一种大型风电法兰锻件强韧化热处理工艺方法技术

一种大型风电法兰锻件强韧化热处理工艺方法，包括以下步骤：1）将锻后法兰慢速加热至650℃±10℃并保温1-2小时；法兰快速加热至910℃±10℃并保温；法兰强制冷却至表面温度在300℃以下；法兰冷却至300℃以下后装炉回火，升温至600℃保温；法兰出炉后空冷至室温。本法兰锻件的强度、韧性和抗变形能力均得到有效提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及法兰热处理
，尤其是涉及一种大型风电法兰锻件强韧化热处理工艺方法。
技术介绍
作为塔架高度可达100米以上的风力发电机组塔架的主要连接部件，法兰在高空中需要承受多种载荷，且受力情况非常复杂，尤其是在恶劣天气下，如极端低温、台风、沙尘，风电机组的塔架在叶轮旋转时的动载荷和随机分载荷的共同作用下，风电机组零部件的安全运行将面临严重考验。因此，为了防止倒塔等安全事故的出现，设计单位对于风电法兰的力学性能、内部组织状态、工艺性能、低温韧性等参数要求很高。大型风电法兰热处理一般采用常规正火工艺处理，按照该常规正火热处理完成后的锻件铁素体组织含量高，锻件的强度偏低，经过检测，强度值一般接近技术要求的下限（金相组织见附图4）。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改变现有技术中大型风电法兰铁素体组织含量高、锻件强度偏低的缺陷，提供一种法兰锻件强韧化的热处理方式，采用的技术方式为：一种大型风电法兰锻件强韧化热处理工艺方法，其特征在于：所述热处理工艺方法包括以下步骤：1）将锻后法兰慢速加热至650℃±10℃并保温1-2小时，所述慢速加热是指加热温升速度小于或者等于100℃/h；2）所述法兰快速加热至910℃±10℃并保温，所述快速加热是指温升速度大于150℃/h，保温时间按照法兰外径进行计算，计算方式为1.5min/mm；3）所述法兰强制冷却至表面温度在300℃以下；4）所述法兰冷却至300℃以下后装炉回火，升温至600℃保温，保温时间按照法兰有效厚度进行计算，计算方式为1.8min/mm，升温速度小于或等于150℃/h；5）所述法兰出炉后空冷至室温。本专利技术的技术方案还有：所述法兰所用材料为可焊接细晶粒结构钢，所述结构钢CEV≦0.43。本专利技术的技术方案还有：所述法兰所用材料为低合金高强度结构钢钢材。本专利技术的技术方案还有：所述强制冷却是指在冷却时采用吹风空冷方式。本专利技术的技术方案还有：所述强制冷却是指在冷却时采用喷雾冷却方式。本专利技术的有益效果在于：1）本大型法兰锻件的热处理采用分段加热的方式进行，650℃以下慢速加热，以避免锻件表面与心部温差大造成的温差应力，650℃以上采用全功率快速加热的方式，以便使锻件快速通过相变温度，提高锻件过热度，增加了奥氏体形核率，而从达到细化晶粒的效果；冷却时采用了吹风、喷雾等强制控冷技术，加快锻件冷却速度，强制冷却至表面温度300℃以后，装炉回火，回火保温后出炉空冷；特别设计的升温速度和冷却方式，使得本热处理不同于传统的热处理工艺；强制冷却的方式抑制了先共析相---铁素体的析出，铁素体的含量相对较低，珠光体的含量相对较高，由于珠光体硬度比铁素体要高，因此锻件的强度和韧性得到了提高（金相组织见附图3）。2）采用本专利技术技术方案处理后的法兰锻件，其内部晶粒度可达到8级以上，晶粒细，晶界多，杂质在晶界处偏聚浓度相对较低，从而有效提高了锻件强度和低温韧性，并降低了钢的冷脆转变温度。3）采用本专利技术技术方案处理后的法兰锻件强度达标率99.5%以上，而且大部分强度数值都在技术标准要求的中限值，低温冲击韧性-50℃冲击功达到100焦耳以上，强韧性匹配非常好，完全能够满足100米以上塔架连接需要。4）采用本专利技术技术方案出炉后的法兰锻件，由于经过了高温回火处理，稳定了金相组织，消除了组织转变产生的应力，因此锻件还具有不易变形之优点。