技术领域

[0001] 本发明涉及一种楔顶式超低温球阀及其生产方 法， 属于机械领域。

背景技术

[0002] 液化天然气 （LNG) 作为一种清洁燃料， 已成为城市管道供气、 分布式能源系 统、 汽车及飞机等交通工具的主要能源之一。 LNG是天然气在经净化及超低温 状态下 （-162°C、 一个大气压） 冷却液化的产物。 液化后的天然气体积约为天然 气体积的 1/600 (0°C、 1个大气压吋） 。 LNG无色无味， 主要成分为甲烷， 很少 有其他杂质。 其液体密度约 426kg/m3， 此吋气体密度约 1.5kg/m3。 爆炸极限为 5 %〜15<¾ (体积 <¾) ， 燃点为 450°C。 天然气液化、 运输、 储存和汽化等工艺配套 设备的建设， 给超低温阀门的发展带来了契机。 中国多仪阀门主要的低温截断 阀类有超低温球阀、 超低温闸阀、 超低温截止阀和超低温蝶阀， 其中超低温球 阀用量较多。

[0003] 石化行业中对低温阀门的定义是按照输送介质 的设计温度来定义的， 一般将应 用在介质温度 -40°C以下的阀门称作低温阀， 应用在介质温度 -10rC以下的阀门 称作超低温阀门。 超低温球阀主要应用于液化天然气、 液化石油气以及空分行 业的装置上， 输出的液态低温介质有： 液氧、 液氢、 液化天然气、 液化石油产 品等。 这些介质不但易燃易爆， 而且在升温或者闪蒸吋会发生气化， 气化吋体 积急剧膨胀， 如果输送这些流体的阀门中有密闭阀腔且结构 设计不合理， 则会 造成阀腔超压， 从而导致介质泄漏， 甚至阀门幵裂造成事故。

[0004] 低温阀门的阀盖均采用加长阀盖的设计。 加长阀盖的设计要使阀门操作手柄和 填料安装位置远离低温区， 既可以避免介质的低温导致阀门操作者的冷灼 伤， 也可以使阀门的填料在正常的温度下工作， 保证填料不会受到霜冻的侵害而导 致填料断裂失效。 另外， 由于一般超低温阀门保冷层会比较厚， 加长的阀盖也 保证了保冷施工的空间， 并使填料压盖位于保冷层外， 添加填料及紧固压盖螺 栓吋， 无须损坏保冷层。 [0005] 本发明旨在提供一种楔顶式超低温球阀及其生 产方法， 其由不锈钢材料制作而 成， 所述具有能在 -285°C的超低温的情况下， 仍然具有很高的强度和韧性。 本发 明的楔顶式超低温球阀评定： 阀体对焊端和短管的焊缝 -285°C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°C夏比 V型冲击试验， 标准 试样测试横向膨胀值为小于 0.25mm。

技术问题

[0006] 发明内容

[0007] 基于背景技术存在的技术问题， 本发明提供一种楔顶式超低温球阀及其生产方 法， 其由不锈钢材料制作而成， 所述具有能在 -285°C的超低温的情况下， 仍然具 有很高的强度和韧性。 本发明的楔顶式超低温球阀评定： 阀体对焊端和短管的 焊缝 -285°C下的冲击值。 焊接工艺评定报告应参考 ASMEB31.3标准要求， 进行 -2 85°C夏比 V型冲击试验， 标准试样测试横向膨胀值为小于 0.25mm。

[0008] 本发明在大量的生产实践中， 通过大量的实验， 得出优化的配方和参数， 从而 生产得到的楔顶式超低温球阀具有意料不到地 的耐低温性能。 阀体对焊端和短 管的焊缝 -285°C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°C夏比 V型冲击试验， 标准试样测试横向膨胀值为小于 0.25mm。

问题的解决方案

技术解决方案

[0009] 本发明的技术方案如下：

[0010] 一种楔顶式超低温固定球阀， 其包括阀体、 加长阀盖、 阀座圈、 密封圈、 球体 、 加长阀杆、 下固定轴、 板簧、 衬套、 LIP SEAL组合件、 垫圈、 组合填料、 平 面轴承、 径向轴承、 连接盘、 手柄、 T型三通、 键等组成。

[0011] 球体及阀内件均由阀体上部中腔装入， 可在线维修。

[0012] 球体的两侧装有二只倾斜放置的楔式阀座， 阀座为径向双向密封圈， 密封面为 偏心的圆弧面， 二个阀座与球体可自动对中， 球体上部有一板簧， 在弹簧力的 作用下， 阀座密封面与球体紧密贴合， 形成可靠的密封。

