專利名稱：不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到不銹鋼加工領(lǐng)域，具體指一種不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的隨著能源工業(yè)的發(fā)展，奧氏體類不銹鋼這一特殊鋼種被廣泛用于石油化工、熱電、核電、煤化工和其它化工領(lǐng)域的核心設(shè)備及關(guān)鍵部件，如各種容器、反應(yīng)塔器、管道、機(jī)泵、熱交換器、閥門等。這類鋼種具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能，其耐堿耐酸、抗氧化性能和抗高溫、抗低溫性能均比碳素鋼強(qiáng)得多。奧氏體類不銹鋼管是由料板卷制焊接而成，焊接后造成碳化物析出，晶格缺陷，使不銹鋼耐蝕性能下降。因此，焊接后的不銹鋼管需要進(jìn)行固溶處理，固溶處理是決定這奧氏體類不銹鋼管質(zhì)量性能的關(guān)鍵因素。固溶處理通常在固溶爐中高溫快冷的條件下進(jìn)行。授權(quán)公告號為CN202465812U的中國實(shí)用新型專利公開了一種《不銹鋼焊管在線光亮固溶機(jī)》，其包 括第一環(huán)座、第二環(huán)座和第三環(huán)座相連接，第一環(huán)座和第二環(huán)座之間設(shè)有加熱區(qū)，第二環(huán)座和第三環(huán)座之間設(shè)有冷卻區(qū)，第二環(huán)座上設(shè)有氣體供應(yīng)區(qū)。氫氣從氣體供應(yīng)區(qū)的入口進(jìn)入第二環(huán)座，從第二環(huán)座的兩端進(jìn)入加熱區(qū)和冷卻區(qū)；冷卻區(qū)設(shè)有內(nèi)充冷卻水的冷卻夾套管。不銹鋼焊管從第一環(huán)座的入口進(jìn)入加熱區(qū)加熱后，經(jīng)由第二環(huán)座進(jìn)入冷卻區(qū)，在冷卻區(qū)冷卻后從第三環(huán)座送出。該固溶爐是目前最常使用的。配合現(xiàn)有的固溶爐，常用的固溶工藝有下述三種。一、隧道內(nèi)氫氣保護(hù)下網(wǎng)帶爐+封閉無填料水冷夾套隧道。適用于鋼管離線集中處理，特點(diǎn)是加熱段長(一般在8米以上)升溫緩慢，而冷卻段更長(不少于工件長度)，不能達(dá)到迅速降溫的目的，鋼管在升溫冷卻過程中敏化溫度區(qū)(450C° 850C° )停留過長使Cr23C6在奧氏體晶界析出。二、隧道內(nèi)氫氣保護(hù)下箱式爐+封閉式無填料水冷夾套隧道。適用于鋼管在線處理，加熱段長6米左右，冷卻段長不少于8米，雖然它的特點(diǎn)比方法一稍有改良，但結(jié)果仍不盡人意。三、隧道內(nèi)氫氣保護(hù)下感應(yīng)加熱+封閉式石墨填料水冷夾套隧道，如意大利艾美迪公司技術(shù)。這是目前國內(nèi)外最普遍在用的在線光亮固溶處理設(shè)備，這種方法采用中頻感應(yīng)加熱電源和石墨隧道加水夾套。它的特點(diǎn)是加熱升溫快，但受管壁厚薄不均、電流和線速度波動等因素影響導(dǎo)致工件爐出口溫度波動大，經(jīng)處理后的鋼管力學(xué)性能和金相組織存在明顯不一致。其冷卻段一般在4 6米之間，理論上石墨具有良好的導(dǎo)熱性能，實(shí)際上工件與石墨之間存在著間隙，并不能起到快速傳遞熱量的效果。產(chǎn)品檢驗(yàn)結(jié)果同樣不夠理想。目前對奧氏體類不銹鋼焊接管光亮固溶處理受固溶處理設(shè)備的制約，光亮固溶處理的工藝過程始終不到位，從而導(dǎo)致產(chǎn)品性能不盡如人意
