一种大容积钛质无缝高压气瓶的热处理方法
【专利摘要】本发明涉及一种大容积钛质无缝高压气瓶的热处理方法，该热处理方法主要为退火加热、退火保温和退火冷却三个阶段，在第一阶段和第二阶段，气瓶能够实现沿输送辊道螺旋状直线往复缓慢移动，前进或后移距离达到瓶体转动满一周后自动折返；瓶体缓慢的往复移动和转动，既能消除气瓶圆周表面与输送棍棒接触的底部和顶部存在的受热不均，也可以避免瓶体退火高温加热过程中的下榻现象，利用气瓶自重起到矫形的作用，可以保持气瓶瓶体的圆度；该热处理方法的对象是大容积钛质无缝高压气瓶，瓶体材料为屈服强度大于500MPa的高强度钛合金，可保证大容积钛质无缝高压气瓶质量稳定、性能均匀良好。
【专利说明】
-种大容积铁质无缝高压气瓶的热处理方法
技术领域
[0001] 本发明设及铁质高压气瓶的热处理技术领域，具体的说是一种大容积铁质无缝高 压气瓶的热处理方法。
【背景技术】
[0002] 现阶段，随着气瓶在航空、航天和航海等产业相关技术的不断进步，对相关领域气 瓶的要求更为苛刻，气瓶的容重比、强度、初性及耐腐蚀性等相关指标不断提高。铁合金因 具有高强度、低密度、耐高溫、耐腐蚀等优点而逐渐成为新型的气瓶用材料。
[0003] 现阶段铁合金气瓶主要通过焊接成型，其主要为有缝铁合金气瓶，有缝铁合金气 瓶的制造工艺一般是通过粗加工成型分别制得筒体、封头，再经过筒体、封头的精密加工成 型，最后采用电子束组对焊接的方法制得。有缝铁合金气瓶现阶段主要通过电炉和台车炉 进行固溶处理。运种传统的热处理方法使用中有很多弊端，主要有几下几点：1)气瓶表面受 热不均匀。由于瓶体在台车炉内静止放置，使得气瓶圆周表面的底部(特别是与炉底或托架 接触部分)与顶部受热不均;2)固溶加热保溫过程中，瓶体受高溫作用软化引起的下塌导致 气瓶变形较大，其不圆度、直线度控制困难。3)气瓶表面性能不均匀。气瓶表面固溶加热过 程中存在的底部和顶部受热不均，会影响气瓶表面的性能均一性，比较典型的是气瓶固溶 后由于圆周表面硬度分布不均产生的所谓阴、阳面;4)不同炉处理气瓶性能差异较大。电炉 热处理气瓶数量有限，热处理数量较多气瓶时，不同炉处理后气瓶的强度、初性及硬度等性 能参数差异较大，且不同炉处理需进行多次性能检测，导致热处理成本上升;5)产品废品率 高。由于气瓶W上原因造成的性能不均匀和变形问题，致使采用此种热处理方法的产品存 在约5%的废品率。运对性能和质量要求严格，且单支造价达数十万元的大容积铁质无缝高 压气瓶，是无法接受的。
【发明内容】
[0004] 针对上述铁合金气瓶传统的热处理方法存在的气瓶表面受热不均匀、不圆度、直 线度控制困难、气瓶表面性能不均匀、不同炉处理气瓶性能差异较大、产品废品率高等问 题，本发明提供一种大容积铁质无缝高压气瓶的热处理方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 一种大容积铁质无缝高压气瓶的热处理方法，包括W下步骤： 步骤一:将热处理炉溫度控制在650~950°C ; 步骤二:将大容积铁质无缝高压气瓶保持室溫直接进入热处理炉，与热处理炉进行20~ 50min的换热后大容积铁质无缝高压气瓶溫度达650~950°C; 步骤Ξ:使大容积铁质无缝高压气瓶与热处理炉溫度偏差不超过±20°C，保溫100~ 200min； 步骤四：将大容积铁质无缝高压气瓶移出热处理炉，自然冷却，直至大容积铁质无缝高 压气瓶溫度降至50°C，则大容积铁质无缝高压气瓶的热处理完成； 所述步骤二和步骤Ξ中大容积铁质无缝高压气瓶进行热处理时，大容积铁质无缝高压 气瓶能够沿输送漉道螺旋状直线往复缓慢移动，前进或后移距离达到瓶体转动满一周后自 动折返。
[0006] 所述热处理炉为漉底式钢瓶热处理炉。
[0007] 所述大容积铁质无缝高压气瓶工作压力不低于lOMpa;直径大于300mm;长度不低 于2000mm;屈服强度大于500MPa;气瓶水容积不低于25化。