[0013] 球体转动， 楔式阀座能清洁残留在球体上的杂质。

[0014] 阀杆设计成台阶， 具有防吹出结构， 采用双重密封设计。 [0015] 本发明还提供楔顶式超低温球阀的制备方法：

[0016] 一种楔顶式超低温球阀， 其由如下方法制备而成：

[0017] (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;

[0018] (2) 冶炼： 用上述比例的原料投放至真空感应炉内， 在 1700-1850°C下熔炼熔 化后， 待熔化结束后， 取样分析， 并脱氧造澄， 脱氧造澄吋降低钢温， 钢温控 制在 1400-1450°C， 待分析结果符合要求后， 加入 Al-5Ti-B、 Al-lOSr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， 精炼至澄白， 提高出钢温 度至 1650°C， 并浇注出钢至钢包， 钢水浇注温度控制在 1580°C， 得到电澄棒；

[0019] (3) 在电澄炉内加入制备的电澄棒， 装好结晶器， 加好引弧剂， 通入电压 42V ， 电流为 2200A, 引弧和加入上述还原澄或氧化澄， 将还原澄或氧化澄熔化在电 炉中， 待还原澄或氧化澄熔化后， 稳定以上电流， 进入熔化状态， 将电澄棒熔 化， 等结晶器钢液到设定区域后停电， 自然冷却 2小吋后， 熔炼好的金属液浇注 到已经预热至 300°C的坩埚中在 80MPa的条件下静置 2h， 形成铸锭；

[0020] (4) 所述铸锭切割成合适尺寸后于 600°C的条件下进行 12小吋的均匀化退火， 炉冷至室温；

[0021] (5) 所述铸锭升温至 520°C后保温 3小吋， 进行三个道次的热轧， 每个道次热 轧完后在 580°C保温 35min;

[0022] (6) 热轧后进行三个道次的冷轧， 不锈钢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， 不锈钢超声振动受压延伸， 冷轧后 对不锈钢在 220°C下进行 2个小吋的退火处理， 得到一定厚度的不锈钢板材；

[0023] (7) 对不锈钢板材在 550°C下进行半小吋的固溶处理， 然后水淬；

[0024] (8) 不锈钢板材进行双级吋效：

[0025] 在 200°C下进行 4小吋的人工吋效；

[0026] 在 280°C下进行 30min的人工吋效；

[0027] (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 吋将混合粉末 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， 其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 4m m;

[0028] (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 5 mM的十八烷基三氯硅烷溶液， 将得到的不锈钢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表面以去除多 余的盐酸， 随后将样品放置于十 八烷基三氯硅烷溶液中浸泡 12h， 制备的样品在 80°C下干燥 30min;

[0029] (11) 根据需要冲压塑型；

[0030] (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。 对超低温阀门， 其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 阀杆等零件在粗加工后、 精加工前浸放在液氮箱中进行冷却， 当零件温度达到 -2 85°C吋， 幵始保温 l〜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。

[0031] 有益效果

[0032] 本发明的有益之处在于：

[0033] 1、 本发明在大量的生产实践中， 通过大量的实验， 得出优化的配方和参数， 从而生产得到的的楔顶式超低温球阀具有意料 不到地的耐低温性能。 阀体对焊 端和短管的焊缝 -285°C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°C夏比 V型冲击试验， 标准试样测试横向膨胀值为小于 0.25mm。

[0034] 2、 三种细化变质剂对不锈钢冶炼都有积极作用， 但是单独使用吋存在一定的 局限性， 如单独加入 Sr作变质处理,合金吸气倾向加剧,降低合金的� �密性,易形成 严重的柱状晶组织,导致力学性能反而下降， 稀土容易氧化,变质效果维持吋间短 等;而 Α1-5Ή-Β细化剂的抗衰减性能仍不能令人满意,� ��且易受 Zr原子的毒化而失 去细化晶粒的能力， 无法充分发挥其各自的优点。 而将三者结合使用在克服其 本身具有的缺陷的同吋可充分发挥各自的优点 。

[0035] 3、 不锈钢在一定振幅下超声振动受压延伸， 可减少轧制过程中受到的摩擦力 ， 从而降低摩擦力对不锈钢板材表面的影响， 相对于静态冷轧， 超声振动冷轧 的不锈钢表面更加光滑， 有利于进行下一步骤的操作。

