一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺
阅读说明：本技术 一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺 (Heat treatment process for stainless steel composite steel butt-welded pipe fitting ) 是由 苏兴生 张睿 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺,包括一级处理、预加热、两段淬火、二级处理、一段回火,其中,一级处理、二级处理为采用不同润滑油含量的热传导液涂覆待加工管件,本申请优化了热处理工艺步骤,针对性调整淬火、回火时机和参数,同时配合两级处理,为管件提供了优异的热均衡性,温度传递高效稳定,大大提高了热处理质量,管件力学性能显著提高,有效使用寿命延长了一倍以上。(The invention provides a heat treatment process for a stainless steel composite steel butt-welded pipe fitting, which comprises primary treatment, preheating, two-stage quenching, secondary treatment and one-stage tempering, wherein the primary treatment and the secondary treatment are to adopt heat conduction liquids with different lubricating oil contents to coat the pipe fitting to be processed.)
技术领域
本发明涉及不锈钢复合钢制对焊管件加工技术领域，具体的为一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺。
背景技术
钢材是现代建筑行业应用广泛的一种建筑材料，尤其是在管道工程中，大大小小的钢管应用在输气、输水和输油线路中。复合钢管指的是以无缝钢管、焊接钢管为基管，内壁涂装有高附着力、防腐、食品级卫生型的聚乙烯粉末涂料或环氧树脂涂料的钢管。
钢管热处理工艺是将钢管工件加热到一定温度保温一段时间，然后使它以一定的冷却速度进行冷却。钢管热处理是按一定的升温曲线将钢管加热到发生相变或部分相变的温度，经由保温后以一定的冷却速度冷却的热处理方法。热处理的目的是为了改善组织、提高钢管的各种性能以满足钢管的使用要求。
传统热处理工艺参数包括正火或淬火加热温度、保温时间、回火温度和保温时间以及冷却速度等。传统工艺设计时，参数一般只与钢级和钢种有关，而对大容量加热时加热温度的均匀性考虑较少，但随着大容量热处理，极易产生温度差，钢管与钢管间甚至同一钢管不同段都会受到影响，从而造成质量损坏。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺，优化了热处理工艺步骤，针对性调整淬火、回火时机和参数，同时配合两级处理，为管件提供了优异的热均衡性，温度传递高效稳定，大大提高了热处理质量，管件力学性能显著提高，有效使用寿命延长了一倍以上。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺，包括一级处理、预加热、两段淬火、二级处理、一段回火，其中，一级处理、二级处理为采用不同润滑油含量的热传导液涂覆待加工管件。
作为本发明进一步优选，热传导液包括疏水性硅溶胶颗粒、氮化硅颗粒、聚丙烯酸乳液，三者质量比为2-5:0.5-1:15-30。
作为本发明进一步优选，疏水性硅溶胶颗粒为甲基三乙氧基硅烷改性硅溶胶，油接触角为8.6±1.3°，疏水性硅溶胶颗粒料干燥后破碎至D90为50μm，氮化硅颗粒粒径为小于1μm，聚丙烯酸乳液固含量为38％。
作为本发明进一步优选，润滑油采用3#纳基润滑油，一级处理热传导液中润滑油占比为3-8vt％，二级处理热传导液中润滑油占比为10-12vt％。
作为本发明进一步优选，一级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在45-50℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为0.6-1L/m2；二级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在45-50℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为1.2-2L/m2。
