本發(fā)明屬于金屬加工處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于低溫工況的不銹鋼法蘭及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的天然氣生產(chǎn)中，為了方便運輸，往往將氣田生產(chǎn)的天然氣凈化處理后，再經(jīng)超低溫（-162℃）液化，形成液化天然氣（LNG）；然而，該工藝系統(tǒng)溫度極低，壓力又較高，目前，工程中使用的耐低溫材料為奧氏體不銹鋼，但是單一的奧氏體不銹鋼如F316或F316L各有優(yōu)缺點，例如：F316材料強(qiáng)度性能優(yōu)于F316L材料,但耐晶間腐蝕性能不如F316L材料，于是尋求既耐晶間腐蝕又能夠在低溫工況（設(shè)計溫度為-196℃）下有較好強(qiáng)度性能的材料成為工程中的難點。由于F316/316L材料的化學(xué)成分與F316L一致，而強(qiáng)度與F316一致，這樣就既具有良好的耐晶間腐蝕性能和良好的機(jī)械性能；實際應(yīng)用中，法蘭作為管線的連接件，于是在低溫工況條件下，F(xiàn)316/316L材料法蘭就成為了理想的產(chǎn)品；但是，由于F316/316L材料兼有兩種材料的特性，實際生產(chǎn)中不易于鍛造，故F316/316L材料的法蘭鍛造就成為行業(yè)內(nèi)的一個開發(fā)熱點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種適用于低溫工況的不銹鋼法蘭及其生產(chǎn)工藝。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種適用于低溫工況的不銹鋼法蘭，包括通孔和法蘭片，法蘭片為圓盤狀結(jié)構(gòu)，通孔設(shè)置在法蘭片的中心軸為中心線垂直法蘭片設(shè)置，通孔的兩端邊緣處設(shè)有凸臺，法蘭片包括前法蘭片、中法蘭片組和后法蘭片，且三者依次平行等間隔設(shè)置，中法蘭片組由兩個完全相同的法蘭單元構(gòu)成，且左右對稱；前法蘭片、法蘭單元和后法蘭片的直徑相等，且前法蘭片與后法蘭片的厚度相同，前法蘭片、法蘭單元和后法蘭片上沿其圓周方向分別等間隔設(shè)置有4個固定孔，分別為前固定孔、中固定孔和后固定孔，其孔徑大小相等且位置相對應(yīng)；中法蘭片組與通孔連接處的根部設(shè)有圓環(huán)狀卡槽。本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：進(jìn)一步的，前述的適用于低溫工況的不銹鋼法蘭，圓環(huán)狀卡槽的深度為5-25mm。前述的適用于低溫工況的不銹鋼法蘭，凸臺的伸出長度為15-100mm。本發(fā)明還設(shè)計了一種適用于低溫工況的不銹鋼法蘭的生產(chǎn)工藝，工藝步驟為：鋼坯下料-鍛造-鍛尺寸與表面檢查-熱處理-機(jī)械粗加工-超聲波檢驗-機(jī)械性能試驗-機(jī)械精加工至所需形狀與尺寸-清潔涂裝；選用坯料為F316/316L材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C：0.25-0.35%，Si:0.85-1.25%，Mn:1.85-2.95%，P：0.04-0.05%，Ni:11-13%，Cr:16.5-17.5%，Nb：0.15-0.20%，Cu:0.85-0.95%，N:0.08-0.11%，Mo::2.15-2.95%，Al:0.2-0.3%，S：0.025-0.035%，Ti：0.03-0.04%，V：0.02-0.03%，B：0.002-0.004%，鑭系稀土：3-5%，余量為Fe；鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