[0036] 4、 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， 能有效地使不锈钢板材表面形成纳米级压痕 的同吋将混合粉末 C和 V熔融覆盖于不锈钢板材的表面， 不锈钢板材表面形成纳 米级的凹坑， 增加不锈钢板材的表面积， 提高摩擦力的同吋使得下一步骤的十 八烷基三氯硅烷溶液更容易进入不锈钢板材表 面， 在不锈钢表面形成多种形貌 的微结构， 然后在表面上自组装具备防腐耐磨性能的硅烷 膜， 从而改变不锈钢 板材的表面性质， 而不锈钢板材表面形成的 C-V覆膜可有效地提高不锈钢板材在 高温下的抗氧化性能， 改变不锈钢板材的表面性质。

[0037] 本发明的实施方式

[0038] 实施例 1

[0039] 一种楔顶式超低温球阀， 其由如下方法制备而成：

[0040] (1) 确定不锈钢的化学元素成分， 按照重量百分比为： 碳： 0.02% , 硅： 0.15 %, 锰： 0.7%, 镍： 0.5%, 铬： 19% , 钼： 4%, 铜： 0.5% , II： 0.05% , 磷： 0. 05% , 氮： 0.3%， 其余为 Fe;

[0041] (2) 冶炼： 用上述比例的原料投放至真空感应炉内， 在 1700°C下熔炼熔化后 ， 待熔化结束后， 取样分析， 并脱氧造澄， 脱氧造澄吋降低钢温， 钢温控制在 1 450°C， 待分析结果符合要求后， 加入 Al-5Ti-B、 Al-lOSr和 RE三种金属细化变质 齐 ij， 三者加入的重量百分比比例为 8:2:1， 精炼至澄白， 提高出钢温度至 1650°C ， 并浇注出钢至钢包， 钢水浇注温度控制在 1580°C， 得到电澄棒；

[0042] (3) 在电澄炉内加入制备的电澄棒， 装好结晶器， 加好引弧剂， 通入电压 42V ， 电流为 2200A, 引弧和加入上述还原澄或氧化澄， 将还原澄或氧化澄熔化在电 炉中， 待还原澄或氧化澄熔化后， 稳定以上电流， 进入熔化状态， 将电澄棒熔 化， 等结晶器钢液到设定区域后停电， 自然冷却 2小吋后， 熔炼好的金属液浇注 到已经预热至 300°C的坩埚中在 80MPa的条件下静置 2h， 形成铸锭；

[0043] (4) 所述铸锭切割成合适尺寸后于 600°C的条件下进行 12小吋的均匀化退火， 炉冷至室温； [0044] (5) 所述铸锭升温至 520°C后保温 3小吋， 进行三个道次的热轧， 每个道次热 轧完后在 580°C保温 35min;

[0045] (6) 热轧后进行三个道次的冷轧， 不锈钢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， 不锈钢超声振动受压延伸， 冷轧后 对不锈钢在 220°C下进行 2个小吋的退火处理， 得到一定厚度的不锈钢板材；

[0046] (7) 对不锈钢板材在 550°C下进行半小吋的固溶处理， 然后水淬；

[0047] (8) 不锈钢板材进行双级吋效：

[0048] 在 200°C下进行 4小吋的人工吋效；

[0049] 在 280°C下进行 30min的人工吋效；

[0050] (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 吋将混合粉末 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， 其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 4m m;

[0051] (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 5 mM的十八烷基三氯硅烷溶液， 将得到的不锈钢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表面以去除多 余的盐酸， 随后将样品放置于十 八烷基三氯硅烷溶液中浸泡 12h， 制备的样品在 80°C下干燥 30min;

[0052] (11) 根据需要冲压塑型；

[0053] (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。 对超低温阀门， 其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 阀杆等零件在粗加工后、 精加工前浸放在液氮箱中进行冷却， 当零件温度达到 -2 85°C吋， 幵始保温 l〜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。

[0054] 结果： 本发明制得的楔顶式超低温球阀及具有能在 -285°C的超低温的情况下， 仍然具有很高的强度和韧性。 本发明的楔顶式超低温球阀评定： 阀体对焊端和 短管的焊缝 -285°C下的冲击值合格。 在焊接工艺评定报告应参考 ASMEB31.3标 准要求， 进行 -285°C夏比 V型冲击试验， 标准试样测试横向膨胀值为 0.12mm。

[0055] 实施例 2

[0056] 一种楔顶式超低温球阀， 其由如下方法制备而成：

[0057] (1) 确定不锈钢的化学元素成分， 按照重量百分比为： 碳： 0.05% , 硅： 0.10 %, 锰： 1.1%, 镍： 0.5%, 铬： 15% , 钼： 4%, 铜： 0.5% , II： 0.05% , 磷： 0. 05% , 氮： 0.3%， 其余为 Fe;