作为本发明进一步优选，一级处理、二级处理喷涂完成后于45℃、惰性气氛下保温20-60min。
作为本发明进一步优选，预加热具体为以100-120℃/h升温至450-480℃，并保温0.5-2.5h。
作为本发明进一步优选，两段淬火具体为，
S1、在预加热温度基础上，先以50℃/h的速率升温至600-650℃，保温0.5-2h后再以80-100℃/h继续升温至850-980℃，并保温1-4h，然后以200℃/h降温至300℃；
S2、于300℃保温0.5-1h，然后以45-50℃/h的速率升温至低于最高温度150℃的温度值，再以30℃/h的速率继续升温至最高温度，保温2-4h，再以200-250℃/h的速率降温至300℃，再自然冷却即可；其中最高温度为730-850℃。
作为本发明进一步优选，一段回火具体为，先以40℃/h的速率升温至380-430℃，保温1-2h，然后以50-55℃/h继续升温至620-660℃，保温2-3h，再以阶段式降温速率降温至300℃，自然冷却至室温即可。
作为本发明进一步优选，阶段式降温速率为，以5℃/h为变化差，从50℃/h的降温速率一直到20℃/h，并最终以20℃/h的降温速率保持恒定。
本发明的有益效果在于：本发明优化了热处理工艺步骤，针对性调整淬火、回火时机和参数，同时配合两级处理，为管件提供了优异的热均衡性，温度传递高效稳定，大大提高了热处理质量，管件力学性能显著提高，有效使用寿命延长了一倍以上。
热传导液以聚丙烯酸乳液为主要溶剂，复配硅溶胶调控粘附性，有利于提高相容效果，涂覆于钢管表面，成膜性好，还能对表层进行吸热防护，同时，硅溶胶为硅烷疏水改性，不仅对金属表面水分有一定隔绝效果，同时对油质负载裹挟具有良好的促进意义，适量润滑油的携载，在高温过程中，能有效均衡受热程度，相较水气受热，热处理效果更温和稳定，明显改善了管材的匀质效果。另外，还协配有氮化硅颗粒，均匀分散在热传导液中，缓解高温冲击，同时补强，在热处理后，作为耐高温固态核心，能够形成集结中心，有利于碳化或结块的外膜快速脱离，简单便捷。
本申请高温热处理方法制得的管道具有优异的力学性能改善，匀质高强，而且，产品合格率同步提高，综合效益好，值得应用推广。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺，包括一级处理、预加热、两段淬火、二级处理、一段回火，其中，一级处理、二级处理为采用不同润滑油含量的热传导液涂覆待加工管件。
其中，热传导液包括疏水性硅溶胶颗粒、氮化硅颗粒、聚丙烯酸乳液，三者质量比为5：1:28。且，疏水性硅溶胶颗粒为甲基三乙氧基硅烷改性硅溶胶，油接触角为8.6±1.3°，疏水性硅溶胶颗粒料干燥后破碎至D90为50μm，氮化硅颗粒粒径为小于1μm，聚丙烯酸乳液固含量为38％。
进一步的，润滑油采用3#纳基润滑油，一级处理热传导液中润滑油占比为6.2vt％，二级处理热传导液中润滑油占比为10.5vt％。
具体的，工艺处理方法为：
一级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在50℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为0.78L/m2；二级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在50℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为1.66L/m2。
其中，一级处理、二级处理喷涂完成后于45℃、惰性气氛下保温40min。
预加热具体为以110℃/h升温至440℃，并保温2h。
两段淬火具体为，
S1、在预加热温度基础上，先以50℃/h的速率升温至620℃，保温1.5h后再以100℃/h继续升温至920℃，并保温3h，然后以200℃/h降温至300℃；
S2、于300℃保温1h，然后以50℃/h的速率升温至低于最高温度150℃的温度值，再以30℃/h的速率继续升温至最高温度，保温4h，再以200℃/h的速率降温至300℃，再自然冷却即可；其中最高温度为850℃。
一段回火具体为，先以40℃/h的速率升温至400℃，保温2h，然后以50℃/h继续升温至650℃，保温2h，再以阶段式降温速率降温至300℃，自然冷却至室温即可。其中，阶段式降温速率为，以5℃/h为变化差，从50℃/h的降温速率一直到20℃/h，并最终以20℃/h的降温速率保持恒定。
实施例2：
一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺，包括一级处理、预加热、两段淬火、二级处理、一段回火，其中，一级处理、二级处理为采用不同润滑油含量的热传导液涂覆待加工管件。
