一种高强度对焊法兰及其制备方法与流程

本发明涉及法兰，具体涉及一种高强度对焊法兰及其制备方法。

背景技术：

1、对焊法兰具有不易变形，密封性能好的优势，尤其适用于压力或温度波动范围大的管线。

2、例如中国专利cn115785759b公开了一种高强度、耐腐蚀、耐高温车用排气管法兰，涉及排气管法兰领域，用于解决现有的汽车排气法兰的耐高温、耐腐蚀性能差，易于被腐蚀导致法兰和排气管密封性差的问题；该排气管法兰，包括排气管法兰以及排气管法兰表面上的高性能涂层，通过高性能涂层能够赋予排气管法兰良好的耐腐蚀性能和耐高温性能，从而对排气管法兰进行良好的保护，从而提高排气管法兰与排气管的使用寿命。

3、但是上述专利中，高性能涂层的热变形温度在300℃以下，焊接时的温度较高，因此法兰焊接时可能会导致涂层变形或者熔化；另外，上述专利中需要使用浓氨水调节ph，浓氨水刺激性较强，在生产中存在安全隐患。

4、基于此，本发明设计了一种高强度对焊法兰及其制备方法以解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种高强度对焊法兰及其制备方法。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种高强度对焊法兰，包括对焊法兰和高强度复合涂层；

4、所述高强度复合涂层是通过复合材料熔覆在对焊法兰表面形成的；

5、所述对焊法兰包括以下重量百分数的原料cr：0.05-0.08％，ti：0.03-0.06％，cac2：0.07-0.11％，sn：0.13-0.17％，mn：0.35-0.45％，al：0.12-0.18％，余量为铁和不可避免的杂质；

6、所述复合材料的制备方法如下：

7、(1)将钛粉、碳粉、铬粉、铁粉混合后进行球磨处理，

8、(2)将球磨处理后的粉末烧结成块，研磨成ti-cr-fe-c合金粉末；

9、(3)将过渡金属悬浮液滴加到合金粉末上，边滴加边混合，混合均匀后在低温下烘干得到掺有过渡金属的ti-cr-fe-c合金粉末，即为复合材料。

10、一种所述的高强度对焊法兰的制备方法，包括以下步骤：

11、步骤一：制备对焊法兰；

12、(1)熔炼：将原料置于电炉中熔炼，温度为1750-1830℃，得到钢水，钢水中cr：0.05-0.08％，ti：0.03-0.06％，cac2：0.07-0.11％，sn：0.13-0.17％，mn：0.35-0.45％，al：0.12-0.18％，余量为铁和不可避免的杂质；

13、(2)模具预热：将模具在820-850℃下保温10-15min；

14、(3)浇注：将钢水浇注到模具中，浇注温度为1560-1590℃，浇注时间为20-23s，浇注完成后，保温15-22min；

15、(4)冷却得到对焊法兰；

16、步骤二：制备复合材料；

17、(1)将钛粉、碳粉、铬粉、铁粉混合后进行球磨处理，

18、(2)将球磨处理后的粉末烧结成块，研磨成粒径为80-100μm的ti-cr-fe-c合金粉末；

19、(3)将过渡金属悬浮液滴加到合金粉末上，边滴加边混合，混合均匀后在低温下烘干得到掺有过渡金属的ti-cr-fe-c合金粉末；即为复合材料；

20、步骤三：

21、将掺有过渡金属的ti-cr-fe-c合金粉末预热，通过激光熔覆技术在对焊法兰表面形成高强度复合涂层；得到高强度对焊法兰。

22、更进一步的，步骤二的步骤(1)中，钛粉、碳粉、铬粉、铁粉的质量比为(18-23)：(75-86)：(46-59)：(29-35)；

23、钛粉的粒度为200-220目；碳粉的粒度为230-250目；铬粉的粒度为180-200目；铁粉的粒度为210-240目；

24、球磨时间为40-50min，球磨速度为150-250r/min，球料比为(6-8)：1。

25、更进一步的，步骤二的步骤(3)具体为：将过渡金属悬浮液以8-10滴/min的速度滴加到合金粉末上，边滴加边混合，混合均匀后在40-50℃下烘干得到掺有过渡金属的ti-cr-fe-c合金粉末。

