[发明专利]一种楔顶式超低温球阀

摘要

本发明公开了一种楔顶式超低温球阀以及制备方法，确定不锈钢的化学元素成分，按照重量百分比为碳0.02‑0.5％，硅0.10‑0.15％，锰0.7‑1.1％，镍0.5％，铬15‑19％，钼4％，铜0.5％，硼0.05％，磷0.05％，氮0.3％，其余为Fe。本发明的楔顶式超低温球阀具有意料不到的耐低温性能。阀体对焊端和短管的焊缝‑285℃下的冲击值。焊接工艺评定报告应参考ASMEB31.3标准要求，进行‑285℃夏比V型冲击试验，标准试样测试横向膨胀值为小于0.25mm。

主权项

一种楔顶式超低温球阀的制备方法，其步骤如下：(1)确定不锈钢的化学元素成分，按照重量百分比为：碳：0.02‑0.05％，硅：0.10‑0.15％，锰：0.7‑1.1％，镍：0.5％，铬：15‑19％，钼：4％，铜：0.5％，硼：0.05％，磷：0.05％，氮：0.3％，其余为Fe；(2)冶炼：用上述百分比的原料投放至真空感应炉内，在1700‑1850℃下熔炼熔化后，待熔化结束后，取样分析，并脱氧造渣，脱氧造渣时降低钢温，钢温控制在1400‑1450℃，待分析结果符合要求后，加入Al‑5Ti‑B、Al‑10Sr和RE三种金属细化变质剂，三者加入的重量百分比比例为8∶2∶1，精炼至渣白，提高出钢温度至1650℃，并浇注出钢至钢包，钢水浇注温度控制在1580℃，得到电渣棒；(3)在电渣炉内加入制备的电渣棒，装好结晶器，加好引弧剂，通入电压42V，电流为2200A，引弧和加入还原渣或氧化渣，将还原渣或氧化渣熔化在电炉中，待还原渣或氧化渣熔化后，稳定以上电流，进入熔化状态，将电渣棒熔化，等结晶器钢水到设定区域后停电，自然冷却2小时后，熔炼好的钢水浇注到已经预热至300℃的坩埚中并在80MPa的条件下静置2h，形成铸锭；(4)所述铸锭切割成合适尺寸后于600℃的条件下进行12小时的均匀化退火，炉冷至室温；(5)所述铸锭升温至520℃后保温3小时，进行三个道次的热轧，每个道次热轧完后在580℃保温35min；(6)热轧后进行三个道次的冷轧，铸锭一端相对固定并连接超声波振动装置，另一端进入轧机中，激振频率为15kHz，铸锭的超声振动受压延伸，冷轧后对铸锭在220℃下进行2个小时的退火处理，得到一定厚度的不锈钢板材；(7)对不锈钢板材在550℃下进行半小时的固溶处理，然后水淬；(8)不锈钢板材进行双级时效：在200℃下进行4小时的人工时效；在280℃下进行30min的人工时效；(9)将混合粉末C和V均匀涂抹于不锈钢板材的表面，使用横流连续波Cq激光器对不锈钢板材进行激光处理改性，使得不锈钢板材表面形成纳米级压痕的同时将混合粉末C和V熔融覆盖于不锈钢板材的表面，处理过程中使用氩气进行保护，所述激光器工艺参数范围为：激光功率1.7kw，扫描速率13mn/s，束斑直径均为4mm；(10)配置盐酸体积与去离子水体积比为2∶1的盐酸溶液，以乙醇为溶质配置5mM的十八烷基三氯硅烷溶液，将得到的不锈钢板材放入盐酸溶液中处理2min，处理完后用大量去离子水冲洗不锈钢板材表面以去除多余的盐酸，随后将不锈钢板材放置于十八烷基三氯硅烷溶液中浸泡12h，制备的不锈钢板材在80℃下干燥30min；(11)根据需要冲压塑型；(12)焊接组装制作成为楔顶式超低温球阀：用上述步骤制得的不锈钢板材做成阀体、阀盖、球体，在超低温工作温度下，为保持材料的组织结构稳定，防止材料相变而引起体积变化，并降低机械加工对零件变形的影响，对楔顶式超低温球阀和介质接触的主要零部件均须进行深冷处理，将阀体、阀盖、球体、阀座和阀杆在粗加工后、精加工前浸放在液氮箱中进行冷却，当零件温度达到‑285℃时，开始保温1～2h，然后取出箱外自然处理到常温，重复循环2次，零件在焊接后也进行深冷处理以消除应力和变形。