本发明涉及管材加工领域，具体涉及渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺。
背景技术：
随着我国原油性质逐渐劣质化和进口原油逐年增加，期望发展沸腾床渣油加氢技术来解决固定床带来的诸多问题，以便为炼油厂取得更大的经济效益。渣油沸腾床加氢裂化技术(lc—fining和h—oil)是劣质(高硫、高残炭、高金属)重质原油深度加工、提高石油资源利用率的一项专用技术。
渣油沸腾床加氢技术的工艺介质为渣油，介质环境有2个突出特点：一个是高温高压，装置中压力为17-20mpa，从反应进料加热炉到加氢反应器、热高压分离器的系统操作温度均超过了400℃，其介质为易燃易爆的高压气体(油气和氢气)；另一个是生产中临氢的氢腐蚀及劣质油品中各种有害成份(主要为硫化氢)的腐蚀广泛存在。高压气体储存了较大的压力能，一旦储输设备(包括管道配件)损坏，引起事故将是灾难性的。
此外，临氢并伴随硫化氢的操作，表明了对储输设备材料的苛刻要求。氢气是一种能渗透到金属材料内部并在常温或高温下引起材料变性的介质，常温下引起金属材料的脆化和变形，高温下导致金属材料内部和外部脱碳。硫化氢对金属材料的腐蚀也是一个棘手的问题，常温下它能引起金属材料的应力腐蚀开裂，高温下它能引起金属材料的快速均匀腐蚀。
目前国内大部分厂家无法生产大口径无缝不锈钢管，大量的设备和管材长期依赖国外进口，价格昂贵时间周期长，而且国内钢管生产企业一般对大口径耐强腐蚀、耐高温高压渣油加氢不锈钢管件(包括弯头、三通、异径管等)多采用焊接加工，这无疑增加了整个管线的焊缝数量，使焊缝金属中的碳析出含量加大，增加了腐蚀几率和出问题的几率。
技术实现要素：
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，以解决现有技术中国内采用焊接工艺生产的渣油沸腾床加氢裂化合金管件存在抗腐蚀性能差，管件的晶粒度及表面质量不高等问题。本发明提供的诸多技术方案中优选的技术方案采用热压成型工艺生产渣油沸腾床加氢裂化合金管件，所产生的管件抗腐蚀性能强，管件的晶粒度及表面质量显著提高，实用性好，详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，包括如下步骤：
步骤一：热成型，将制作合金管件的奥氏体不锈钢管坯加热至1150℃后放入组合模具中挤压成形，组合模具的挤压温度控制在1150℃±50℃、挤压比为14.52、采用水剂石墨时组合模具的挤压力为19.07mn；
步骤二：热处理，将步骤一热成型后的合金管件半成品放入热处理装置内进行热处理，其包括第一步的固溶热处理和第二步的稳定化处理，其中固溶热处理的固溶温度为1050～1150℃，保温时间为1.5分钟/mm，且不少于10分钟，冷却方法为水冷；稳定化处理的稳定化温度为850～870℃，保温时间为2.4分钟/mm，且至少保温2小时，冷却方法为空冷；
步骤三：酸洗钝化，将步骤二中经过热处理后的合金管件半成品用酸溶液去除其表面上的氧化皮并形成均匀致密的钝化膜；
步骤四：表面处理，对步骤三酸洗钝化后的合金管件半成品进行清洁、清扫，去除合金管件半成品表面的酸液、毛刺；
步骤五：无损探伤，对完成步骤四的合金管件半成品采用无损探伤设备进行无损检测，剔除有缺陷的合金管件半成品；
步骤六：力学检测，采用力学检测设备对步骤五中无缺陷的合金管件半成品进行承压、拉力检测，确保合金管件半成品的力学性能不低于原材料的力学性能值，保证其在后续工作过程中能够承受各种稳态和瞬态的荷载；
步骤七：坡口加工，将步骤六经过力学检测合格的合金管件半成品用坡口机加工出v型坡口，所述v型坡口的内外径以及壁厚均必须符合asme规范要求；
步骤八：二次钝化，对步骤七加工出的坡口进行钝化处理；
步骤九：表面二次处理，将步骤八二次钝化后的合金管件成品进行清洁、清扫，去除合金管件成品表面的酸液、毛刺。
作为本案的重要设计，步骤一中的组合模具包括预压模具和最终成形模具；组合模具在工作前需要预热至250℃；每次挤压前，需向组合模具的模腔内喷洒润滑剂；挤压终止温度控制在850℃。
作为本案的优化设计，所述润滑剂中卤素、磷、硫的含量最大允许值为200mg/kg。