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種能精確控制冷卻速度從而獲得理想的處理效果的不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:該不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，包括供待處理不銹鋼焊接管通過的隧道，所述隧道外沿待處理不銹鋼焊接管的輸送方向依次設(shè)有對所述隧道的內(nèi)環(huán)境進(jìn)行加熱的升溫裝置和對所述隧道的內(nèi)環(huán)境進(jìn)行冷卻的冷卻裝置，其特征在于所述的冷卻裝置包括套設(shè)在所述隧道外的冷卻箱，該冷卻箱內(nèi)設(shè)有密閉的單向循環(huán)的氫氣通道，該氫氣通道內(nèi)設(shè)有單向送風(fēng)的風(fēng)機(jī)和冷卻器以及與外界氫氣源相連通的氫氣入口，所述氫氣通道內(nèi)還設(shè)有多個氣流通道，這些氣流通道沿所述隧道的外周均勻布置，并且各所述氣流通道上均設(shè)有對向所述隧道中心的出氣孔，各所述氣流通道的入口一端連通所述氫氣通道，各所述氣流通道的另一端為封閉的端口 ；容置在所述冷卻箱內(nèi)的隧道部分上設(shè)有多個供氫氣進(jìn)、出所述隧道的進(jìn)氣口和出氣口，且所述的氣流通道上的出氣孔對向所述的進(jìn)氣口。上述氫氣通道的設(shè)置方法有多種，優(yōu)選所述氫氣通道包括橫向設(shè)置在所述冷卻箱內(nèi)的第一隔板和縱向設(shè)置在所述冷卻箱內(nèi)的第二隔板；所述第二隔板將所述冷卻箱分隔為左右設(shè)置的第一腔和第二腔，所述第一隔板將所述的冷卻箱分隔為上下設(shè)置的第三腔和第四腔，并且所述第一腔和所述第三腔相連通，所述第二腔和所述第四腔相連通；各所述氣流通道的一端支撐在所述的第二隔板上，并且各所述氣流通道的入口一端均連通所述的第二腔；所述風(fēng)機(jī)和所述冷卻器設(shè)置在所述的第四腔內(nèi)；所述隧道和各所述氣流通道設(shè)置在所述第二腔內(nèi)。氣流通道的數(shù)量可以根據(jù)需要來設(shè)定，較好的，所述的氣流通道有四個。上述各方案中的 冷卻器可以根據(jù)需要選用現(xiàn)有技術(shù)中的容易一種，較好的，所述的冷卻器為翅片冷卻器。使用翅片冷卻器能夠確保冷卻速度和冷卻效果。上述各方案中，所述升溫裝置和所述冷卻裝置之間還設(shè)有用于對所述隧道的內(nèi)環(huán)境進(jìn)行恒溫的恒溫裝置，所述恒溫裝置套設(shè)在所述隧道外。恒溫段的設(shè)計能夠?qū)ι郎睾蟮暮附庸苓M(jìn)行保溫恒溫，使焊接管在高溫區(qū)有足夠的固溶時間，從而得到理想奧氏體組織。所述的恒溫裝置可以使用現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種，較好的，所述的恒溫裝置為箱式電阻爐，所述隧道穿設(shè)在該箱式電阻爐的爐體內(nèi)。該方案保溫效果好，更節(jié)能降耗；同時由于箱式電阻爐溫度相對穩(wěn)定，克服了爐出口溫度波動大的缺陷，從而保證固溶處理后的鋼管力學(xué)性能和金相組織一致性。箱式電阻爐的規(guī)格可以根據(jù)實(shí)際需要具體選定。上述各方案中的升溫裝置可以選用現(xiàn)有技術(shù)中的任意一種加熱升溫裝置，較好的，所述的升溫裝置包括纏繞在所述隧道外側(cè)壁上的感應(yīng)加熱線圈，該感應(yīng)加熱線圈連接超音頻感應(yīng)加熱電源；并且所述感應(yīng)加熱線圈所對應(yīng)的隧道部分為石英管。采用感應(yīng)加熱線圈和超音頻感應(yīng)加熱電源配合，可在滿足生產(chǎn)的線速度的同時，將原中頻電源的頻率提高到40KHZ左右，加熱速度快，可把經(jīng)焊接后的組織迅速加熱到1000°C，使Cr23C6即時到達(dá)溶解點(diǎn)。為了方便整個設(shè)備的裝配以及各段具體結(jié)構(gòu)的設(shè)置，所述隧道包括通過法蘭依次相連接的第一隧道、第二隧道和第三隧道，其中，所述的升溫裝置設(shè)置在第一隧道外，所述的恒溫裝置設(shè)置在所述的第二隧道外，所述的冷卻裝置設(shè)置在所述的第三隧道外。