26、更进一步的，步骤二的步骤(3)中，所述过渡金属悬浮液与ti-cr-fe-c合金粉末的质量比为(5-12)：100。

27、更进一步的，步骤二的步骤(3)中，所述过渡金属悬浮液选用含有氧化镧或氧化铈的蒸馏水，氧化镧或氧化铈与蒸馏水的质量比为0.3-0.5g/ml。

28、更进一步的，步骤三中，将掺有过渡金属的ti-cr-fe-c合金粉末预热至120-150℃。

29、更进一步的，步骤三中，激光熔覆过程中采用氩气作为保护气，氩气的流速为9l/min；激光功率为400-600w，激光扫描速度为8-12mm/s，合金粉末的输送速度为5-8g/min。

30、本发明相较于现有技术，其有益效果为：

31、本发明制备得到的高强度对焊法兰在600℃以上仍能保持稳定的性能和形态，涂层的抗拉结合强度高；本发明未选用刺激性或易燃易爆的原料，因此在生产过程中避免了很多安全隐患，适合工厂大规模生产。

32、本发明在高温下，对焊法兰表面的高强度复合涂层形成的连续致密的cr2o3保护膜，从而使得高强度复合涂层在高温下仍保持稳定的性能和形态，但当温度达到500℃以上时，cr2o3会发生分解，掺杂过渡金属元素之后在增强相晶界处生成了nixla和nixce化合物，抑制了cr2o3的扩散或分解，有效抑制高强度复合涂层的高温分解，同时增加了结合强度。

技术特征：

1.一种高强度对焊法兰，其特征在于：包括对焊法兰和高强度复合涂层；

2.一种如权利要求1所述的高强度对焊法兰的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤二的步骤(1)中，钛粉、碳粉、铬粉、铁粉的质量比为(18-23)：(75-86)：(46-59)：(29-35)；

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤二的步骤(3)具体为：将过渡金属悬浮液以8-10滴/min的速度滴加到合金粉末上，边滴加边混合，混合均匀后在40-50℃下烘干得到掺有过渡金属的ti-cr-fe-c合金粉末。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤二的步骤(3)中，所述过渡金属悬浮液与ti-cr-fe-c合金粉末的质量比为(5-12)：100。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤二的步骤(3)中，所述过渡金属悬浮液选用含有氧化镧或氧化铈的蒸馏水，氧化镧或氧化铈与蒸馏水的质量比为0.3-0.5g/ml。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，将掺有过渡金属的ti-cr-fe-c合金粉末预热至120-150℃。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤三中，激光熔覆过程中采用氩气作为保护气，氩气的流速为9l/min；激光功率为400-600w，激光扫描速度为8-12mm/s，合金粉末的输送速度为5-8g/min。

技术总结本发明公开了一种高强度对焊法兰，属于法兰技术领域，包括对焊法兰和高强度复合涂层；所述高强度复合涂层是通过复合材料熔覆在对焊法兰表面形成的；所述对焊法兰包括以下重量百分数的原料Cr：0.05‑0.08％，Ti：0.03‑0.06％，CaC2：0.07‑0.11％，Sn：0.13‑0.17％，Mn：0.35‑0.45％，Al：0.12‑0.18％，余量为铁和不可避免的杂质。本发明制备得到的高强度对焊法兰在600℃以上仍能保持稳定的性能和形态，涂层的抗拉结合强度高；本发明未选用刺激性或易燃易爆的原料，因此在生产过程中避免了很多安全隐患，适合工厂大规模生产。技术研发人员：陈建新受保护的技术使用者：常熟市东升法兰有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2