作为本案的优化设计，步骤三中酸洗钝化所采用的酸溶液为硫酸溶液。
作为本案的优化设计，步骤五无损探伤所采用的无损探伤剂中卤素和硫含量的最大允许值为200mg/kg；
无损探伤合格标准为：凹痕在管壁厚的5％以内并且不超过一毫米。
作为本案的优化设计，步骤九完毕后可再次对合金管件成品进行成品检测，所述成品检测范围包括管件表面是否有产品标识和管件金相组织侵蚀检验合格标识。
作为本案的优化设计，用于产品标识的材料中卤素和硫含量的最大允许值为1000mg/kg；
管件金相组织侵蚀检验标准为：晶粒度应不低于astme112标准中的5级要求；无枝晶和柱状组织；非金属夹带物应不低于astme45标准：硫化物≤1.5级；硅酸盐≤2.5级；氧化铝≤2.5级，不允许有尺寸大于e45标准中的2.5级的偏析和带状不均组织；钢中的非金属a、b、c、d类夹杂物总合不得大于10级；不允许有条状夹渣和裂纹。
作为本案的优化设计，步骤四和步骤九表面处理所用的水必须符合如下条件：清洁、无色、无嗅；25℃下电导率≤10μs/cm；氯化物≤0.5mg/kg；硫酸盐≤0.5mg/kg。
作为本案的优化设计，步骤一中采用的奥氏体不锈钢管坯含有铬、镍、锰、氮等元素。
cr对钢的不锈性和耐腐蚀性有决定意义，随着cr含量的增加，不仅在氧化性酸介质中耐腐蚀提高，而且大大提高氯化物溶液中耐应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀能力，还可再添加mo和w元素的配合，耐腐蚀性有显著的提高，同时mo和w能显著促进cr在钝化膜中富集，从而提高了钢的耐腐蚀性。
mo元素显著提高了cr在钝化膜中富集，从而提高了钢的耐腐蚀性；含mo双相不锈钢在低应力下有良好的耐氯化物应力腐蚀性能。
w与mo同样是提高不锈钢耐蚀性的元素，尤其是在低ph值时，它显示了优越耐点状腐蚀的性能并推迟了该双相不锈钢中的σ相析出，但若w含量小于2％，则上述作用就显得不太明显，但是随着w含量增加，在高温气氛下容易迅速被氧化，致使金属间的化合物形成，产生不好的影响，而w/mo重量比为2.5-3.5，则热塑性变得极好。尤其是，由于在该热影响区中减少了金属间化合物的形成，所以可使该相稳定；而w/mo重量比小于2或大于4时，则会析出金属间化合物致使冲击韧性受到不利的影响。优选w的重量比份为2.5％，mo的重量比份为0.8％。
ni是奥氏体不锈钢所必需的元素，而且也是对抑制伴随的应变诱发马氏体生成的有效元素，镍能形成一种致密的氧化层能够隔绝内部不再继续氧化而且这种氧化层耐腐蚀性好。ni是贵重金属，在考虑性能的同时也得考虑经济效应。作为优选，ni的重量比份可添加5％-7％。
mn是一种弱脱氧剂，适量的锰可有效提高钢材强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材热加工性能，并改善钢材的冷脆倾向，同时不显著降低钢材的塑性、冲击韧性；加入mn还提高了耐磨性。
n是奥氏体稳定化元素，并加强了耐腐蚀性和耐磨性，当n含量小0.13％，双相不锈钢的耐腐蚀性和耐磨性不强，而促进金属间化合物析出。另一方面，若n含量大于0.27％，则奥氏体相被过分增强，结果使热塑性下降。因此，合适的n含量提升管件的性能有着重要的作用。
有益效果在于：采用本发明的成型工艺生产的合金管件抗腐蚀性能强，管件的晶粒度及表面质量显著提高，有效满足渣油沸腾床加氢工艺的使用要求，同时成本相比国外进口低，国内厂家采购所需周期也大幅缩短，采购成本显著降低，实用性好。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供的一种渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，包括如下步骤：
步骤一：热成型，将制作合金管件的奥氏体不锈钢管坯加热至1150℃后放入组合模具中挤压成形，加热方式可采用箱式电炉、气炉加热，组合模具的挤压温度控制在1150℃±50℃、挤压比为14.52、采用水剂石墨时组合模具的挤压力为19.07mn，基于上述设计，确保挤压工艺能够顺利进行；
