一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)及膨脹節(jié)中波紋管的制作工藝的制作方法
【專利摘要】一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)及膨脹節(jié)中波紋管的制作工藝，波紋管采用雙層結構，外層管體由耐大氣腐蝕的不銹鋼制作成，與煤氣直接接觸的內(nèi)層管體由純鐵制作成，制作過程中對波紋管進行再結晶退火處理和碳氮共滲處理，使得波紋管的內(nèi)層管體具有較好的抗腐蝕性、硬度、耐磨性、疲勞強度，韌性和延展性較高，減少了晶格數(shù)量，晶格排列有序，使波紋管恢復原有的自由能，應力分散，處于穩(wěn)定狀態(tài)，使氯離子對波紋管的晶間化學腐蝕面大大減少，減緩氯離子對內(nèi)層管體的腐蝕速度，延長了波紋管的使用壽命，從而延長了膨脹節(jié)的使用壽命。
【專利說明】一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)及膨脹節(jié)中波紋管的制作工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于彈性補償元件【技術領域】，涉及到一種膨脹節(jié)，特別是在煤氣管網(wǎng)輸送中不可缺少的一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)及膨脹節(jié)中波紋管的制作工藝。
【背景技術】
[0002]膨脹節(jié)為補償因溫度差與機械振動引起的附加應力，而設置在容器殼體或管道上的一種撓性結構，它作為一種能自由伸縮的彈性補償元件，具有工作可靠、性能良好、結構緊湊等優(yōu)點，已廣泛應用在化工、冶金、核能等部門。膨脹節(jié)在煤氣管網(wǎng)輸送中是不可缺少的器件，在各個鋼鐵企業(yè)都大量使用，它直接與荒煤氣、濕煤氣接觸，波紋管內(nèi)的腐蝕時時發(fā)生，特別是近來，國內(nèi)鐵礦資源缺少，供應不足，我國的精鐵粉大量依靠進口礦源，以滿足生產(chǎn)的需要，精礦粉在長途運送和海港存儲中長時接觸含氯海水，使氯離子含量大增，在高爐冶煉中氯離子不能消失，而成為有害氣體存活于高爐煤氣之中。
[0003]我國的金屬制波紋管，全部采用冷成型工藝制作，在金屬成型過程中使金屬彎曲，改變原有形狀，在這個形變過程中，金屬受到了冷作硬化，產(chǎn)生大量的內(nèi)應力，金屬的金相結構發(fā)生了晶格結構常數(shù)的變化，造成晶格扭曲，排列無序，自由能下降，應力集聚，隨時準備恢復常態(tài)。按常規(guī)金相學理論“金屬經(jīng)冷作硬化后應進行再結晶退火或回火”使其恢復晶格排序，消除內(nèi)應力，處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在實際生產(chǎn)中被生產(chǎn)企業(yè)省略，使波紋管長期處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
[0004]一般認為金屬波紋管與煤氣中的氯離子在金屬表面反應呈化學腐蝕，其實不然，這是表面現(xiàn)象，這種腐蝕是金屬表面的均勻腐蝕，它沒有深度，不會造成管壁的損壞。而真正的元兇是“靜電晶尖腐蝕”，它的表象呈無數(shù)成片針孔，這些無數(shù)的針孔是造成金屬波紋管淺露的根源。氯與金屬是有化學反應的，它在任何條件下都會腐蝕金屬表面，煤氣中除大量的可燃氣體外，還含有水份，水分是化學反應的促進劑。金屬波紋管的晶格是扭曲不穩(wěn)定的，它時刻想復原。靜電是無處不在的，任何空間都存在靜電荷，正負電荷只要具備條件就發(fā)生反應。
[0005]從以上觀點可以看出，氯離子與金屬表面的化學反應是基礎，金屬波紋管晶格扭曲存在內(nèi)應力是內(nèi)因，靜電作用與煤氣中的濕氣是真兇，它加速化學腐蝕，有電參與產(chǎn)生電化學反應，濕氣促進電化學反應的強度，由此可以看出，要想減緩氯離子對波紋管的腐蝕，先要減緩氯離子與金屬表面的化學反應。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術的缺陷，設計了一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)及膨脹節(jié)中波紋管的制作工藝，使得波紋管的內(nèi)層管體具有較好的抗腐蝕性、硬度、耐磨性、疲勞強度，韌性和延展性較高，減少了晶格數(shù)量，晶格排列有序，使波紋管恢復原有的自由能，應力分散，處于穩(wěn)定狀態(tài)，使氯離子對波紋管的晶間化學腐蝕面大大減少，減緩了氯離子與金屬表面的化學反應，從而減緩了氯離子對內(nèi)層管體的腐蝕速度，延長了波紋管的使用壽命，從而延長了膨脹節(jié)的使用壽命。