為：鑭：20-24%，鈰：20-25%，釤：14-16%，釹：14-16%，釓：2-4%，鐠：16-18%，鏑：5-6%，其余鑭系元素：1-3%，以上各組分之和為100%；鋼坯下料：分析合格后，選用5000Kg以下的合金坯料進(jìn)行電爐煉鋼（真空電弧重熔或電渣重熔），下料時切除量為鋼錠的24-26%；坯料在電爐中加熱至700℃后，控制在3分鐘內(nèi)快速加熱至始鍛溫度，本發(fā)明中控制好坯料從入爐加熱到出爐鍛造之間所需要的時間，700℃以后快速加熱到始鍛溫度，在高溫下停留時間短，防止晶粒的急劇增大，確保了材料的性能不受影響；始鍛溫度為1100-1200℃；鍛造：鍛造方法選用自由鍛，終鍛溫度控制＞900℃，控制鍛造比＞3；本發(fā)明中下料時必須有足夠的切除量，為鋼錠的24-26%，用以消除縮孔和偏析部分；鍛造時，控制始鍛溫度為1100-1200℃，鍛造方法選用自由鍛，終鍛溫度控制＞900℃，控制鍛造比＞3，特別是終鍛溫度不能太低，否則會增加變形抗力，低于900℃不得進(jìn)行鍛造；熱處理：熱處理采用固溶處理，熱處理設(shè)備采用罩式爐，具體為：采用三段加熱，第一段加熱溫度為700-750℃，到溫后保溫10-15min，第二段加熱溫度為850-880℃，到溫后保溫35-40min，第三段加熱溫度為1010-1150℃，到溫后保溫15-18min；冷卻時控制冷卻速度為5.5-6℃每秒，冷卻方式為鍛件放入具有循環(huán)流動水的水池內(nèi)，保證鍛件能夠在3分鐘內(nèi)冷卻至40℃；鍛造后的熱處理對F316/316L材料至關(guān)重要，是開發(fā)F316/316L材料鍛件的關(guān)鍵因素，本發(fā)明中熱處理采用固溶處理，控制加熱穩(wěn)固與冷卻速度，使得鍛造出的鍛件能夠適應(yīng)在-196℃，同時又有晶間腐蝕的工況條件下使用，同時兼具優(yōu)異的機(jī)械性能。本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是：進(jìn)一步的，前述的適用于低溫工況的不銹鋼法蘭的生產(chǎn)工藝，工藝步驟為：鋼坯下料-鍛造-鍛尺寸與表面檢查-熱處理-機(jī)械粗加工-超聲波檢驗-機(jī)械性能試驗-機(jī)械精加工至所需形狀與尺寸-清潔涂裝；選用坯料為F316/316L材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C：0.30%，Si:0.95%，Mn:2.65%，P：0.045%，Ni:12%，Cr:17%，Nb：0.18%，Cu:0.95%，N:0.095%，Mo::2.65%，Al:0.25%，S：0.03%，Ti：0.035%，V：0.025%，B：0.003%，鑭系稀土：4%，余量為Fe；鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為：鑭：20%，鈰：25%，釤：14%，釹：14%，釓：2%，鐠：18%，鏑：6%，其余鑭系元素：1%；鋼坯下料：分析合格后，選用5000Kg以下的合金坯料進(jìn)行電爐煉鋼（真空電弧重熔或電渣重熔），下料時切除量為鋼錠的25%；坯料在電爐中加熱至700℃后，控制在3分鐘內(nèi)快速加熱至始鍛溫度，始鍛溫度為1100℃；鍛造：鍛造方法選用自由鍛，終鍛溫度控制＞900℃，控制鍛造比＞3；熱處理：熱處理采用固溶處理，熱處理設(shè)備采用罩式爐，具體為：采用三段加熱，第一段加熱溫度為700℃，到溫后保溫15min，第二段加熱溫度為850℃，到溫后保溫40min，第三段加熱溫度為1010℃，到溫后保溫18min；冷卻時控制冷卻速度為6℃每秒，保證鍛件能夠在3分鐘內(nèi)冷卻至40℃。