各部分隧道的長度需要根據(jù)待處理不銹鋼焊接管的規(guī)格、運(yùn)行速度以及各段設(shè)備的實(shí)際性能具體計算得到。對應(yīng)于本發(fā)明，較好的，所述第一隧道的長度為0.3 0.7米，所述第二隧道的長度為1.8 2.2米，所述第三隧道的長度為1.6 2.0米。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用保護(hù)氣氫氣導(dǎo)熱性高的物理特性，氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)λ為6.69，氫氣的表面散熱系數(shù)α是空氣的1.5倍，在風(fēng)機(jī)和冷卻器的作用下氫氣在冷卻箱內(nèi)進(jìn)行高速內(nèi)循環(huán)，形成一個強(qiáng)制密閉循環(huán)系統(tǒng)，通過氣流通道將冷態(tài)氫氣直吹待處理焊接管，同時補(bǔ)充新氫氣，以達(dá)到快速冷卻的目的，縮短鋼管在450 850C°敏化溫度區(qū)的停留時間，從而避免Cr23C6在奧氏體晶界析出產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。優(yōu)選方案中，在升溫段和冷卻段之間設(shè)置了恒溫段，使焊接管在高溫區(qū)有足夠的固溶時間，從而得到性能更加理想的奧氏體組織。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例裝配結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例中冷卻裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖(不包括氣流通道)；圖3為沿如2中A-A線的剖視圖；圖4為沿圖2中B-B線的剖視圖；圖5為本發(fā)明對比例所使用的固溶熱處理裝置裝配結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例焊接母材的金相組織顯微照片；圖7為本發(fā)明實(shí)施例焊接管焊縫的金相組織顯微照片；圖8為本發(fā)明實(shí)施例處理后三根焊接管成品A的爆破檢測照片；圖9為本發(fā)明對比例焊接母材的金相組織顯微照片；圖10為本發(fā)明對比例焊接管焊縫的金相組織顯微照片；圖11為本發(fā)明對比例處理后三根焊接管成品B的爆破檢測照片；圖12為本發(fā)明實(shí)施例熱處理過程中溫度-時間關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1至圖4所示，該不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備包括:隧道1，用于供待處理的不銹鋼焊接管5通過，隧道內(nèi)充有氫氣。本實(shí)施例中的隧道由沿待處理不銹鋼焊接管的輸送方向依次設(shè)置的第一隧道11、第二隧道12和第三隧道13三部分通過法蘭14密閉連接而成。其中第一隧道外設(shè)有對第一隧道內(nèi)環(huán)境進(jìn)行加熱的升溫裝置2，第二隧道外設(shè)有對第二隧道內(nèi)環(huán)境進(jìn)行恒溫的恒溫裝置3，第三隧道外設(shè)有對第三隧道內(nèi)環(huán)境進(jìn)行快速冷卻的冷卻裝置4。各段隧道的長度需要根據(jù)升、降溫速度、待處理不銹鋼焊接管的具體情況和鋼管的長度經(jīng)具體計算得到，本實(shí)施例中，第一隧道11采用石英管制備，其長度為0.5米，第一隧道的長度可以根據(jù)實(shí)際情況在0.3 0.7米之間；第二隧道的長度為2.0米，第二隧道的長度通常在1.8 2.2米之間；第三隧道上設(shè)有多個進(jìn)氣口和出氣口(見圖3和圖4中直線箭頭所對應(yīng)位置)，進(jìn)氣口和出氣口的密度和分布可以根據(jù)需要而定，本實(shí)施例為均布；第三隧道的長度為1.8米，第三隧道的長度可根據(jù)需要在