[000引本发明的有益效果： 本发明提供的大容积铁质无缝高压气瓶的热处理方法，该热处理方法的对象是大容积 铁质无缝高压气瓶，瓶体材料为屈服强度大于500M化的高强度铁合金，可保证大容积铁质 无缝高压气瓶质量稳定、性能均匀良好;该热处理方法主要为退火加热、退火保溫和退火冷 却Ξ个阶段，在第一阶段和第二阶段，气瓶能够实现沿输送漉道螺旋状直线往复缓慢移动， 前进或后移距离达到瓶体转动满一周后自动折返;瓶体缓慢的往复移动和转动，既能消除 气瓶圆周表面与输送棍棒接触的底部和顶部存在的受热不均，也可W避免瓶体退火高溫加 热过程中的下榻现象，利用气瓶自重起到矫形的作用，可W保持气瓶瓶体的圆度;其热处理 方式为退火热处理，即保溫一定时间后进行炉冷+空冷;通过采用W上热处理方法和设备， 可W获得瓶体尺寸允差不圆度《1%、直线度《2%。，瓶体力学性能均匀良好，满足使用要求 的25MPaW上大容积铁质无缝高压气瓶，并使产品热处理合格率提升到100%;本发明提供的 大容积铁质无缝高压气瓶的热处理方法，既满足了我国发展新型大容积铁质无缝高压气瓶 的装备急需，同时该方法也解决了目前我国大容积铁质无缝高压气瓶热处理工艺运一关键 制造技术难题。
【附图说明】
[0009] 图1本发明热处理生产设备示意图； 图2本发明气瓶螺旋状直线缓慢移动示意图； 附图标记：1、热处理炉上料台，2、热处理炉，3、热处理炉出料台，4、气瓶，5、输送系统漉 棒。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的阐述。
[0011] -种大容积铁质无缝高压气瓶的热处理方法，包括W下步骤： 步骤一:将热处理炉溫度控制在650~950°C ; 步骤二:将大容积铁质无缝高压气瓶保持室溫直接进入热处理炉，与热处理炉进行20~ 50min的换热后大容积铁质无缝高压气瓶溫度达650~950°C; 步骤Ξ:使大容积铁质无缝高压气瓶与热处理炉溫度偏差不超过±20°C，保溫100~ 200min； 步骤四：将大容积铁质无缝高压气瓶移出热处理炉，自然冷却，直至大容积铁质无缝高 压气瓶溫度降至50°C，则大容积铁质无缝高压气瓶的热处理完成； 所述步骤二和步骤Ξ中大容积铁质无缝高压气瓶进行热处理时，大容积铁质无缝高压 气瓶能够沿输送漉道螺旋状直线往复缓慢移动，前进或后移距离达到瓶体转动满一周后自 动折返； 所述大容积铁质无缝高压气瓶工作压力不低于lOMpa;直径大于300mm;长度不低于 2000mm;屈服强度大于500MPa;气瓶水容积不低于25化； 所述热处理炉为漉底式钢瓶热处理炉，如图1所示，为本发明热处理生产设备示意图； 本发明只需一节热处理炉，其热处理方式为退火热处理，即保溫一定时间后进行炉冷+空 冷。
[001^ 实施例1 W材质为80公斤级铁合金的大容积铁质无缝高压气瓶为例，如图1所示，瓶体由热处理 炉上料台1的输送漉道进入泽火热处理炉2,经40min加热后气瓶溫度达到与炉溫相同的880 °C、保溫150min，此过程中瓶体在双输出减速电机驱动漉棒上的弧形导向板的摩擦力带动 下，沿炉体内输送漉道螺旋状直线缓慢向前移动，如图2所示，移动距离达到预设距离即瓶 体转动满一周时，在对射光电开关的感应、响应下，棍棒驱动电机开始反向驱动，带动瓶体 开始螺旋状直线缓慢向后移动，待移动到原点即反向转动刚好满一周时，同样在对射光电 开关的感应、响应下，棍棒驱动电机又开始正向驱动，并带动瓶体也开始向前缓慢移动，从 而如此往复缓慢转动并前后移动；泽火保溫时间到，瓶体从热处理炉出料台3快速移出炉 体，移动至出炉漉道上，空冷约120min后将气瓶转移至回火炉进料漉道上，继续进行空冷， 直至气瓶溫度降至约50°C后方可进行下一道工序。
[0013] 空冷到室溫后，气瓶尺寸允差检验：1)采用游标卡尺在瓶体筒体段两端及1/^2长度 处测得不圆度分别为平均外直径的0.42%、0.46%和0.57%，均在控制允差1%之内；2)采用拉 线法测得瓶体整体的直线度为1.4%。，也在控制允差2%。W内。