[0007]本發(fā)明所采用的具體技術方案是:一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)，包括波紋管，波紋管的兩端都設置有法蘭盤，波紋管與法蘭盤之間設置有連接管，連接管的一端與波紋管固定連接，連接管的另一端與法蘭盤固定連接，波紋管、連接管、法蘭盤同軸設置，關鍵是:所述的波紋管是由內(nèi)層管體和外層管體復合而成的，內(nèi)層管體是由純鐵制作成的，外層管體是由不銹鋼制作成的，內(nèi)層管體的外徑等于外層管體的內(nèi)徑。
[0008]所述的內(nèi)層管體的內(nèi)表面滲入有一層碳氮共滲層。
[0009]所述的碳氮共滲層的厚度為0.03?0.06mm。
[0010]所述的法蘭盤的表面開設有多個密封圈槽。
[0011]一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)中波紋管的制作工藝，關鍵是:所述的制作工藝包括以下步驟:
[0012]a、準備純鐵板和不銹鋼板備用；
[0013]b、根據(jù)待成型波紋管內(nèi)層管體橫截面的周長和內(nèi)層管體的長度對步驟a中備好的純鐵板進行加工，得到內(nèi)層板備用，根據(jù)待成型波紋管外層管體橫截面的周長和外層管體的長度對步驟a中備好的不銹鋼板進行加工，得到外層板備用；
[0014]C、將步驟b中得到的內(nèi)層板和外層板分別對焊成筒狀，得到內(nèi)層管體和外層管體備用;
[0015]d、將步驟c得到的外層管體與連接管焊接固定；
[0016]e、將步驟c得到的內(nèi)層管體裝入外層管體內(nèi)并將內(nèi)層管體與連接管焊接固定；
[0017]f、劃線:在外層管體的外表面劃出各個波峰位置:若為單波波紋管，則外層管體長度的中間位置即為波峰位置；若為雙波波紋管，則在外層管體長度的中間位置上下各偏移1/2波長的位置劃線，此處兩個劃線位置即為波峰位置；從外層管體長度的中間位置上下各偏移1/2波長或波長的整數(shù)倍，即可得到數(shù)波的波峰位置；
[0018]g、將步驟f所劃的波峰位置對準成型機的滑塊，利用成型機的活塞桿帶動錐體擠壓滑塊使波紋成型，然后將滑塊復位，按照下一個波峰位置進行第二次成型，重復進行多次，得到成型的波紋管；
[0019]h、對步驟g得到的成型的波紋管進行再結晶退火處理:將成型的波紋管加熱到650?700°C，保溫2?3h，然后隨爐緩冷至200?300°C出爐；
[0020]1、對步驟h得到的波紋管的內(nèi)層管體進行碳氮共滲處理:將波紋管放到滲碳劑中，并在內(nèi)層管體內(nèi)加入含氮有機化合物，加熱到500?600°C，使內(nèi)層管體表面同時滲入碳原子與氮原子，保溫2?3h，使碳氮共滲層的厚度為0.03?0.06mm,到達時間后，空冷即得到所需的波紋管。
[0021]步驟i中所述的滲碳劑是Na2CO3，含氮有機化合物是尿素(NH2)2CO15
[0022]本發(fā)明的有益效果是:波紋管采用雙層結構，外層管體由耐大氣腐蝕的不銹鋼制作成，與煤氣直接接觸的內(nèi)層管體由純鐵制作成，純鐵質(zhì)地特別軟，韌性特別大，冷、熱加工性能好，具有較好的抗腐蝕性，韌性和延展性較高，使用該金屬減少了晶格數(shù)量，使氯離子對波紋管的晶間化學腐蝕面大大減少，延長了膨脹節(jié)的使用壽命。
[0023]在波紋管制作過程中進行再結晶退火處理，使形變晶粒重新結晶為均勻的等軸晶粒，可以消除波紋管在形變過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應力，使波紋管恢復原來的晶格常數(shù)，晶格排列有序，恢復原有的自由能，應力分散，處于穩(wěn)定狀態(tài)。采用化學熱處理方法，對內(nèi)層管體進行碳氮共滲處理，使內(nèi)層管體的內(nèi)表面滲入一層碳氮共滲層，可以使內(nèi)層管體內(nèi)表面的含碳量增加，從而提高內(nèi)層管體的硬度、耐磨性、疲勞強度等，增強內(nèi)層管體管壁的抗腐蝕強度，減緩氯離子對內(nèi)層管體的腐蝕速度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明中膨脹節(jié)的剖面示意圖。