1.6 2.0米之間選擇。升溫裝置2包括纏繞在第一 隧道外側(cè)壁上的感應(yīng)加熱線圈21，該感應(yīng)加熱線圈連接超音頻感應(yīng)加熱電源22。恒溫裝置3為箱式電阻爐，第二隧道12穿設(shè)在該箱式電阻爐的爐體內(nèi)，其兩端外露連接其它兩段隧道。冷卻裝置4包括箱式結(jié)構(gòu)的冷卻箱46，第三隧道13穿設(shè)在冷卻箱46內(nèi)，其兩端外露于冷卻箱。第三隧道的周圍均布有四根氣流通道45，并且，氣流通道的側(cè)壁上均設(shè)有對向第三隧道的進(jìn)氣口的出氣孔(見圖3和圖4中直線箭頭所對應(yīng)位置)。出氣孔和進(jìn)氣口基本上是一一對應(yīng)設(shè)置，以使從氣流通道內(nèi)流出的氫氣流直接吹入第三隧道內(nèi)，而進(jìn)入第三隧道內(nèi)的氫氣在冷卻不銹鋼焊接管之后只能從出氣口流出第三隧道。 冷卻箱46內(nèi)還設(shè)有橫向的第一隔板41和縱向的第二隔板42，并且第二隔板的下端緣密封連接第一隔板41的右端緣；第二隔板42將冷卻箱的內(nèi)部分隔為左右設(shè)置的第一腔421和第二腔422，第一隔板41將冷卻箱的內(nèi)部分隔為上下設(shè)置的第三腔411和第四腔412，并且第一腔421和第三腔411相連通，第二腔422和第四腔412相連通。冷卻箱的側(cè)壁上對應(yīng)于第四腔的位置設(shè)有氫氣入口 461，用于向第三隧道內(nèi)補(bǔ)充新氫氣。 上述四根氣流通道45均位于第三腔411內(nèi)，各氣流通道的第一端均支承在第二隔板42上，使各氣流通道的入口連通第二腔；各氣流通道的第二端為封閉端。第四腔內(nèi)設(shè)有風(fēng)機(jī)43和翅片冷卻器44。風(fēng)機(jī)和翅片冷卻器的位置可以互為上下游。翅片冷卻器的冷卻水管的進(jìn)、出口分別連接外界設(shè)備。上述依次連通的第四腔、第二腔、氣流通道、第三腔、第一腔、翅片冷卻器的空氣通道、第四腔構(gòu)成本實(shí)施例中的氫氣通道。使用上述不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理裝置對不銹鋼焊接管5進(jìn)行固溶熱處理，處理工藝如下:以SUS3210 25X1.5不銹鋼焊接管為例，在線速度為1.4m/min，熱處理工藝參數(shù)如表I所示，熱處理過程中溫度一時間關(guān)系如圖12所示。表I
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，包括供待處理不銹鋼焊接管通過的隧道，所述隧道外沿待處理不銹鋼焊接管的輸送方向依次設(shè)有對所述隧道的內(nèi)環(huán)境進(jìn)行加熱的升溫裝置和對所述隧道的內(nèi)環(huán)境進(jìn)行冷卻的冷卻裝置，其特征在于所述的冷卻裝置包括套設(shè)在所述隧道外的冷卻箱，該冷卻箱內(nèi)設(shè)有密閉的單向循環(huán)的氫氣通道，該氫氣通道內(nèi)設(shè)有單向送風(fēng)的風(fēng)機(jī)和冷卻器以及與外界氫氣源相連通的氫氣入口，所述氫氣通道內(nèi)還設(shè)有多個氣流通道，這些氣流通道沿所述隧道的外周均勻布置，并且各所述氣流通道上均設(shè)有對向所述隧道中心的出氣孔，各所述氣流通道的入口一端連通所述氫氣通道，各所述氣流通道的另一端為封閉的端口 ；容置在所述冷卻箱內(nèi)的隧道部分上設(shè)有多個供氫氣進(jìn)、出所述隧道的進(jìn)氣口和出氣口，且所述的氣流通道上的出氣孔對向所述的進(jìn)氣口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，其特征在于所述氫氣通道包括橫向設(shè)置在所述冷卻箱內(nèi)的第一隔板和縱向設(shè)置在所述冷卻箱內(nèi)的第二隔板；所述第二隔板將所述冷卻箱分隔為左右設(shè)置的第一腔和第二腔，所述第一隔板將所述的冷卻箱分隔為上下設(shè)置的第三腔和第四腔，并且所述第一腔和所述第三腔相連通，所述第二腔和所述第四腔相連通；各所述氣流通道的一端支撐在所述的第二隔板上，并且各所述氣流通道的入口一端均連通所述的第二腔；所述風(fēng)機(jī)和所述冷卻器設(shè)置在所述的第四腔內(nèi)；所述隧道和各所述氣流通道設(shè)置在所述第三腔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，其特征在于所述的氣流通道有四個。