[0014] 气瓶性能均匀性检验:气瓶瓶体筒体段两端部及1/2长度处的基本力学性能，经解 剖取样，采用拉伸试验机和冲击试验机测得的结果如表1所示。W上性能检验数据均显示， 经本发明的热处理方法处理后，气瓶的性能均匀性非常好。
[0015] 表1瓶体材料热处理后的基本力学性能测试结果
综合W上气瓶尺寸和性能检验结果，充分验证了采用本发明的热处理方法后，可W保 证获得性能和质量均匀良好，并满足大容积铁质无缝高压气瓶使用要求的产品。
[0016] 实施例2 W材质为75公斤级铁合金的大容积铁质无缝高压气瓶为例，如图1所示，瓶体由热处理 炉上料台1的输送漉道进入泽火热处理炉2，经30min加热后气瓶溫度达到与炉溫相同的800 °C、保溫ISOmin，此过程中瓶体在双输出减速电机驱动漉棒上的弧形导向板的摩擦力带动 下，沿炉体内输送漉道螺旋状直线缓慢向前移动，如图2所示，移动距离达到预设距离即瓶 体转动满一周时，在对射光电开关的感应、响应下，棍棒驱动电机开始反向驱动，带动瓶体 开始螺旋状直线缓慢向后移动，待移动到原点即反向转动刚好满一周时，同样在对射光电 开关的感应、响应下，棍棒驱动电机又开始正向驱动，并带动瓶体也开始向前缓慢移动，从 而如此往复缓慢转动并前后移动。泽火保溫时间到，瓶体从热处理炉出料台3快速移出炉 体，移动至出炉漉道上，空冷约120min后将气瓶转移至回火炉进料漉道上，继续进行空冷， 直至气瓶溫度降至约50°C后方可进行下一道工序。
[0017] 空冷到室溫后，气瓶尺寸允差检验：1)采用游标卡尺在瓶体筒体段两端及1/^2长度 处测得不圆度分别为平均外直径的0.45%、0.52%和0.63%，均在控制允差1%之内；2)采用拉 线法测得瓶体整体的直线度为1.2%。，也在控制允差2%。W内。
[0018] 气瓶性能均匀性检验:气瓶瓶体筒体段两端部及1/2长度处的基本力学性能，经解 剖取样，采用拉伸试验机和冲击试验机测得的结果如表2所示。W上性能检验数据均显示， 经本发明的热处理方法处理后，气瓶的性能均匀性非常好。
[0019] 表2瓶体材料热处理后的基本力学性能测试结果
综合W上气瓶尺寸和性能检验结果，充分验证了采用本发明的热处理方法后，可W保 证获得性能和质量均匀良好，并满足大容积铁质无缝高压气瓶使用要求的产品。
【主权项】
1. 一种大容积钛质无缝高压气瓶的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一:将热处理炉温度控制在650~950°C ; 步骤二:将大容积钛质无缝高压气瓶保持室温直接进入热处理炉，与热处理炉进行20~ 50min的换热后大容积钛质无缝高压气瓶温度达650~950°C; 步骤三：使大容积钛质无缝高压气瓶与热处理炉温度偏差不超过±20°C，保温100~ 200min； 步骤四：将大容积钛质无缝高压气瓶移出热处理炉，自然冷却，直至大容积钛质无缝高 压气瓶温度降至50°C，则大容积钛质无缝高压气瓶的热处理完成； 所述步骤二和步骤三中大容积钛质无缝高压气瓶进行热处理时，大容积钛质无缝高压 气瓶能够沿输送辊道螺旋状直线往复缓慢移动，前进或后移距离达到瓶体转动满一周后自 动折返。2. 如权利要求1所述的大容积钛质无缝高压气瓶的热处理方法，其特征在于:所述热处 理炉为辊底式钢瓶热处理炉。3. 如权利要求1所述的大容积钛质无缝高压气瓶的热处理方法，其特征在于:所述大容 积钛质无缝高压气瓶工作压力不低于lOMpa;直径大于300mm;长度不低于2000mm;屈服强度 大于500MPa;气瓶水容积不低于250L。
【文档编号】C22F1/18GK106011428SQ201610502371
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】邓春锋, 张永峰, 任方杰, 武春学
【申请人】洛阳双瑞特种装备有限公司