±14℃并保温240-300分钟，最后在空气下自然冷却至室内温度。
本发明的进一步优选，所述下料包括：将钢锭去除有害物及有夹杂物部分,按要求下料单重量(44.0kg)及偏差下料,下好后做好标示便于装炉时识别；
本发明的进一步优选，所述装炉加热包括：按加热工艺进行升温至 1220-1240℃，保温90-150分钟；
本发明的进一步优选，所述锻造包括：按锻件尺寸及技术要求进行锻造,对坯料进行反复镦粗拔长,锻造比不小于3.0,要使锻件完全锻透,保证材料内部组织完全改善,晶粒细化,锻后空冷至室温；
本发明的进一步优选，所述粗加工包括：将锻件经粗加工成∮140× 300,去除锻件表面脱碳层及表面冶金缺陷；
本发明的进一步优选，所述热处理包括：将粗车工件按如下工艺进行固溶+时效处理，即按照加热工艺加热至1050±10℃并保温240-300分钟，随后水冷至260℃，然后再加热至900±14℃并保温240-300分钟，最后在空气下自然冷却至室内温度。
本发明的进一步优选，所述送检、成品包括：将热处理及深冷处理后的锻件试样送检验。
本发明的进一步优选，所述低温阀门的材料选用:电炉+LF(精炼)+VOD(真空脱气)+电渣重溶冶炼的奥氏体钢ASTM A182 F304/F304L双证材料钢锭。
工作原理：超低温深冷阀门材料研应考虑以下一些因素：阀门的最低使用温度；金属材料在低温下保持工作条件所需要的力学性能，特别是冲击韧性、延伸率及组织稳定性；在低温及无油润滑的情况下，具有良好的耐磨性；具有良好的耐蚀性；采用焊接连接时还需考虑材料的焊接性能，经过以上工艺，采用固溶处理+时效处理后的锻件完全适用于制造-196℃工矿条件使用的阀门锻件。
超低温阀门用的工作介质不仅温度低，而且大部分或有毒，或易燃、易爆，而且渗透性强，因此决定了对阀门用材的诸多特殊要求。在低温状态下钢的机械性能与常温时不同，超低温用钢，除强度外，最重要的指标就是其低温冲击韧性。
材料的低温冲击韧性与材料的脆性转变温度有关，材料的脆性转变温度愈低，材料的低温冲击韧性愈好。
对于-196℃超低温阀门锻件选用奥氏体不锈钢双证，这种不锈钢有适中的强度、较好的韧性和较好的加工性能。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明采用超低温材料依次采用以下工艺：下料、装炉加热、锻造、粗加工、热处理、送检、成品，按以上工艺选择奥氏体不锈钢双证材料, 通过热处理时采用固溶处理+时效处理后的锻件完全适用于制造-196℃工矿条件使用的阀门锻件；
2.对于-196℃超低温阀门锻件选用奥氏体不锈钢双证，这种不锈钢有适中的强度、较好的韧性和较好的加工性能。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的加工工艺流程图；
图2是本发明的所述步骤装炉加热工艺的示意图；
图3是本发明的所述步骤热处理工艺的示意图；
图4是本发明的所述步骤热处理工艺的固溶+时效处理工艺曲线；
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
需要说明的是，术语“”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合图1-4对本发明作详细说明。
液化天然气(LNG)因其具有一个显著的特点，低温液化与常温气体的体积比为1:600，所以具备运输、贮存等极大的优势，近几年来，发展势头非常迅速。同时，LNG因其温度低(-163℃)、易燃易爆等特点，对LNG 项目用低温阀门提出了更高、更严格的要求，要求LNG超低温阀门使用寿命长，安全可靠等等。目前，国内LNG工程用超低温球阀基本上依赖进口，除了价格高之外，交货期及售后服务均难以得到保证。
针对目前液化天然气(LNG)运输、贮存、寿命长、安全可靠等问题,我公司成立(液化天然气LNG阀门用锻件材料)专门公关小组,由公司总经理任组长总工任付组长及公司研发部成员组成(液化天然气LNG)专门公关小组。
实施例一：一种超低温材料的生产工艺，依次包括以下步骤：下料、装炉加热、锻造、粗加工、热处理，其特征在于，还包括热处理；
所述热处理工艺包括将锻件加热至1050±10℃并保温240-300分钟，随后水冷至260℃，然后再加热至900±14℃并保温240-300分钟，最后在空气下自然冷却至室内温度。
一种超低温阀门的生产工艺，所述低温阀门的材料选用:电炉+LF(精炼)+VOD(真空脱气)+电渣重溶冶炼的奥氏体钢ASTM A182 F304/F304L双证材料钢锭，钢锭化学组分如下表所示：
Figure BDA0003100447440000061
包括以下步骤：下料、装炉加热、锻造、粗加工、热处理、送检、成品；