其中，热传导液包括疏水性硅溶胶颗粒、氮化硅颗粒、聚丙烯酸乳液，三者质量比为3:0.5:15。且，疏水性硅溶胶颗粒为甲基三乙氧基硅烷改性硅溶胶，油接触角为8.6±1.3°，疏水性硅溶胶颗粒料干燥后破碎至D90为50μm，氮化硅颗粒粒径为小于1μm，聚丙烯酸乳液固含量为38％。
进一步的，润滑油采用3#纳基润滑油，一级处理热传导液中润滑油占比为8.0vt％，二级处理热传导液中润滑油占比为11.5vt％。
具体的，工艺处理方法为：
一级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在50℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为0.8L/m2；二级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在50℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为1.7L/m2。
其中，一级处理、二级处理喷涂完成后于45℃、惰性气氛下保温40min。
预加热具体为以100℃/h升温至450℃，并保温2.5h。
两段淬火具体为，
S1、在预加热温度基础上，先以50℃/h的速率升温至600℃，保温1h后再以90℃/h继续升温至950℃，并保温1.5h，然后以200℃/h降温至300℃；
S2、于300℃保温0.8h，然后以45℃/h的速率升温至低于最高温度150℃的温度值，再以30℃/h的速率继续升温至最高温度，保温3h，再以250℃/h的速率降温至300℃，再自然冷却即可；其中最高温度为800℃。
一段回火具体为，先以40℃/h的速率升温至430℃，保温1h，然后以55℃/h继续升温至660℃，保温2h，再以阶段式降温速率降温至300℃，自然冷却至室温即可。其中，阶段式降温速率为，以5℃/h为变化差，从50℃/h的降温速率一直到20℃/h，并最终以20℃/h的降温速率保持恒定。
实施例3：
一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺，包括一级处理、预加热、两段淬火、二级处理、一段回火，其中，一级处理、二级处理为采用不同润滑油含量的热传导液涂覆待加工管件。
其中，热传导液包括疏水性硅溶胶颗粒、氮化硅颗粒、聚丙烯酸乳液，三者质量比为2:0.6:20。且，疏水性硅溶胶颗粒为甲基三乙氧基硅烷改性硅溶胶，油接触角为8.6±1.3°，疏水性硅溶胶颗粒料干燥后破碎至D90为50μm，氮化硅颗粒粒径为小于1μm，聚丙烯酸乳液固含量为38％。
进一步的，润滑油采用3#纳基润滑油，一级处理热传导液中润滑油占比为4.5vt％，二级处理热传导液中润滑油占比为10.6vt％。
具体的，工艺处理方法为：
一级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在45℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为1L/m2；二级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在45℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为1.9L/m2。
其中，一级处理、二级处理喷涂完成后于45℃、惰性气氛下保温60min。
预加热具体为以120℃/h升温至450℃，并保温2.5h。
两段淬火具体为，
S1、在预加热温度基础上，先以50℃/h的速率升温至620℃，保温0.5h后再以80℃/h继续升温至960℃，并保温2h，然后以200℃/h降温至300℃；
S2、于300℃保温1h，然后以50℃/h的速率升温至低于最高温度150℃的温度值，再以30℃/h的速率继续升温至最高温度，保温2h，再以200℃/h的速率降温至300℃，再自然冷却即可；其中最高温度为850℃。
一段回火具体为，先以40℃/h的速率升温至380℃，保温2h，然后以555℃/h继续升温至620℃，保温3h，再以阶段式降温速率降温至300℃，自然冷却至室温即可。其中，阶段式降温速率为，以5℃/h为变化差，从50℃/h的降温速率一直到20℃/h，并最终以20℃/h的降温速率保持恒定。
实施例4：
一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺，包括一级处理、预加热、两段淬火、二级处理、一段回火，其中，一级处理、二级处理为采用不同润滑油含量的热传导液涂覆待加工管件。
