專利名稱：高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金與奧氏體不銹鋼復合板封頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金(N08810系列)+奧氏體不銹鋼(如S31608牌號)復合板封頭的制作，尤其是封頭的制作工藝。
背景技術：
高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金(典型的如N08810牌號)是一種固溶態高強度、抗高溫氧化及抗高溫滲碳的鎳-鐵-鉻合金，合金的鎳含量為30.9Γ35. 0%，因而能耐氯化物的應力腐蝕開裂，并對σ相的析出不敏感。該合金具有優良的耐均勻腐蝕性能,在固溶處理狀·態下，N08810合金具有優良的抗蠕變和應力開裂的能力。N08810材料比不銹鋼和其他有色材質對于強酸、強堿等強腐蝕性介質有更好的耐蝕性，且具有更高的使用溫度。最近幾年此材料大量的應用于多晶硅行業冷氫化工段的生產設備中，特別是冷氫化反應器清一色的選擇N08810純材制造。由于此材料的鎳、鉻含量較高，因此材料的價格也相對偏高，在滿足現有生產工況的條件下可以嘗試選擇N08810+S31608 (奧氏體不銹鋼)復合板的方式進行制造冷氫化反應器可以大幅度的降低投資成本。但設備由原先單一 N08810純材改變為N08810+S31608復合板制造工序相對復雜，制造難度也會增大很多。封頭是設備零部件中制造變形量相對較大的部件，往往制造難度也是最大。N08810+S31608封頭的制作過程中，最常見的是在復合板封頭內部r弧處復層N08810板材表面容易出現大量毛細裂紋。對于較淺的毛細裂紋可以拋光打磨去除，但對于較深的裂紋只能被動的將N08810復層打磨去除，再用堆焊的方式進行填充，返修方式十分復雜。
發明內容
本發明目的是為解決高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金N08810+S31608復合板封頭在制作過程中內R弧部分容易產生大量毛細裂紋的問題，本發明提供了一種高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金與奧氏體不銹鋼復合板封頭的制作方法，典型的如N08810+S31608系列封頭的制作方案。本發明技術方案是高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金與奧氏體不銹鋼復合板封頭的制作方法，采用復合板封頭壓前進行放射狀精拋光處理，中溫熱成型，熱成型后再次進行固溶處理的工藝。壓制過程具備的工藝條件空爐升溫到1000±75°C，封頭圓板入爐，保證封頭圓板入爐溫度彡800°C，入爐后隨爐加熱到1100°C ±15°C，保溫一定時間(2 4h)后出爐趁熱壓制，趁熱壓制次數> 2次，壓制過程中隨時測量封頭溫度，當溫度低于850°C時重新入爐加熱，終壓溫度不得低于850°C。壓制前必須清理模具表面，并對封頭的模具進行適當的預熱，預熱溫度150±30°C左右為宜。壓制后的固溶工藝條件空爐升溫到1000°C，封頭與封頭防變型工裝固定后入爐，保證封頭入爐溫度> 800°C，入爐后隨爐加熱到固溶溫度1100°C ±15°C (注復層N08810材料的固溶溫度為1150°C，基層S31608的固溶溫度為1050°C，為保證復合板基層、復層的整體性能，所以固溶溫度取二者的中間值1100°C)，保溫一定時間(2 4h)后出爐迅速水冷。固溶處理是封頭壓制后采用熱處理的方式恢復復合板基復層材料原有的晶間組織結構以恢復其原有的機械性能和化學性能。熱處理前復合板封頭板表面必須清理干凈，且PT、RT、UT檢測合格。固溶處理采用密封性能較好的電、或燃氣熱處理爐中進行，爐內任何兩點的溫差不得> 10°C，固溶處理用的水槽與熱處理爐距離要近；根據復合板封頭板的總厚度及規格的不同確定固溶過程中保溫時間的長短，封頭出爐后迅速采用水冷。本發明的有益效果是復合板封頭采用多次加熱多次壓制，及封頭壓制后封頭在防變型工裝適當約束狀態下進行固溶處理的制作工藝，完全解決了復合板封頭內部r弧處復層N08810板材表面容易出現大量毛細裂紋的問題，而且其它機械性能、化學性能均不受影響。封頭成型后固溶處理是為了使基復層材料中各種相充分溶解，強化固溶體，改善板材的塑性、韌性及抗腐蝕性能，消除應力與軟化材質，以便進行后續加工步奏。而且對復合板的復合部位影響小。