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的 不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，其特征在于所述的冷卻器為翅片冷卻器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，其特征在于所述升溫裝置和所述冷卻裝置之間還設(shè)有用于對所述隧道的內(nèi)環(huán)境進(jìn)行恒溫的恒溫裝置，所述恒溫裝置套設(shè)在所述隧道外。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，其特征在于所述的恒溫裝置為箱式電阻爐，所述隧道穿設(shè)在該箱式電阻爐的爐體內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，其特征在于所述的升溫裝置包括纏繞在所述隧道外側(cè)壁上的感應(yīng)加熱線圈，該感應(yīng)加熱線圈連接超音頻感應(yīng)加熱電源；并且所述感應(yīng)加熱線圈所對應(yīng)的隧道部分為石英管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，其特征在于所述隧道包括通過法蘭依次相連接的第一隧道、第二隧道和第三隧道，其中，所述的升溫裝置設(shè)置在第一隧道外，所述的恒溫裝置設(shè)置在所述的第二隧道外，所述的冷卻裝置設(shè)置在所述的第三隧道外。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，其特征在于所述第一隧道的長度為0.3 0.7米，所述第二隧道的長度為1.8 2.2米，所述第三隧道的長度為1.6 2.0米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不銹鋼焊接管連續(xù)光亮固溶熱處理設(shè)備，包括隧道，所述隧道外設(shè)有對所述隧道的內(nèi)環(huán)境進(jìn)行加熱的升溫裝置和對所述隧道的內(nèi)環(huán)境進(jìn)行冷卻的冷卻裝置，其特征在于所述的冷卻裝置包括套設(shè)在所述隧道外的冷卻箱，該冷卻箱內(nèi)設(shè)有密閉的單向循環(huán)的氫氣通道，該氫氣通道內(nèi)設(shè)有氫氣入口，所述氫氣通道內(nèi)還設(shè)有多個氣流通道，并且各所述氣流通道上均設(shè)有對向所述隧道中心的出氣孔，各所述氣流通道的入口一端連通所述氫氣通道，各所述氣流通道的另一端為封閉的端口；隧道上設(shè)有多個進(jìn)氣口和出氣口，且所述的氣流通道上的出氣孔對向所述的進(jìn)氣口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的裝置能夠達(dá)到快速冷卻的目的，縮短鋼管在敏化溫度區(qū)的停留時間，從而避免Cr23C6在奧氏體晶界析出產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。
文檔編號C21D1/767GK103114190SQ20131008111
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者吳通良, 周耀 申請人:鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司