步骤二：热处理，将步骤一热成型后的合金管件半成品放入热处理装置内进行热处理，其包括第一步的固溶热处理和第二步的稳定化处理，采用固溶热处理及稳定化处理，可有效恢复合金管件的晶格，提高合金管件的耐腐蚀性能，管件的晶粒度及表面质量显著提高，有效满足渣油沸腾床加氢工艺的使用要求，其中固溶热处理的固溶温度为1050～1150℃，保温时间为1.5分钟/mm，且不少于10分钟，冷却方法为水冷；稳定化处理的稳定化温度为850～870℃，保温时间为2.4分钟/mm，且至少保温2小时，冷却方法为空冷；
步骤三：酸洗钝化，将步骤二中经过热处理后的合金管件半成品用酸溶液去除其表面上的氧化皮并形成均匀致密的钝化膜；
步骤四：表面处理，对步骤三酸洗钝化后的合金管件半成品进行清洁、清扫，去除合金管件半成品表面的酸液、毛刺；
步骤五：无损探伤，对完成步骤四的合金管件半成品采用无损探伤设备进行无损检测，剔除有缺陷的合金管件半成品；
步骤六：力学检测，采用力学检测设备对步骤五中无缺陷的合金管件半成品进行承压、拉力检测，确保合金管件半成品的力学性能不低于原材料的力学性能值，保证其在后续工作过程中能够承受各种稳态和瞬态的荷载；
步骤七：坡口加工，将步骤六经过力学检测合格的合金管件半成品用坡口机加工出v型坡口，v型坡口的内外径以及壁厚均必须符合asme规范要求，为减少管道焊接接头的内部缺陷，减小氢气及硫化氢在合金管件中聚集而产生腐蚀，采用机械加工坡口的方法，保证加工尺寸满足焊接的要求。采用收缩式v型坡口，既避免钝边过大、组对间隙过小易产生未焊透和钝边过小，组对间隙过大极易烧穿；又保证了gtaw打底焊操作空间，保证了质量，同时收缩型坡口减少了熔敷金属数量，减少了敏化温度的影响及氢气及硫化氢的腐蚀，提高整个管线的耐腐蚀性能；
步骤八：二次钝化，对步骤七加工出的坡口进行钝化处理；
步骤九：表面二次处理，将步骤八二次钝化后的合金管件成品进行清洁、清扫，去除合金管件成品表面的酸液、毛刺。
作为可选的实施方式，步骤一中的组合模具包括预压模具和最终成形模具，这样设计，使管坯可在短时间内完成装模脱模，缩短加工时间，减少挤压变形次数，减少了热循环次数，使晶粒度降低得到有效的控制，实用性好；组合模具在工作前需要预热至250℃；每次挤压前，需向组合模具的模腔内喷洒润滑剂；挤压终止温度控制在850℃，基于上述设计，可有效解决挤压过程中出现的开裂、组织粗大和组织不均等问题。
润滑剂中卤素、磷、硫的含量最大允许值为200mg/kg，通过使用含硫、磷、卤族元素极低的润滑剂来控制奥氏体不锈钢管坯在加工过程中的铁素体和卤族元素污染问题。
步骤三中酸洗钝化所采用的酸溶液为硫酸溶液。
步骤五无损探伤所采用的无损探伤剂中卤素和硫含量的最大允许值为200mg/kg；
无损探伤合格标准为：凹痕在管壁厚的5％以内并且不超过一毫米。
步骤九完毕后可再次对合金管件成品进行成品检测，成品检测范围包括管件表面是否有产品标识和管件金相组织侵蚀检验合格标识。
用于产品标识的材料中卤素和硫含量的最大允许值为1000mg/kg；
管件金相组织侵蚀检验标准为：晶粒度应不低于astme112标准中的5级要求；无枝晶和柱状组织；非金属夹带物应不低于astme45标准：硫化物≤1.5级；硅酸盐≤2.5级；氧化铝≤2.5级，不允许有尺寸大于e45标准中的2.5级的偏析和带状不均组织；钢中的非金属a、b、c、d类夹杂物总合不得大于10级；不允许有条状夹渣和裂纹。
步骤四和步骤九表面处理所用的水必须符合如下条件：清洁、无色、无嗅；25℃下电导率≤10μs/cm；氯化物≤0.5mg/kg；硫酸盐≤0.5mg/kg。
步骤一中采用的奥氏体不锈钢管坯含有铬、镍、锰、氮元素，这样设计，可显著提升合金管件抗硫化氢等氢腐蚀的能力，铬是提高不锈钢耐硫化氢、二氧化碳的电化学腐蚀和氢致损伤腐蚀的元素之一,镍是提高耐腐蚀和耐热性的重要元素,当然考虑到镍价格较贵，可用锰和氮取代不锈钢中的部分镍。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