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圖I是高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金N08810+奧氏體不銹鋼S31608復合板封頭熱處理溫度一時間曲線(固溶處理的熱處理工藝)。
具體實施例方式以下結合圖I和具體實施方式
對本發明進行說明。圖I中tl封頭入爐前空爐加熱時間；t2封頭入爐后隨爐加熱時間；t3封頭在爐內保溫時間；t4封頭出爐后水中冷卻時間；N08810+S31608復合板封頭在原材料復驗合格后，按工藝要求尺寸進行下料，需要拼接的封頭板按工藝要求進行拼接，各種參數及檢測要求必須滿足工藝要求，拼接完成后對封頭圓板進行校平處理，不平度< 4mm/m，對拼接焊縫及板材表面進行100%PT檢測，按JB/T4730-2005 I級合格檢驗；對封頭圓板進行100%UT檢測，確保復合板基復層的結合率> 98%，且無單個未結合區域的面積< 20cm2 ;最后再對拼接焊縫進行100%RT檢測，按JB/T4730-2005 II級合格檢驗。無損檢測合格后，對拼接焊縫進行打磨，打磨后焊縫余高在O. 5 lmm，保證封頭壓制后焊縫與母材平齊。封頭圓板雙面O. 8倍直徑以外的區域進行放射狀機械拋光，拋光精度達到8目要求。拋光后再次對焊縫進行100%PT檢測。按JB/Τ4730-2005 I級合格檢驗。N08810+S31608復合封頭具體的壓制方法在N08810+S31608復合板封頭壓制過程中，采用封頭板預加熱一熱壓一成型后固溶的工藝，N08810+S31608復合板封頭壓制前的圓板板面進行清理按工藝要求進行檢測，檢測合格后等待加熱，另外熱處理爐空爐加熱到1000 V左右(有一定的溫度范圍)，打開爐門將封頭板放入熱處理爐內加熱，加熱到IlOO0C ±15°C按工藝要求保溫一定時間，快速出爐熱壓。保證N08810+S31803封頭的生產質量及使用性能預加熱是將復合板封頭圓板按熱處理工藝曲線加熱1100°C ±15°C ;熱壓是將復合板封頭圓板在850°C — 1100°C范圍內將封頭采用模壓的型式壓制成型；成型后固溶處理是將壓制成型后的封頭按熱處理曲線加熱并冷卻以恢復、改善基層、復層原材料力學性能及使用性能的制作工藝。加熱及固溶前應將N08810+S31608復合板封頭內外表面清理干凈，壓制前對模具表面清理并預加熱。加熱及固溶應在密封性能較好的電熱及燃氣爐中進行。對N08810+S31608復合板封頭壓制前的圓板板面進行清理按工藝要求進行檢測，檢測合格后等待加熱，另外熱處理爐空爐加熱到1000°C，打開爐門將封頭板放入熱處理爐內加熱，加熱到1100°C ±15°C按工藝要求保溫一定時間，快速出爐熱壓。為了防止封頭在加熱過程中表面的過熱及壓制過程中模具的壓傷和熱量的快速損失，可在封頭圓板入爐前正反表面覆著等外徑尺寸的耐火石棉網，直至封頭壓制成型后再將其去除。封頭壓前在封頭圓板雙面O. 8倍直徑以外的區域進行放射狀機械拋光。壓制成型后，封頭整體固溶處理前封頭正反表面也需進行清理按工藝要求進行檢測，檢測合格后將封頭與封頭防變型工裝固定，并將封頭正反兩面涂刷耐高溫涂料，待涂料干燥后可以進行固溶熱處理。熱處理爐空爐加熱到1000°c，打開爐門將封頭整體放入熱處理爐內加熱，加熱到1100°c ±15°C按工藝要求保溫一定時間，快速出爐水冷。水槽中固溶處理用的冷卻水必須是潔凈的，固溶處理前按工藝要求對水質進行檢測。固溶過程中水必須是翻動的，將灼熱的封頭表面與水接觸形成的蒸汽膜打散，保證冷卻水與封頭可以充分的接觸，使封頭可以在2 3分鐘內迅速的從1100°C降到350°C以下。冷卻后清理封頭，對·封頭內表面進行100%UT檢測，確保復合板基復層的結合率> 98%，且無單個未結合區域的面積< 20cm2 ;對拼接焊縫及封頭正反表面進行100%PT檢測，按JB/T4730-2005 I級合格檢驗；最后對封頭拼接焊縫進行100%RT檢測，按JB/T4730-2005 II級合格檢驗。按以上工藝制作的N08810+S31608復合板封頭的質量有顯著區別，且封頭內r弧處不會出現任何形式的裂紋，保證了封頭的質量。