[0025]圖2為圖1中I的放大圖。
[0026]圖3為利用成型機制作波紋時的結構示意圖。
[0027]附圖中，I代表法蘭盤，2代表連接管,3代表內(nèi)層管體,4代表外層管體,5代表碳氮共滲層，6代表密封圈槽，7代表滑塊，8代表活塞桿，9代表錐體。
【具體實施方式】
[0028]一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)，包括波紋管，波紋管的兩端都設置有法蘭盤1，波紋管與法蘭盤I之間設置有連接管2，連接管2的一端與波紋管固定連接，連接管2的另一端與法蘭盤I固定連接，波紋管、連接管2、法蘭盤I同軸設置，關鍵是:所述的波紋管是由內(nèi)層管體3和外層管體4復合而成的，內(nèi)層管體3是由純鐵制作成的，外層管體4是由不銹鋼制作成的，內(nèi)層管體3的外徑等于外層管體4的內(nèi)徑，純鐵質(zhì)地特別軟，韌性特別大，冷、熱加工性能好，具有較好的抗腐蝕性。
[0029]所述的內(nèi)層管體3的內(nèi)表面滲入有一層碳氮共滲層5，使內(nèi)層管體3表面的含碳量增加，由于碳對氯離子不敏感，所以在保持內(nèi)層管體3原有性能的基礎上，可以增強內(nèi)層管體3的抗腐蝕強度，增加耐磨性，降低磨損損耗。
[0030]所述的碳氮共滲層的厚度為0.03?0.06mm，在此厚度內(nèi)波紋管的硬度可達到60?65HRC，完全滿足了使用要求。
[0031]所述的法蘭盤I的表面開設有多個密封圈槽6，相鄰膨脹節(jié)連接時在密封圈槽內(nèi)放上密封圈，可以提高密封性，使密封效果更好。
[0032]一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)中波紋管的制作工藝，關鍵是:所述的制作工藝包括以下步驟:
[0033]a、準備純鐵板和不銹鋼板備用；
[0034]b、根據(jù)待成型波紋管內(nèi)層管體3橫截面的周長和內(nèi)層管體3的長度對步驟a中備好的純鐵板進行加工，得到內(nèi)層板備用，根據(jù)待成型波紋管外層管體4橫截面的周長和外層管體4的長度對步驟a中備好的不銹鋼板進行加工，得到外層板備用；
[0035]C、將步驟b中得到的內(nèi)層板和外層板分別對焊成筒狀，得到內(nèi)層管體3和外層管體4備用；
[0036]d、將步驟c得到的外層管體4與連接管焊接固定；
[0037]e、將步驟c得到的內(nèi)層管體3裝入外層管體4內(nèi)并將內(nèi)層管體3與連接管焊接固定;
[0038]f、劃線:在外層管體4的外表面劃出各個波峰位置；
[0039]g、將步驟f所劃的波峰位置對準成型機的滑塊7，利用成型機的活塞桿8帶動錐體9擠壓滑塊7使波紋成型，然后將滑塊7復位，按照下一個波峰位置進行第二次成型，重復進行多次，得到成型的波紋管；
[0040]h、對步驟g得到的成型的波紋管進行再結晶退火處理:將成型的波紋管加熱到650~700°C，保溫2~3h，然后隨爐緩冷至200~300°C出爐，再結晶退火要求將溫度加熱到再結晶溫度以上150~250°C，而鐵的再結晶溫度為450°C，通過加熱，增加了材料中的原子擴散能力，使冷加工后鋼中破碎和歪扭的晶粒發(fā)生再結晶，從而使金屬的強度、硬度下降，而塑性升高。
[0041]1、對步驟h得到的波紋管的內(nèi)層管體進行進行碳氮共滲處理:將波紋管放到滲碳劑Na2CO3中，并在內(nèi)層管體3內(nèi)加入含氮有機化合物尿素(NH2)2CO,加熱到500~600°C，使內(nèi)層管體3表面同時滲入碳原子與氮原子，保溫2~3h，使碳氮共滲層的厚度為0.03~
0.06mm，到達時間后，空冷即得到所需的波紋管。在常用的碳氮共滲溫度范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，滲入速度顯著加快，但是氮的表面層濃度越來越低，而且急劇下降，而碳的含量卻逐漸提高，特別是碳原子的滲入深度大大提高，但是高溫下碳原子擴散加速所以碳的濃度達到一定值后又降低。碳氮共滲溫度較低時表面易形成脆性的高氮低碳化合物ε相，溫度升高時可獲得含氮滲碳體。另外，由于氮的作用及氮碳的共同作用，碳氮共滲后的殘余奧氏體量比滲碳時多且與共滲溫度有關，溫度的提高殘余奧氏體在滲層中的分布加深，而其數(shù)量隨溫度的升高先是降低而后又隨溫度的升高而增加，因此經(jīng)過多次實驗將溫度控制在800~860°C，在盡可能提高滲速的同時，使碳氮共滲層5中保存一定的氮量，而且減少碳氮共滲層5中化合物層的出現(xiàn)，使碳氮共滲層5在淬火后殘余奧氏體量調(diào)整到一定值，減少內(nèi)層管體3的變形。
