不锈钢封头热成形方法与流程
时间：2021-05-21 阅读：31
本发明涉及压力容器装备领域，尤其涉及一种不锈钢封头热成形方法。
背景技术：
不锈钢封头是一种用来封堵不锈钢管道的产品。是管道到头了之后或者在一段圆管的两头焊上两个封头做容器用的一种产品。与之类似的产品有盲板、管帽、堵头等。通常不锈钢封头需要采用热成形工艺进行制作。
实践证明，任何工件在热处理过程中，只要有相变，热应力和组织应力都会发生。只不过热应力在组织转变以前就已经产生了不锈钢封头。而在封头成形方面，尤其是制造难度的蒸发器水室封头锻件，通常制造封头的不锈钢锻件需进行固溶处理以满足其性能要求。
淬火冷却一般采用浸水冷却。为保证加热的温度均匀性，采用环形加热炉进行加热，源为燃气或电能。该工艺如图1所示，通常在炉温高于600摄氏度时将不锈钢锻件置于热处理炉腔内，并快速升温至1040℃～1150℃进行保温，然后快速进行空冷，空冷结束后再进行固溶处理，其中固溶处理时快速升温至1050℃～1150℃进行保温，最后再进行水冷，完成固溶处理。
此工艺的优点是采用电加热环形炉的控温精度更高，保温精度可达±5摄氏度，成形范围大，不受厚度限制，且无冷煅成形造成的磁性相产生和硬度升高。缺点是运行成本较高，成形时间长、温度高，表面氧化严重，易造成晶粒粗大，性能下降无法通过热处理恢复，且成形工序多，变形整修工作量大。尤其是在制作薄壁大直径不锈钢封头时，变形尤为突出。技术实现要素：有鉴于此，本发明确有必要提供一种不锈钢封头热成形方法，以解决上述问题。
为此，本发明提供的技术方案为：一种不锈钢封头热成形方法，包括以下步骤：稳定化处理常温条件下将不锈钢置于加热炉内随炉升温至400℃后，再以小于等于150℃/h的升温速度继续加热至900℃～950℃，并进行保温处理，得到稳定化处理后的不锈钢；热压处理在温度为950℃～750℃条件下，将稳定化处理后的不锈钢进行压制成形，冷却后得到不锈钢封头。基于上述，在所述稳定化处理步骤中，当不锈钢的厚度小于60mm时，保温处理时间为120min～180min。
基于上述，在所述稳定化处理步骤中，当不锈钢的厚度大于60mm时，保温处理时间的计算公式为(120+(材料厚度-60)×2)，保温处理时间的单位为分钟。基于上述，所述热压处理步骤中，将稳定化处理后的不锈钢进行压制成形处理后，当稳定化处理后的不锈钢厚度小于30mm时采用空冷冷却处理，当稳定化处理后的不锈钢厚度为30mm～60mm时采用喷淋冷却，当稳定化处理后的不锈钢厚度大于60mm时，采用水冷冷却。基于上述，所述不锈钢为304号奥氏体不锈钢或316号奥氏体不锈钢。其中，不锈钢封头入炉前板面进行清洗表面杂质、油污等，确保表面清洁，并涂不锈钢防氧化涂料，打开炉门，放入不锈钢封头板，并将热电偶与产品表面接触直接测量产品表面温度，工艺曲线以产品表面温度为准，加热炉应在密封性良好的电炉或天然气炉中进行，炉内气氛为微氧化氛，天然气中硫含量应少于0.57g/m3。
本发明提供的上述不锈钢封头热成形方法省略了制备不锈钢封头常用的固溶处理工艺，仅需要一次加热处理便可以直接进行一次压制成形或多次压制成形，工艺简单。具体地，该不锈钢封头热成形方法先采用升温段在敏化温度下，将晶内有害元素析出，再通过保温把晶内的富铬扩散到晶间消除晶间贫铬，最后采用一次压制成形或多次压制成形，避免了成形过程中和成形后再次在敏化区发生晶间贫铬，使成形工艺更好掌握与实施，同时省略了再次固溶处理所带来的一系列变形和能源消耗、表面氧化等问题，在保证不锈钢的力学性和耐腐蚀性满足标准的前提下使得不锈钢封头的热成形时间比需要固溶处理的热成形时间节约一半，耗时短，同时由于热成形温度比固化处理温度低，对设备要求低，能大幅降低能源消耗，从而降低了企业成本。
技术特征：
1.一种不锈钢封头热成形方法，包括以下步骤：
稳定化处理常温条件下将不锈钢置于加热炉内随炉升温至400℃后，再以小于等于150℃/h的升温速度继续加热至900℃～950℃，并进行保温处理，得到稳定化处理后的不锈钢；
热压处理在温度为950℃～750℃条件下，将稳定化处理后的不锈钢进行压制成形，冷却后得到不锈钢封头。
2.根据权利要求1所述的不锈钢封头热成形方法，其特征在于，在所述稳定化处理步骤中，当不锈钢的厚度小于60mm时，保温处理时间为120min～180min。
3.根据权利要求2所述的不锈钢封头热成形方法，其特征在于，在所述稳定化处理步骤中，当不锈钢的厚度大于60mm时，保温处理时间的计算公式为(120+(材料厚度-60)×2)，保温处理时间的单位为分钟。
4.根据权利要求3所述的不锈钢封头热成形方法，其特征在于，所述热压处理步骤中，将稳定化处理后的不锈钢进行压制成形处理后，当稳定化处理后的不锈钢厚度小于30mm时采用空冷冷却处理，当稳定化处理后的不锈钢厚度为30mm～60mm时采用喷淋冷却，当稳定化处理后的不锈钢厚度大于60mm时，采用水冷冷却。
5.根据权利要求4所述的不锈钢封头热成形方法，其特征在于，所述不锈钢为304号奥氏体不锈钢或316号奥氏体不锈钢。
技术总结
本发明提供了一种不锈钢封头热成形方法，常温条件下将不锈钢置于加热炉内随炉升温至400℃后，再以小于等于150℃/h的升温速度继续加热至900℃～950℃，并进行保温处理，得到稳定化处理后的不锈钢；在温度为950℃～750℃条件下，将稳定化处理后的不锈钢进行压制成形，冷却后得到不锈钢封头。该方法省略了常用的固溶处理工艺，仅需要一次加热处理便可以直接进行一次压制成形或多次压制成形，工艺简单，先将晶内有害元素析出，再保温处理把晶内的富铬扩散到晶间消除晶间贫铬，避免了成形过程中和成形后再次在敏化区发生晶间贫铬，无需固溶可达到产品的力学和耐腐蚀性能要求，能大幅缩短热成形时间和降低能源消耗，特别适合薄壁大直径封头的成形。