其中，热传导液包括疏水性硅溶胶颗粒、氮化硅颗粒、聚丙烯酸乳液，三者质量比为2.5:0.8:25。且，疏水性硅溶胶颗粒为甲基三乙氧基硅烷改性硅溶胶，油接触角为8.6±1.3°，疏水性硅溶胶颗粒料干燥后破碎至D90为50μm，氮化硅颗粒粒径为小于1μm，聚丙烯酸乳液固含量为38％。
进一步的，润滑油采用3#纳基润滑油，一级处理热传导液中润滑油占比为5.0vt％，二级处理热传导液中润滑油占比为10.5vt％。
具体的，工艺处理方法为：
一级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在45℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为1.25L/m2；二级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在45℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为1.65L/m2。
其中，一级处理、二级处理喷涂完成后于45℃、惰性气氛下保温60min。
预加热具体为以120℃/h升温至450℃，并保温2.5h。
两段淬火具体为，
S1、在预加热温度基础上，先以50℃/h的速率升温至620℃，保温0.5h后再以80℃/h继续升温至960℃，并保温2h，然后以200℃/h降温至300℃；
S2、于300℃保温1h，然后以50℃/h的速率升温至低于最高温度150℃的温度值，再以30℃/h的速率继续升温至最高温度，保温2h，再以200℃/h的速率降温至300℃，再自然冷却即可；其中最高温度为850℃。
一段回火具体为，先以40℃/h的速率升温至380℃，保温2h，然后以555℃/h继续升温至620℃，保温3h，再以阶段式降温速率降温至300℃，自然冷却至室温即可。其中，阶段式降温速率为，以5℃/h为变化差，从50℃/h的降温速率一直到20℃/h，并最终以20℃/h的降温速率保持恒定。
实施例5：
一种不锈钢复合钢制对焊管件热处理工艺，包括一级处理、预加热、两段淬火、二级处理、一段回火，其中，一级处理、二级处理为采用不同润滑油含量的热传导液涂覆待加工管件。
其中，热传导液包括疏水性硅溶胶颗粒、氮化硅颗粒、聚丙烯酸乳液，三者质量比为3:1:30。且，疏水性硅溶胶颗粒为甲基三乙氧基硅烷改性硅溶胶，油接触角为8.6±1.3°，疏水性硅溶胶颗粒料干燥后破碎至D90为50μm，氮化硅颗粒粒径为小于1μm，聚丙烯酸乳液固含量为38％。
进一步的，润滑油采用3#纳基润滑油，一级处理热传导液中润滑油占比为8.3vt％，二级处理热传导液中润滑油占比为11.2vt％。
具体的，工艺处理方法为：
一级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在50℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为0.85L/m2；二级处理具体为，按比例取润滑油和热传导液，在50℃、搅拌条件下，将润滑油加入热传导液中，搅拌均匀得涂覆液备用；将待加工的管件清洗后于惰性氛围下70℃干燥，然后将搅拌混匀的涂覆液均匀喷涂于管件壁面，喷涂量为1.67L/m2。
其中，一级处理、二级处理喷涂完成后于45℃、惰性气氛下保温40min。
预加热具体为以100℃/h升温至450℃，并保温2.5h。
两段淬火具体为，
S1、在预加热温度基础上，先以50℃/h的速率升温至600℃，保温1h后再以90℃/h继续升温至950℃，并保温1.5h，然后以200℃/h降温至300℃；
S2、于300℃保温0.8h，然后以45℃/h的速率升温至低于最高温度150℃的温度值，再以30℃/h的速率继续升温至最高温度，保温3h，再以250℃/h的速率降温至300℃，再自然冷却即可；其中最高温度为800℃。
一段回火具体为，先以40℃/h的速率升温至430℃，保温1h，然后以55℃/h继续升温至660℃，保温2h，再以阶段式降温速率降温至300℃，自然冷却至室温即可。其中，阶段式降温速率为，以5℃/h为变化差，从50℃/h的降温速率一直到20℃/h，并最终以20℃/h的降温速率保持恒定。
对比例1-3：
以实施例1为基础，去除一级处理步骤，其他条件不变，同样进行热处理工艺；
以实施例1为基础，去除二级处理步骤，其他条件不变，同样进行热处理工艺；
以实施例1为基础，去除一级处理、二级处理步骤，其他条件不变，同样进行热处理工艺；
将本发明实施例和对比例制取的热处理管件进行性能测试，数据如下：
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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