风电法兰的原材料为可焊接细晶粒结构钢S355NL或低合金高强度钢Q345E,因此钢种的碳含量低,Mn是主要的强化元素,还加入了部分细化晶粒元素,CEV≦0.43,焊接性能优良,锻后通过适当热处理后,此钢可以获得优良的综合力学性能,因此该钢成为制造风电法兰的主要原材料。
风电法兰的制作工艺流程:原材料复验→下料→加热→锻造开坯→加热→轧环→热处理→粗加工→探伤→精加工→钻孔→终检。锻造温度在1230~800℃之间,锻造比一般控制在6~10之间。
采用的热处理方式为常规正火,或正火+高温回火,回火没有组织转变的过程,主要目的是为了消除应力、稳定组织,因此决定锻件力学性能的是正火热处理过程。正火(或正回火)后的组织状态为铁素体+珠光体组织。
由于风电法兰都具有截面尺寸大的结构特点,所以按图1所示空冷的冷却速度较慢。按常规工艺生产的锻件正火冷却后获得铁素体组织含量高,锻件的强度偏低,大多数锻件的强度都偏技术要求的下限值。为了满足大型风电法兰的使用性能要求,让锻件性能具有优良的强韧性匹配,我们创新研制了强韧化热处理实用技术
大型风电法兰强韧化热处理实用技术的显著特点是:
在加热过程中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,空冷至室温。采用强制冷却的方式进行冷却,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。
应用此种技术热处理后的锻件内部晶粒度可达到8级以上,晶粒越细,晶界越多,杂质在晶界处偏聚浓度相对较低,这也是提高锻件强度、低温韧性和降低钢的冷脆转变温度的一大措施。
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