一种s22253双相不锈钢材料法兰及其生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属加工生产技术领域，特别涉及一种S22253双相不锈钢材料法兰及其生产工艺。
【背景技术】
[0002]S22253是一种双相不锈钢，双相不锈钢是不锈钢种之一，因组织中铁素体和奥氏体相大约各占一半而得名；这样的双相组织使得铁素体和奥氏体晶粒均显著细化；由于铁素体的存在，使得双相钢的强度是普通奥氏体钢的两倍，它很好地结合了奥氏体和铁素体不锈钢的优点。
[0003]S22253双相不锈钢兼具奥氏体不锈钢的高韧性、可焊接性以及铁素体不锈钢的高强度、耐腐蚀性和抗应力腐蚀性；抗氢致裂纹腐蚀及氯化物应力腐蚀性优良；同时，由于是双相混合组织，也减少了晶间腐蚀的可能性，在焊接凝固过程中不易出现裂纹；
正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速；法兰作为管线的连接件，于是在高腐蚀工况下，S22253材质法兰就成为理想的产品，因此，S22253材质法兰锻造就成为行业内的一个开发热点。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种S22253双相不锈钢材料法兰及其生产工艺。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供一种S22253双相不锈钢材料法兰，包括抱箍，抱箍上设有外法兰体，外法兰体内套装有内法兰体，内法兰体设置在抱箍上，抱箍、外法兰体以及内法兰体呈同轴布置；外法兰体与内法兰体之间设有第一缓冲弹簧，第一缓冲弹簧呈水平布置，外法兰体与内法兰体之间设有第二缓冲弹簧，第二缓冲弹簧呈水平布置，内法兰体的一内侧壁设有第一紧固片，第一紧固片的上部设有第一扣片，第一扣片为弧面形状，第一扣片扣在内法兰体的端部，第一扣片的端部与外法兰体的对内朝向面连接，外法兰体与第一扣片的端部之间设有第一调节钢珠；
内法兰体的另一内侧壁设有第二紧固片，第二紧固片的上部设有第二扣片，第二扣片扣在内法兰体的端部，第二扣片的端部与外法兰体的对内朝向面连接，第二扣片的端部与外法兰体的对内朝向面之间设有第二调节钢珠，第二调节钢珠设置在外法兰体内；第一调节钢珠与第二调节钢珠均为球型形状。
[0006]本发明进一步限定的技术方案是:
进一步的，前述的S22253双相不锈钢材料法兰，抱箍与外法兰体之间设有加强环，加强环设置在外法兰体的外周面上。
[0007]前述的S22253双相不锈钢材料法兰，抱箍、外法兰体以及加强环为一体结构。
[0008]本发明还设计了一种S22253双相不锈钢材料法兰的生产工艺，工艺步骤为:熔炼一 EF (A0D或VOD) -Ar保护浇注一锻造一刮平面一预探伤一热处理一机加工、取样一探伤、验收，其中:
熔炼:分析合格后，选用5000Kg以下的合金坯料，采用真空电弧重熔或电渣重熔，熔炼温度为3050-3100 °C，合金坯料化学成分及质量百分比为:Cr:28.0-29.0%，Ni:
2.1-3.3%，C 彡 0.05%，Mo:3.0-5.0%，Cu:0.52-0.54%，S1:0.89-0.93%，Nb:0.14-0.16%，Ti:0.097-0.099%，Ca:0.15-0.17%，Se:0.05-0.15%，Te:0.15-0.19%，S:0.015-0.025%，P:0.021-0.023%，镧系稀土:5.5-6.6%，其余为Fe和不可避免杂质；
镧系稀土的组分质量百分比为:镧=20-24%,铈:20-25%,钐:14-16%,钕:14-16%,钆:2-4%，镨:16-18%，镝:5-6%，其余镧系元素:1_3%，以上各组分之和为100% ；
