F304/f304l双标不锈钢材料法兰及其生产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属冶炼技术领域，涉及一种F304/F304L双标不锈钢材料法兰及其生产工艺。
【背景技术】
[0002]在石油化工生产中，各种介质对设备和管道的腐蚀性很强，工艺系统温度压力又较高，目前工程中使用的单一牌号的不锈钢F304或F304L各有优缺点，F304材料高温性能优于F304L材料，但耐晶间腐蚀性能不如F304L材料，于是寻求既耐晶间腐蚀又有较好的高温性能材料成为工程中的难点。
[0003]F304/304L材料的化学成分与F304L—致，而高温性能与F304—致，这样就既具有良好的耐晶间腐蚀性能和良好的机械性能。法兰作为管线的连接件，于是在高温腐蚀工况条件下，F304/304L材料法兰就成为理想的产品，但由于F304/304L材料兼有两种材料的特性，不易于锻造，故F304/304L材料的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F304/F304L双标不锈钢材料法兰及其生产工艺，本发明产品硬度高、强度大，耐腐蚀，结构设计巧妙，实用性高，使用寿命长。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供一种F304/F304L双标不锈钢材料法兰，包括通孔和法兰片，法兰片为圆盘状结构，通孔设置在法兰片的中心轴为中心线垂直法兰片设置，通孔的两端边缘处分别设有凸台和凹槽，法兰片包括前法兰片、中法兰片和后法兰片，且三者依次平行设置，前法兰片、中法兰片和后法兰片的直径相等，且前法兰片与后法兰片的厚度相同，其上分别均匀设有至少4个固定孔，前固定孔、中固定孔和后固定孔，其孔径大小相等且位置相对应。
[0006]本发明进一步限定的技术方案是:
前述前法兰片与中法兰片的间距，和中法兰片与后法兰片的间距相等。
[0007]前述凸台与凹槽的斜面与通孔中心线的夹角为30-60°。
[0008]本发明结构合理，设计精巧，法兰两端可同时分别安装管道，采用螺栓固定，不但节约材料、降低成本，而且密封效果好，方便安装调节。
[0009]进一步的，
本发明还提供一种F304/F304L双标不锈钢材料法兰的生产工艺，工艺步骤为:熔炼-锻造-热处理-切边-超声波检测-取样分析，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2950-3150°C，合金坯料化学成分及质量百分比为:Cr:18.3-18.5%，N1:9.1-9.3%，C:0.07-0.09%，Mo:0.21-0.25%，Cu:0.52-0.54%，Si: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%，其余为Fe和不可避免杂质；
锻造:将上述经过高温熔炼的合金坯料进炉保温，保温温度为1050-1090°C，保温时间为5-7h，然后进行锻造，锻造方法采用自由锻，控制锻造比为3.5-4.5，并去除氧化皮，预成型；
热处理:采用正火-二次正火-回火的热处理工艺，正火后保温6-8小时后进行二次正火，二次正火后保温3-5小时后进行回火，正火温度为890-900°C，采用第一冷却工序冷至室温，使合金坯料组织完全奥氏体化，且细化奥氏体晶粒；二次正火温度为945-955?，采用第二冷却工序冷至室温，合金坯料得到板条马氏体组织；回火温度为665-685°C，采用第三冷却工序冷至室温，合金坯料得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使合金坯料中逆变奥氏体的数量增多，且逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；
第一冷却工序: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，然后空冷至510-530°C，再采用压缩空气或雾状淬火液以9-ll°C /s的冷却速率将合金坯料冷却至室温；
第二冷却工序:先采用水冷以10-12°C /s的冷却速率将合金坯料冷却至610-620°C，然采用风冷以8-10°C /s的冷却速率将合金坯料冷却至450-470°C，再采用水冷以4-6°C /s的冷却速率将合金坯料冷却至室温；
第三冷却工序:先采用风冷以2-4°C /s的冷却速率将合金坯料冷却至550-560°C，再采用水冷以7-9°C /s的冷却速率将合金坯料冷却至350-360°C，最后采用压缩空气或雾状淬火液以3-5°C /s的冷却速率将合金坯料冷却至室温；
热处理一方面使逆变奥氏体在马氏体板条晶间呈薄片状析出，分布均匀；另一方面，提高逆变奥氏体的热稳定性，从而使晶界和基体韧化，可以显著提法兰的低温冲击韧性，获得了意想不到的技术效果。