附图说明附图1是本专利技术热处理中正火工艺曲线图，附图2是本专利技术热处理工艺中回火工艺曲线图，附图3是采用本专利技术的热处理工艺后，获得的法兰金相组织图（放大倍数为200倍），附图4是采用常规正火工艺处理后金相组织图（放大倍数为200倍）。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行说明。本专利技术公开了一种大型风电法兰锻件强韧化热处理工艺方法，该热处理工艺方法包括以下步骤：1）将锻后法兰慢速加热至650℃±10℃并保温1-2小时，慢速加热是指加热温升速度小于或者等于100℃/h；2）法兰快速加热至910℃±10℃并保温，快速加热是指温升速度大于150℃/h，保温时间按照法兰有效厚度进行计算，计算方式为1.5min/mm；3）法兰强制冷却至表面温度在300℃以下；4）法兰冷却至300℃以下后装炉回火，升温至600℃保温，保温时间按照法兰有效厚度进行计算，计算方式为1.8min/mm，升温速度小于或等于150℃/h；5）法兰出炉后空冷至室温。法兰的有效厚度是指：法兰的高度或者（外径-内径）/2，取两者中的较小值作为有效厚度。该法兰所用材料为可焊接细晶粒结构钢，该结构钢CEV≦0.43，也可选用低合金高强度结构钢。其中强制冷却是指在冷却时采用吹风空冷方式或者喷雾冷却方式。将附图3和附图4中显示的金相组织进行比较，采用本专利技术工艺后，铁素体（附图3和附图4中白色部分）的含量明显少于常规热处理工艺，珠光体（附图3和附图4中黑色部分）的含量比例相对高，由于珠光体的硬度、强度要比铁素体高，因此在本专利技术工艺下，法兰的综合性能得到有效改善，且本专利技术工艺下，法兰晶粒比常规热处理下晶粒细小，也使法兰综合性能得到提升。当然，上述说明并非对本专利技术的限制，本专利技术也不仅限于上述举例，本
的普通技术人员在本专利技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本专利技术的保护范围。                       本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型风电法兰锻件强韧化热处理工艺方法，其特征在于：所述热处理工艺方法包括以下步骤：1）将锻后法兰慢速加热至650℃±10℃并保温1‑2小时，所述慢速加热是指加热温升速度小于或者等于100℃/h；2）所述法兰快速加热至910℃±10℃并保温，所述快速加热是指温升速度大于150℃/h，保温时间按照法兰有效厚度进行计算，计算方式为1.5min/mm；3）所述法兰强制冷却至表面温度在300℃以下；4）所述法兰冷却至300℃以下后装炉回火，升温至600℃保温，保温时间按照法兰有效厚度进行计算，计算方式为1.8min/mm，升温速度小于或等于150℃/h；5）所述法兰出炉后空冷至室温。

【技术特征摘要】
1.一种大型风电法兰锻件强韧化热处理工艺方法，其特征在于：所述热处理工艺方法包括以下步骤：
1）将锻后法兰慢速加热至650℃±10℃并保温1-2小时，所述慢速加热是指加热温升速度小于或者等于100℃/h；
2）所述法兰快速加热至910℃±10℃并保温，所述快速加热是指温升速度大于150℃/h，保温时间按照法兰有效厚度进行计算，计算方式为1.5min/mm；
3）所述法兰强制冷却至表面温度在300℃以下；
4）所述法兰冷却至300℃以下后装炉回火，升温至600℃保温，保温时间按照法兰有效厚度进行计算，计算方式为1.8min/mm，升温速度小于或等...

【专利技术属性】
技术研发人员：任秀凤，王松林，
申请(专利权)人：山东伊莱特重工有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37