锻造:对浇注后的钢锭加热，加热温度< 1180°C，保温时间为2h/100mm，不要使火焰直射锻件；本发明中加热温度< 1180°C避免了加热温度过高、保温时间过长出现超量铁素体的情况，防止双相钢性能上的优势丧失殆尽，同时，也避免了高温脆性相δ相的出现；开锻前，将加热后的废钢放砧具上预热，吊钳(或叉具)放炉门口预热，锻件出炉后应尽快送到砧上，控制始锻温度1100-1200°C，钢锭开锻时要轻击快打，逐步加大锤击力量，大压下量镦粗时分步压下，中间停顿1-2秒，镦扁后在转台上均匀转动、反复“剥边”，将外缘压下后再打击中间区域；
锻中、锻后均应及时清理表面缺陷，防止尖端裂缝沿晶发展开裂，尤其对于与打击方向一致的表面缺陷应立即停锻清理，碳刨后马上打磨或直接打磨，清理时将凹坑磨成1:5的摊角；
控制终锻温度900-1000°C，测温点在离边缘或端面50-100mm处；每火的有效临界变形量彡20 % ;
因锻造温度区间很窄，气温较低时更容易使锻件温度迅速下降，塑性变劣变形抗力提高，而含Mo高达3 %的钢种对温度更敏感，温度稍降，热强度就迅速提高；对大直径、小高度的饼形件来说，当变形到最后尺寸时，由于直径大，散热表面增大，温降很快，而高度变小的同时使上下砧接触处摩擦区(不变形及粘滞区)加大，锻件只能在锤击下艰难变形，表面可能会出现大量细小龟裂，上下表面甚至会出现成群的网状裂纹；另外，压不动时反复加热会导致晶粒羽状粗化；外缘冷中心热的非对称变形会产生混晶现象等等，本发明有效地解决了上述问题；
钢锭开锻时轻击快打，消除皮下缺陷，“弥合”表面细晶薄层和里面的柱状晶间显微非融合区，逐步加大锤击力量，另外，大压下量镦粗时最好分步压下，中间停顿1-2秒，因高温下重击易在中心区产生热效应，导致锻件中心区域开裂；
本发明中镦扁后可在转台上均匀转动、反复“剥边”，将外缘压下后再打击中间区域，这样操作有两个好处:外缘趁热打铁，减少裂纹；中心一般是等轴晶的疏松区，外缘成形后再打会产生“模壳效应”，在三向压应力下提高塑性、有利压实、打碎粗晶；
锻后先采用空冷，确定表面无缺陷后换做水冷，水冷工序为三段式，先采用水冷以6-8°C /s的冷却速率将合金坯料冷却至670-690°C，再采用水冷以10_12°C /s的冷却速率将合金坯料冷却至610-620°C，最后采用水冷以4-6°C /s的冷却速率冷却至室温；
本发明中锻后及时清理表面缺陷，防止尖端裂缝沿晶(或位错方向)发展开裂，尤其是一些与打击方向一致的(和变形方向垂直的细长裂纹)表面缺陷更应立即停锻清理，碳刨后马上打磨或直接打磨； 热处理:采用固溶工艺，加热时全功率升温，温度升至1050-1070°C，保温时间为2.5h/100mm ;出炉淬水时入水水温< 40°C，3分钟内冷却至室温，其中:热处理前所有热处理件的棱角应倒成R或斜角，凹角应加工成R过渡，磨光表面缺陷后应PT确认无裂后再进炉加热。
[0009]热处理加热时全功率升温，因中温区(尤其是700-900°C区域)易使少量碳、氮化合物、特别是金属间相析出沉淀，所以要快速通过中温区；固溶温度1050-1070°C，过高易促使铁素体加快形成、数量增多，过低要影响固溶效果(如σ相不能干净地溶解到奥氏体基体中去)；
出炉淬水速度要快，入水水温不大于40°C，热处理前应将大部分冷加工工作量完成，若仍有许多余量放固溶后加工的话，会产生较大残余应力，不利于腐蚀项目的检验，应避免应力集中现象的出现。
[0010]本发明进一步限定的技术方案是:
进一步的，前述的S22253双相不锈钢材料法兰的生产工艺，工艺步骤为:熔炼一EF