[0010]检测分析:将上述法兰坯料冷却至室温，通过超声波检测其内部的锻造质量，并取样对锻件的机械性能进行分析，以上监测分析均合格后，将法兰坯料收集备用。
[0011]本发明的有益效果是:
本发明产品中，碳含量0.07-0.09%，不但不影响屈服点和抗拉强度，同时塑性和冲击性提高，而且还会提高钢的耐大气腐蚀能力；硅含量0.89-0.93%，作为还原剂和脱氧剂，能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，而且硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用；铬含量18.3-18.5%，能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和初性，且又能提尚钢的抗氧化性和耐腐蚀性；镇含量9.1-9.3%，能提尚钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性，镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力；钼含量0.21-0.25%，钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，与钼结合，能提高机械性能，抑制合金钢由于火而引起的脆性；钛含量0.097-0.099%，是钢中强脱氧剂，它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力，降低时效敏感性和冷脆性，改善焊接性能；铌含量0.14-0.16%，能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，可改善焊接性能，可防止晶间腐蚀现象；铜含量0.52-0.54%，提高强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。
[0012]本发明热处理一方面使逆变奥氏体在马氏体板条晶间呈薄片状析出，分布均匀；另一方面，提高逆变奥氏体的热稳定性，从而使晶界和基体韧化，可以显著提法兰的低温冲击韧性，获得了意想不到的技术效果；同时，采用自由锻的方式，消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷，使毛坯具有更高的力学性能；通过对原材料进行化学分析、锻造的温度和锻造比的控制、锻造后的固溶处理、热处理，使得锻造出的锻件能够适应在含硫和含磷成分较高的工况条件下使用，并具有良好的机械性能，同时可达到以下机械性能:抗拉强度多520MPa ;延伸^ 38% ;布氏硬度180 ^ HB ^ 140 ;具有良好的耐晶间腐蚀的性能；本发明结构合理，设计精巧，法兰两端可同时分别安装管道，采用螺栓固定，不但节约材料、降低成本，而且密封效果好，方便安装调节。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的主视图；
图2为本发明的剖视图；
其中，1-通孔，2-凸台，3-前法兰片，4-前固定孔，5-中法兰片，6-中固定孔，7-后法兰片，8-后固定孔，9-凹槽。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
本实施例提供一种F304/F304L双标不锈钢材料法兰，结构如图1、图2所示，包括通孔I和法兰片，法兰片为圆盘状结构，通孔I设置在法兰片的中心轴为中心线垂直法兰片设置，通孔I的两端边缘处分别设有凸台2和凹槽9，法兰片包括前法兰片3、中法兰片5和后法兰片7，且三者依次平行设置，前法兰片3、中法兰片5和后法兰片7的直径相等，且前法兰片3与后法兰片7的厚度相同，其上分别均匀设有4个固定孔，前固定孔4、中固定孔6和后固定孔8，其孔径大小相等且位置相对应。
[0015]前述前法兰片3与中法兰片5的间距，和中法兰片5与后法兰片7的间距相等；前述凸台2与凹槽9的斜面与通孔I中心线的夹角为45°。
[0016]实施例2
本实施例提供一种F304/F304L双标不锈钢材料法兰的生产工艺，工艺步骤为:熔炼-锻造-热处理-切边-超声波检测-取样分析，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2950°C，合金坯料化学成分及质量百分比为:Cr:18.3%，N1:9.1%，C:0.07%，Mo:0.21%，Cu:0.52%，S1:0.89%，Nb:0.14%，T1:0.097%，Ca:0.15%，Se:0.05%，Te:0.15%，S:0.015%，P:0.021%，其余为Fe和不可避免杂质；
锻造:将上述经过高温熔炼的合金坯料进炉保温，保温温度为1050°C，保温时间为7h，然后进行锻造，锻造方法采用