前述的適用于低溫工況的不銹鋼法蘭的生產(chǎn)工藝，工藝步驟為：鋼坯下料-鍛造-鍛尺寸與表面檢查-熱處理-機(jī)械粗加工-超聲波檢驗-機(jī)械性能試驗-機(jī)械精加工至所需形狀與尺寸-清潔涂裝；選用坯料為F316/316L材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C：0.28%，Si:1.15%，Mn:2.85%，P：0.043%，Ni:11%，Cr:16.5%，Nb：0.18%，Cu:0.9%，N:0.095%，Mo::2.85%，Al:0.25%，S：0.03%，Ti：0.036%，V：0.025%，B：0.003%，鑭系稀土：5%，余量為Fe；鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為：鑭：20%，鈰：25%，釤：14%，釹：14%，釓：4%，鐠：16%，鏑：5%，其余鑭系元素：2%，以上各組分之和為100%；鋼坯下料：分析合格后，選用5000Kg以下的合金坯料進(jìn)行電爐煉鋼（真空電弧重熔或電渣重熔），下料時切除量為鋼錠的25%；坯料在電爐中加熱至700℃后，控制在3分鐘內(nèi)快速加熱至始鍛溫度，始鍛溫度為1100℃；鍛造：鍛造方法選用自由鍛，終鍛溫度控制＞900℃，控制鍛造比＞3；熱處理：熱處理采用固溶處理，熱處理設(shè)備采用罩式爐，具體為：采用三段加熱，第一段加熱溫度為725℃，到溫后保溫11min，第二段加熱溫度為865℃，到溫后保溫38min，第三段加熱溫度為1025℃，到溫后保溫15min；冷卻時控制冷卻速度為5.8℃每秒，保證鍛件能夠在3分鐘內(nèi)冷卻至40℃。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所設(shè)計的適用于低溫工況的不銹鋼法蘭的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)的法蘭，其抗拉強(qiáng)度≥520MPa；延伸≥38%；布氏硬度180≥HB≥140；-196℃沖擊功：橫向側(cè)膨脹量大于0.38mm；同時，具有良好的耐晶間腐蝕的性能。附圖說明圖1為本發(fā)明所設(shè)計的適用于低溫工況的不銹鋼法蘭的正視圖；圖2為本發(fā)明所設(shè)計的適用于低溫工況的不銹鋼法蘭的側(cè)面剖視圖。具體實施方式實施例1結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，本實施例提供的一種適用于低溫工況的不銹鋼法蘭，包括通孔1和法蘭片，法蘭片為圓盤狀結(jié)構(gòu)，通孔1設(shè)置在法蘭片的中心軸為中心線垂直法蘭片設(shè)置，通孔1的兩端邊緣處設(shè)有凸臺2，法蘭片包括前法蘭片6、中法蘭片組4和后法蘭片8，且三者依次平行等間隔設(shè)置，中法蘭片組4由兩個完全相同的法蘭單元構(gòu)成，且左右對稱；前法蘭片6、法蘭單元和后法蘭片8的直徑相等，且前法蘭片6與后法蘭片8的厚度相同，前法蘭片6、法蘭單元和后法蘭片8上沿其圓周方向分別等間隔設(shè)置有4個固定孔，分別為前固定孔7、中固定孔5和后固定孔9，其孔徑大小相等且位置相對應(yīng)；中法蘭片組4與通孔1連接處的根部設(shè)有圓環(huán)狀卡槽3；圓環(huán)狀卡槽3的深度為5-25mm；凸臺2的伸出長度為15-100mm。