1.一种渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：热成型，将制作合金管件的奥氏体不锈钢管坯加热至1150℃后放入组合模具中挤压成形，组合模具的挤压温度控制在1150℃±50℃、挤压比为14.52、采用水剂石墨时组合模具的挤压力为19.07mn；
步骤二：热处理，将步骤一热成型后的合金管件半成品放入热处理装置内进行热处理，其包括第一步的固溶热处理和第二步的稳定化处理，其中固溶热处理的固溶温度为1050～1150℃，保温时间为1.5分钟/mm，且不少于10分钟，冷却方法为水冷；稳定化处理的稳定化温度为850～870℃，保温时间为2.4分钟/mm，且至少保温2小时，冷却方法为空冷；
步骤三：酸洗钝化，将步骤二中经过热处理后的合金管件半成品用酸溶液去除其表面上的氧化皮并形成均匀致密的钝化膜；
步骤四：表面处理，对步骤三酸洗钝化后的合金管件半成品进行清洁、清扫，去除合金管件半成品表面的酸液、毛刺；
步骤五：无损探伤，对完成步骤四的合金管件半成品采用无损探伤设备进行无损检测，剔除有缺陷的合金管件半成品；
步骤六：力学检测，采用力学检测设备对步骤五中无缺陷的合金管件半成品进行承压、拉力检测，确保合金管件半成品的力学性能不低于原材料的力学性能值，保证其在后续工作过程中能够承受各种稳态和瞬态的荷载；
步骤七：坡口加工，将步骤六经过力学检测合格的合金管件半成品用坡口机加工出v型坡口，所述v型坡口的内外径以及壁厚均必须符合asme规范要求；
步骤八：二次钝化，对步骤七加工出的坡口进行钝化处理；
步骤九：表面二次处理，将步骤八二次钝化后的合金管件成品进行清洁、清扫，去除合金管件成品表面的酸液、毛刺。
2.根据权利要求1所述的渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，其特征在于：步骤一中的组合模具包括预压模具和最终成形模具；组合模具在工作前需要预热至250℃；每次挤压前，需向组合模具的模腔内喷洒润滑剂；挤压终止温度控制在850℃。
3.根据权利要求2所述的渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，其特征在于：所述润滑剂中卤素、磷、硫的含量最大允许值为200mg/kg。
4.根据权利要求1所述的渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，其特征在于：步骤三中酸洗钝化所采用的酸溶液为硫酸溶液。
5.根据权利要求1所述的渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，其特征在于：步骤五无损探伤所采用的无损探伤剂中卤素和硫含量的最大允许值为200mg/kg；
无损探伤合格标准为：凹痕在管壁厚的5％以内并且不超过一毫米。
6.根据权利要求1所述的渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，其特征在于：步骤九完毕后可再次对合金管件成品进行成品检测，所述成品检测范围包括管件表面是否有产品标识和管件金相组织侵蚀检验合格标识。
7.根据权利要求6所述的渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，其特征在于：用于产品标识的材料中卤素和硫含量的最大允许值为1000mg/kg；
管件金相组织侵蚀检验标准为：晶粒度应不低于astme112标准中的5级要求；无枝晶和柱状组织；非金属夹带物应不低于astme45标准：硫化物≤1.5级；硅酸盐≤2.5级；氧化铝≤2.5级，不允许有尺寸大于e45标准中的2.5级的偏析和带状不均组织；钢中的非金属a、b、c、d类夹杂物总合不得大于10级；不允许有条状夹渣和裂纹。
8.根据权利要求1所述的渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，其特征在于：步骤四和步骤九表面处理所用的水必须符合如下条件：清洁、无色、无嗅；25℃下电导率≤10μs/cm；氯化物≤0.5mg/kg；硫酸盐≤0.5mg/kg。
9.根据权利要求1所述的渣油沸腾床加氢裂化合金管件的成型工艺，其特征在于：步骤一中采用的奥氏体不锈钢管坯含有铬、镍、锰、氮元素。
技术总结