[0058] (2) 冶炼： 用上述比例的原料投放至真空感应炉内， 在 1850°C下熔炼熔化后 ， 待熔化结束后， 取样分析， 并脱氧造澄， 脱氧造澄吋降低钢温， 钢温控制在 1 400°C， 待分析结果符合要求后， 加入 Al-5Ti-B、 Al-lOSr和 RE三种金属细化变质 齐 ij， 三者加入的重量百分比比例为 8:2:1， 精炼至澄白， 提高出钢温度至 1650°C ， 并浇注出钢至钢包， 钢水浇注温度控制在 1580°C， 得到电澄棒；

[0059] (3) 在电澄炉内加入制备的电澄棒， 装好结晶器， 加好引弧剂， 通入电压 42V ， 电流为 2200A, 引弧和加入上述还原澄或氧化澄， 将还原澄或氧化澄熔化在电 炉中， 待还原澄或氧化澄熔化后， 稳定以上电流， 进入熔化状态， 将电澄棒熔 化， 等结晶器钢液到设定区域后停电， 自然冷却 2小吋后， 熔炼好的金属液浇注 到已经预热至 300°C的坩埚中在 80MPa的条件下静置 2h， 形成铸锭；

[0060] (4) 所述铸锭切割成合适尺寸后于 600°C的条件下进行 12小吋的均匀化退火， 炉冷至室温；

[0061] (5) 所述铸锭升温至 520°C后保温 3小吋， 进行三个道次的热轧， 每个道次热 轧完后在 580°C保温 35min;

[0062] (6) 热轧后进行三个道次的冷轧， 不锈钢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， 不锈钢超声振动受压延伸， 冷轧后 对不锈钢在 220°C下进行 2个小吋的退火处理， 得到一定厚度的不锈钢板材；

[0063] (7) 对不锈钢板材在 550°C下进行半小吋的固溶处理， 然后水淬；

[0064] (8) 不锈钢板材进行双级吋效：

[0065] 在 200°C下进行 4小吋的人工吋效；

[0066] 在 280°C下进行 30min的人工吋效； [0067] (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 吋将混合粉末 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， 其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 4m m;

[0068] ( 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 5 mM的十八烷基三氯硅烷溶液， 将得到的不锈钢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表面以去除多 余的盐酸， 随后将样品放置于十 八烷基三氯硅烷溶液中浸泡 12h， 制备的样品在 80°C下干燥 30min;

[0069] ( 11) 根据需要冲压塑型；

[0070] ( 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。 对超低温阀门， 其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 阀杆等零件在粗加工后、 精加工前浸放在液氮箱中进行冷却， 当零件温度达到 -2 85°C吋， 幵始保温 l〜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。

[0071] 结果： 本发明制得的楔顶式超低温球阀及具有能在 -285°C的超低温的情况下， 仍然具有很高的强度和韧性。 本发明的楔顶式超低温球阀评定： 阀体对焊端和 短管的焊缝 -285°C下的冲击值合格。 在焊接工艺评定报告应参考 ASMEB31.3标 准要求， 进行 -285°C夏比 V型冲击试验， 标准试样测试横向膨胀值为 0.25mm。

[0072] 实施例 3

[0073] 一种楔顶式超低温球阀， 其由如下方法制备而成：

[0074] ( 1) 确定不锈钢的化学元素成分， 按照重量百分比为： 碳： 0.03% , 硅： 0.14 % , 锰： 0.8% , 镍： 0.5% , 铬： 18% , 钼： 4% , 铜： 0.5% , II： 0.05% , 磷： 0. 05% , 氮： 0.3%， 其余为 Fe;

[0075] (2) 冶炼： 用上述比例的原料投放至真空感应炉内， 在 1750°C下熔炼熔化后 ， 待熔化结束后， 取样分析， 并脱氧造澄， 脱氧造澄吋降低钢温， 钢温控制在 1 449°C， 待分析结果符合要求后， 加入 Al-5Ti-B、 Al-lOSr和 RE三种金属细化变质 齐 ij， 三者加入的重量百分比比例为 8:2:1， 精炼至澄白， 提高出钢温度至 1650°C ， 并浇注出钢至钢包， 钢水浇注温度控制在 1580°C， 得到电澄棒；

[0076] (3) 在电澄炉内加入制备的电澄棒， 装好结晶器， 加好引弧剂， 通入电压 42V ， 电流为 2200A, 引弧和加入上述还原澄或氧化澄， 将还原澄或氧化澄熔化在电 炉中， 待还原澄或氧化澄熔化后， 稳定以上电流， 进入熔化状态， 将电澄棒熔 化， 等结晶器钢液到设定区域后停电， 自然冷却 2小吋后， 熔炼好的金属液浇注 到已经预热至 300°C的坩埚中在 80MPa的条件下静置 2h， 形成铸锭；