本實施例的不銹鋼法蘭的生產(chǎn)工藝步驟為：鋼坯下料-鍛造-鍛尺寸與表面檢查-熱處理-機(jī)械粗加工-超聲波檢驗-機(jī)械性能試驗-機(jī)械精加工至所需形狀與尺寸-清潔涂裝；選用坯料為F316/316L材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C：0.30%，Si:0.95%，Mn:2.65%，P：0.045%，Ni:12%，Cr:17%，Nb：0.18%，Cu:0.95%，N:0.095%，Mo::2.65%，Al:0.25%，S：0.03%，Ti：0.035%，V：0.025%，B：0.003%，鑭系稀土：4%，余量為Fe；鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為：鑭：20%，鈰：25%，釤：14%，釹：14%，釓：2%，鐠：18%，鏑：6%，其余鑭系元素：1%；鋼坯下料：分析合格后，選用5000Kg以下的合金坯料進(jìn)行電爐煉鋼（真空電弧重熔或電渣重熔），下料時切除量為鋼錠的25%；坯料在電爐中加熱至700℃后，控制在3分鐘內(nèi)快速加熱至始鍛溫度，始鍛溫度為1100℃；鍛造：鍛造方法選用自由鍛，終鍛溫度控制＞900℃，控制鍛造比＞3；熱處理：熱處理采用固溶處理，熱處理設(shè)備采用罩式爐，具體為：采用三段加熱，第一段加熱溫度為700℃，到溫后保溫15min，第二段加熱溫度為850℃，到溫后保溫40min，第三段加熱溫度為1010℃，到溫后保溫18min；冷卻時控制冷卻速度為6℃每秒，保證鍛件能夠在3分鐘內(nèi)冷卻至40℃。實施例2結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，本實施例提供的一種適用于低溫工況的不銹鋼法蘭，包括通孔1和法蘭片，法蘭片為圓盤狀結(jié)構(gòu)，通孔1設(shè)置在法蘭片的中心軸為中心線垂直法蘭片設(shè)置，通孔1的兩端邊緣處設(shè)有凸臺2，法蘭片包括前法蘭片6、中法蘭片組4和后法蘭片8，且三者依次平行等間隔設(shè)置，中法蘭片組4由兩個完全相同的法蘭單元構(gòu)成，且左右對稱；前法蘭片6、法蘭單元和后法蘭片8的直徑相等，且前法蘭片6與后法蘭片8的厚度相同，前法蘭片6、法蘭單元和后法蘭片8上沿其圓周方向分別等間隔設(shè)置有4個固定孔，分別為前固定孔7、中固定孔5和后固定孔9，其孔徑大小相等且位置相對應(yīng)；中法蘭片組4與通孔1連接處的根部設(shè)有圓環(huán)狀卡槽3；圓環(huán)狀卡槽3的深度為5-25mm；凸臺2的伸出長度為15-100mm。本實施例的生產(chǎn)工藝步驟為：鋼坯下料-鍛造-鍛尺寸與表面檢查-熱處理-機(jī)械粗加工-超聲波檢驗-機(jī)械性能試驗-機(jī)械精加工至所需形狀與尺寸-清潔涂裝；選用坯料為F316/316L材料，其化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：C：0.28%，Si:1.15%，Mn:2.85%，P：0.043%，Ni:11%，Cr:16.5%，Nb：0.18%，Cu:0.9%，N:0.095%，Mo::2.85%，Al:0.25%，S：0.03%，Ti：0.036%，V：0.025%，B：0.003%，鑭系稀土：5%，余量為Fe；鑭系稀土的組分質(zhì)量百分比為：鑭：20%，鈰：25%，釤：14%，釹：14%，釓：4%，鐠：16%，鏑：5%，其余鑭系元素：2%，以上各組分之和為100%；鋼坯下料：分析合格后，選用5000Kg以下的合金坯料進(jìn)行電爐煉鋼（真空電弧重熔或電渣重熔），下料時切除量為鋼錠的25%；坯料在電爐中加熱至700℃后，控制在3分鐘內(nèi)快速加熱至始鍛溫度，始鍛溫度為1100℃；鍛造：鍛造方法選用自由鍛，終鍛溫度控制＞900℃，控制鍛造比＞3；熱處理：熱處理采用固溶處理，熱處理設(shè)備采用罩式爐，具體為：采用三段加熱，第一段加熱溫度為725℃，到溫后保溫11min，第二段加熱溫度為865℃，到溫后保溫38min，第三段加熱溫度為1025℃，到溫后保溫15min；冷卻時控制冷卻速度為5.8℃每秒，保證鍛件能夠在3分鐘內(nèi)冷卻至40℃。以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。