在N08810+S31608復合板封頭壓制過程中，采用封頭板預加熱一熱壓一成型后固溶的工藝，保證N08810+S31803封頭的生產質量及使用性能預加熱是將復合板封頭圓板按熱處理工藝曲線加熱1100°C ±15°C;熱壓是將復合板封頭圓板在850°C — 1100°C范圍內將封頭采用模壓的型式壓制成型；成型后固溶處理是將壓制成型后的封頭按熱處理曲線加熱并冷卻以恢復、改善基層、復層原材料力學性能及使用性能的制作工藝。加熱及固溶處理應該在密封性能較好的電爐或是燃氣爐中進行。此N08810+S31608復合板封頭的加工工藝適用于相同或是相近材質不同厚度不同規格的復合板封頭，根據材質規格的不同確定保溫時間。以上加工工藝包含但不僅限于橢圓、球形、錐形封頭。熱處理爐必須為密封性能較好的電爐或燃氣爐，且熱處理爐、壓機之間及固溶水槽之間的距離要近，防止封頭板在壓制過程中溫度過低造成敏化現象。通過固溶處理消除加工過程中造成的各種缺陷，消除應力，使合金發生再結晶，以獲得適宜的晶粒度，保證封頭的生產質量及使用性能。
權利要求
1.高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金與奧氏體不銹鋼復合板封頭的制作方法，其特征是中溫熱成型，熱成型后再次進行固溶處理的工藝；中溫熱成型即壓制過程的工藝條件空爐升溫到1000±75°C，封頭圓板入爐，保證封頭圓板入爐溫度彡800°C，入爐后隨爐加熱到IlOO0C ±15°C，保溫時間2 4h后出爐趁熱壓制，趁熱壓制次數彡2次，壓制過程中隨時測量封頭溫度，當溫度低于850°C時重新入爐加熱，終壓溫度不得低于850°C;壓制前必須清理模具表面，并對封頭的模具進行適當的預熱，預熱溫度150±30°C左右為宜；壓制后的固溶工藝條件空爐升溫到100(TC，封頭與封頭防變型工裝固定后入爐，保證封頭入爐溫度≥800°C，入爐后隨爐加熱到固溶溫度1100°C ±15°C，保溫時間2 4h后出爐迅速水冷。
2.根據權利要求I所述的高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金與奧氏體不銹鋼復合板封頭的制作方法，其特征是在封頭圓板入爐前正反表面覆著等外徑尺寸的耐火石棉網。
3.根據權利要求I或2所述的高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金與奧氏體不銹鋼復合板封頭的制作方法，其特征是壓制成型后，封頭整體固溶處理前封頭正反表面也進行檢測，檢測合格后將封頭正反兩面涂刷耐高溫涂料，待涂料干燥后可以進行固溶熱處理。
4.根據權利要求I或2所述的高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金與奧氏體不銹鋼復合板封頭的制作方法，其特征是水槽中固溶處理用的冷卻水是潔凈的，固溶過程中水必須是翻動的，將灼熱的封頭表面與水接觸形成的蒸汽膜打散，使封頭在2 3分鐘內從1100°C降到350°C以下。
5.根據權利要求I所述的高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金與奧氏體不銹鋼復合板封頭的制作方法，其特征是封頭壓前在封頭圓板雙面0. 8倍直徑以外的區域進行放射狀機械拋光。
全文摘要
高強度奧氏體鎳-鐵-鉻合金與奧氏體不銹鋼復合板封頭的制作方法，中溫熱成型，熱成型后再次進行固溶處理的工藝；壓制過程具備的工藝條件空爐升溫到1000±75℃，封頭圓板入爐，保證封頭圓板入爐溫度≥800℃，入爐后隨爐加熱到1100℃±15℃，保溫時間2～4h后出爐趁熱壓制，趁熱壓制次數≥2次，壓制過程中隨時測量封頭溫度，當溫度低于850℃時重新入爐加熱，終壓溫度不得低于850℃。本發明采用復合板封頭壓前進行放射狀精拋光處理，中溫熱成型，熱成型后再次進行固溶處理的工藝。
文檔編號B21D51/44GK102784853SQ201210299368
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月22日 優先權日2012年8月22日
發明者馮吉建, 吳厚金, 張海峰, 經正霞, 鄧家愛 申請人:南京德邦金屬裝備工程股份有限公司