[实用新型]一种碳钢-不锈钢复合板热处理装置

说明书

本实用新型提供的一种间歇式或者连续式碳钢‑不锈钢复合板热处理装置，包括加热炉、冷却装置及传送辊。本实用新型所提供的碳钢‑不锈钢复合板热处理方法在不锈钢复合层侧单侧加热，高温保温时间短，基层侧没有热源进行加热，以较快的冷却速度冷却，避免了基层材料晶粒长大，避开了不锈钢的碳化物相析出温度区以及西格玛析出相区，良好地保持了基层材料原始性能。

技术领域

本实用新型涉及金属复合板热处理技术领域，具体地涉及石油化工行业耐腐蚀压力容器设备用的一种碳钢-不锈钢复合板热处理装置。

背景技术

由于石油化工行业压力及耐腐蚀的要求，石油化工行业容器及管道设施的壁比较厚，为了降低成本，石油化工领域大量使用碳钢-不锈钢爆炸复合板(以下简称复合板)或堆焊材料制造压力容器及管道设施，其复合板的不锈钢复合层的厚度一般为2～5mm，碳钢或低合金钢基层厚度通常≥8mm。在制造碳钢-不锈钢爆炸复合板时，炸药平铺于不锈钢板材表面，爆炸时巨大的爆轰冲击波作用于不锈钢复合层，促使不锈钢与碳钢的接触界面发生原子之间的冶金结合，产生的巨大结合应力导致材料结合后在应力作用下变形，爆炸复合板在完成冶金结合工序后，必须要消除两种金属结合界面间不均匀的冶金结合应力，因此按照理论上讲，爆炸复合板热处理需芯部热透，所以目前消除该类应力都是按照该理论进行的，都是采用的封闭式热处理炉进行整体退火，而且要足够的时间热透到复合材料截面的芯部，实现均热保温后出炉。但由于复合板的基层、复合层材料性能不一样，目前的热处理工艺难以兼顾基层和复合层的最佳性能，对双相不锈钢复合层而言，用现有的封闭式热处理炉进行全截面均热其实是在破坏双相不锈钢复合层组织，降低了双相不锈钢材料的综合性能，没有起到双相不锈钢应有的设计效果，而基层材料截面较厚，该热处理方法也无法兼顾基层材料的性能，出现了很多质量事故。另外，在容器及管道制造过程中，复合板材料因消除应力进行的热处理、封头热加工及热处理等过程均有碳化物析出，在后续成型及焊接过程中造成很多细微裂纹以及西格玛脆性相，特别是双相不锈钢与碳钢爆炸复合板消除应力热处理往往会经过双相不锈钢西格玛脆性相析出的温度段，材料厚度尺寸越大，在高温区停留的时间越长越容易析出西格玛脆性相，使用这样的材料制造压力容器将产生极大的安全隐患。如2205双相不锈钢中间相析出动力学曲线的相图显示在3分钟以后产生西格玛相区最敏感的鼻尖温度大约为900℃，其曲线区间在750～990℃之间，在3分钟后产生碳化物的鼻尖温度大约为760℃，其曲线区间在620～900℃之间，若复合板爆炸完成后的热处理工艺按600℃以下温度，将难以达到消除爆炸应力的作用。若将温度提高到900℃左右的正火温度区进行热处理，将严重析出西格玛脆性相，其制造的压力容器将会造成极大的安全使用隐患。正如中国石化出版社2019年出版的《焊接脆性与腐蚀与安全》第2辑中《345R+S31603复合板卷制开裂失效分析》一文介绍，某厂生产的Q345R+S31603(90mm+3mm)复合钢板在进行容器筒节的卷制过程中发生横向开裂，经理化检验和断口分析，发现基材组织中存在大量粗大的魏氏组织、力学性能屈强比过高、冲击韧性不合格。

对于管板锻件堆焊后的热处理，目前的热处理方式为要求材料芯部均热的热处理方式，热处理时间很长，而且冷却速度很慢，即便用水进行快速冷却，由芯部传导至不锈钢表面的热量也足以让双相不锈钢产生足够的西格玛脆性相，因此，锻件堆焊双相不锈钢的消除应力热处理被业界认为极不可靠。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出本实用新型提供一种碳钢-不锈钢复合板热处理装置，包括移动载体、连续式加热炉、冷却装置，所述移动载体包括用于运载碳钢-不锈钢复合板的若干传送辊，所述移动载体从所述连续式加热炉外延伸至所述连续式加热炉内再延伸至所述连续式加热炉另一端外的冷却装置上，所述连续式加热炉的加热装置设置在所述连续式加热炉内的所述传送辊之间的下方，所述加热装置为火焰加热装置或者电加热辐射板，所述连续式加热炉用于对复合板进行预热及单侧加热。

进一步地，所述冷却装置包括设置在所述移动载体下方的水槽及喷头。