[0042]下面給出利用本制作工藝生產(chǎn)的波紋管與現(xiàn)有波紋管性能參數(shù)的比較，如表1所示:
[0043]表1
[0044]
【權利要求】
1.一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)，包括波紋管，波紋管的兩端都設置有法蘭盤(1)，波紋管與法蘭盤(I)之間設置有連接管(2)，連接管(2)的一端與波紋管固定連接，連接管(2)的另一端與法蘭盤(I)固定連接，波紋管、連接管(2)、法蘭盤(I)同軸設置，其特征在于:所述的波紋管是由內(nèi)層管體(3)和外層管體(4)復合而成的，內(nèi)層管體(3)是由純鐵制作成的，外層管體(4)是由不銹鋼制作成的，內(nèi)層管體(3)的外徑等于外層管體(4)的內(nèi)徑。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)，其特征在于:所述的內(nèi)層管體(3)的內(nèi)表面滲入有一層碳氮共滲層(5)。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)，其特征在于:所述的碳氮共滲層的厚度為0.03?0.06mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)，其特征在于:所述的法蘭盤(I)的表面開設有多個密封圈槽(6)。
5.一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)中波紋管的制作工藝，其特征在于:所述的制作工藝包括以下步驟: a、準備純鐵板和不銹鋼板備用； b、根據(jù)待成型波紋管內(nèi)層管體(3)橫截面的周長和內(nèi)層管體(3)的長度對步驟a中備好的純鐵板進行加工，得到內(nèi)層板備用，根據(jù)待成型波紋管外層管體(4)橫截面的周長和外層管體(4)的長度對步驟a中備好的不銹鋼板進行加工，得到外層板備用； C、將步驟b中得到的內(nèi)層板和外層板分別對焊成筒狀，得到內(nèi)層管體(3)和外層管體(4)備用； d、將步驟c得到的外層管體(4)與連接管焊接固定； e、將步驟c得到的內(nèi)層管體(3)裝入外層管體(4)內(nèi)并將內(nèi)層管體(3)與連接管焊接固定； f、劃線:在外層管體(4)的外表面劃出各個波峰位置:若為單波波紋管，則外層管體(4)長度的中間位置即為波峰位置；若為雙波波紋管，則在外層管體(4)長度的中間位置上下各偏移1/2波長的位置劃線，此處兩個劃線位置即為波峰位置；從外層管體(4)長度的中間位置上下各偏移1/2波長或波長的整數(shù)倍，即可得到數(shù)波的波峰位置； g、將步驟f所劃的波峰位置對準成型機的滑塊(7)，利用成型機的活塞桿(8)帶動錐體(9)擠壓滑塊(7)使波紋成型，然后將滑塊(7)復位，按照下一個波峰位置進行第二次成型，重復進行多次，得到成型的波紋管； h、對步驟g得到的成型的波紋管進行再結晶退火處理:將成型的波紋管加熱到650?700°C，保溫2?3h，然后隨爐緩冷至200?300°C出爐； 1、對步驟h得到的波紋管的內(nèi)層管體(3)進行碳氮共滲處理:將波紋管放到滲碳劑中，并在內(nèi)層管體(3)內(nèi)加入含氮有機化合物，加熱到500?600°C，使內(nèi)層管體(3)表面同時滲入碳原子與氮原子，保溫2?3h，使碳氮共滲層的厚度為0.03?0.06mm,到達時間后，空冷即可得到所需的波紋管。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種耐氯離子腐蝕膨脹節(jié)中波紋管的制作工藝，其特征在于:步驟i中所述的滲碳劑是Na2CO3，含氮有機化合物是尿素(NH2)2CO15
【文檔編號】C23C8/76GK104006257SQ201410247783
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權日:2014年6月5日
【發(fā)明者】魏明義 申請人:石家莊三環(huán)閥門股份有限公司