所述下料包括：将钢锭去除有害物及有夹杂物部分,按要求下料单重量(44.0kg)及偏差下料,下好后做好标示便于装炉时识别；
如图2所示，所述装炉加热包括：按加热工艺进行升温至1220- 1240℃，保温90-150分钟；
所述锻造包括：按锻件尺寸∮150×310及技术要求进行锻造,对坯料进行反复镦粗拔长,锻造比不小于3.0,要使锻件完全锻透,保证材料内部组织完全改善,晶粒细化,锻后空冷至室温；
所述粗加工包括：将锻件经粗加工成∮140×300,去除锻件表面脱碳层及表面冶金缺陷；
图3和图4所示，所述热处理包括：将粗车工件按如下工艺进行固溶 +时效处理，即按照加热工艺加热至1050±10℃并保温240-300分钟，随后水冷至260℃，然后再加热至900±14℃并保温240-300分钟，最后在空气下自然冷却至室内温度。
所述送检、成品包括：将热处理及深冷处理后的∮140×300锻件试样送检验，检验结果如下。
Figure BDA0003100447440000071
工作原理：超低温深冷阀门材料研应考虑以下一些因素：阀门的最低使用温度；金属材料在低温下保持工作条件所需要的力学性能，特别是冲击韧性、延伸率及组织稳定性；在低温及无油润滑的情况下，具有良好的耐磨性；具有良好的耐蚀性；采用焊接连接时还需考虑材料的焊接性能，经过以上工艺，采用固溶处理+时效处理后的锻件完全适用于制造-196℃工矿条件使用的阀门锻件。
超低温阀门用的工作介质不仅温度低，而且大部分或有毒，或易燃、易爆，而且渗透性强，因此决定了对阀门用材的诸多特殊要求。在低温状态下钢的机械性能与常温时不同，超低温用钢，除强度外，最重要的指标就是其低温冲击韧性。
材料的低温冲击韧性与材料的脆性转变温度有关，材料的脆性转变温度愈低，材料的低温冲击韧性愈好。
对于-196℃超低温阀门锻件选用奥氏体不锈钢双证，这种不锈钢有适中的强度、较好的韧性和较好的加工性能。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/ 或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种超低温材料的生产工艺，依次包括以下步骤：下料、装炉加热、锻造、粗加工、热处理，其特征在于，还包括热处理；
所述热处理工艺包括将锻件加热至1050±10℃并保温240-300分钟，随后水冷至260℃，然后再加热至900±14℃并保温240-300分钟，最后在空气下自然冷却至室内温度。
2.一种超低温阀门的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：下料、装炉加热、锻造、粗加工、热处理、送检、成品；
所述热处理工艺包括将锻件加热至1050±10℃并保温240-300分钟，随后水冷至260℃，然后再加热至900±14℃并保温240-300分钟，最后在空气下自然冷却至室内温度。
3.根据权利要求2所述的超低温阀门的生产工艺，其特征在于，所述下料包括：将钢锭去除有害物及有夹杂物部分,按要求下料单重量(44.0kg)及偏差下料,下好后做好标示便于装炉时识别。
4.根据权利要求2所述的超低温阀门的生产工艺，其特征在于，所述装炉加热包括：按加热工艺进行升温至1220-1240℃，保温90-150分钟。
5.根据权利要求2所述的超低温阀门的生产工艺，其特征在于，所述锻造包括：按锻件尺寸及技术要求进行锻造,对坯料进行反复镦粗拔长,锻造比不小于3.0,要使锻件完全锻透,保证材料内部组织完全改善,晶粒细化,锻后空冷至室温。
6.根据权利要求2所述的超低温阀门的生产工艺，其特征在于，所述粗加工包括：将锻件经粗加工成∮140×300,去除锻件表面脱碳层及表面冶金缺陷。
7.根据权利要求2所述的超低温阀门的生产工艺，其特征在于，所述热处理包括：将粗车工件按如下工艺进行固溶+时效处理，即按照加热工艺加热至1050±10℃并保温240-300分钟，随后水冷至260℃，然后再加热至900±14℃并保温240-300分钟，最后在空气下自然冷却至室内温度。
8.根据权利要求2所述的超低温阀门的生产工艺，其特征在于，所述送检、成品包括：将热处理及深冷处理后的锻件试样送检验。
9.根据权利要求2所述的超低温阀门的生产工艺，其特征在于，所述低温阀门的材料选用:电炉+LF(精炼)+VOD(真空脱气)+电渣重溶冶炼的奥氏体钢ASTM A182 F304/F304L双证材料钢锭。
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CN114147156A (zh) * 2021-12-01 2022-03-08 江阴振宏重型锻造有限公司 一种超低温304l锻件制造方法

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