[0077] (4) 所述铸锭切割成合适尺寸后于 600°C的条件下进行 12小吋的均匀化退火， 炉冷至室温；

[0078] (5) 所述铸锭升温至 520°C后保温 3小吋， 进行三个道次的热轧， 每个道次热 轧完后在 580°C保温 35min;

[0079] (6) 热轧后进行三个道次的冷轧， 不锈钢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， 不锈钢超声振动受压延伸， 冷轧后 对不锈钢在 220°C下进行 2个小吋的退火处理， 得到一定厚度的不锈钢板材；

[0080] (7) 对不锈钢板材在 550°C下进行半小吋的固溶处理， 然后水淬；

[0081] (8) 不锈钢板材进行双级吋效：

[0082] 在 200°C下进行 4小吋的人工吋效；

[0083] 在 280°C下进行 30min的人工吋效；

[0084] (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 吋将混合粉末 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， 其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 4m m;

[0085] (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 5 mM的十八烷基三氯硅烷溶液， 将得到的不锈钢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表面以去除多 余的盐酸， 随后将样品放置于十 八烷基三氯硅烷溶液中浸泡 12h， 制备的样品在 80°C下干燥 30min; [0086] ( 11 ) 根据需要冲压塑型；

[0087] ( 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。 对超低温阀门， 其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 阀杆等零件在粗加工后、 精加工前浸放在液氮箱中进行冷却， 当零件温度达到 -2 85°C吋， 幵始保温 l〜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。

[0088] 结果： 本发明制得的楔顶式超低温球阀及具有能在 -285°C的超低温的情况下， 仍然具有很高的强度和韧性。 本发明的楔顶式超低温球阀评定： 阀体对焊端和 短管的焊缝 -285°C下的冲击值合格。 在焊接工艺评定报告应参考 ASMEB31.3标 准要求， 进行 -285°C夏比 V型冲击试验， 标准试样测试横向膨胀值为 0.13mm。

[0089] 实施例 4

[0090] 一种楔顶式超低温球阀， 其由如下方法制备而成：

[0091] ( 1 ) 确定不锈钢的化学元素成分， 按照重量百分比为： 碳： 0.04% , 硅： 0.11 % , 锰： 1.0% , 镍： 0.5<¾， 铬： 16<¾， 钼： 4% , 铜： 0.5% , 硼： 0.05<¾， 磷： 0. 05% , 氮： 0.3%， 其余为 Fe;

[0092] (2) 冶炼： 用上述比例的原料投放至真空感应炉内， 在 1800°C下熔炼熔化后 ， 待熔化结束后， 取样分析， 并脱氧造澄， 脱氧造澄吋降低钢温， 钢温控制在 1 401°C， 待分析结果符合要求后， 加入 Al-5Ti-B、 Al-lOSr和 RE三种金属细化变质 齐 ij， 三者加入的重量百分比比例为 8:2: 1， 精炼至澄白， 提高出钢温度至 1650°C ， 并浇注出钢至钢包， 钢水浇注温度控制在 1580°C， 得到电澄棒；

[0093] (3) 在电澄炉内加入制备的电澄棒， 装好结晶器， 加好引弧剂， 通入电压 42V ， 电流为 2200A , 引弧和加入上述还原澄或氧化澄， 将还原澄或氧化澄熔化在电 炉中， 待还原澄或氧化澄熔化后， 稳定以上电流， 进入熔化状态， 将电澄棒熔 化， 等结晶器钢液到设定区域后停电， 自然冷却 2小吋后， 熔炼好的金属液浇注 到已经预热至 300°C的坩埚中在 80MPa的条件下静置 2h， 形成铸锭；

[0094] (4) 所述铸锭切割成合适尺寸后于 600°C的条件下进行 12小吋的均匀化退火， 炉冷至室温；

[0095] (5) 所述铸锭升温至 520°C后保温 3小吋， 进行三个道次的热轧， 每个道次热 轧完后在 580°C保温 35min;

[0096] (6) 热轧后进行三个道次的冷轧， 不锈钢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， 不锈钢超声振动受压延伸， 冷轧后 对不锈钢在 220°C下进行 2个小吋的退火处理， 得到一定厚度的不锈钢板材；

[0097] (7) 对不锈钢板材在 550°C下进行半小吋的固溶处理， 然后水淬；

[0098] (8) 不锈钢板材进行双级吋效：

[0099] 在 200°C下进行 4小吋的人工吋效；

[0100] 在 280°C下进行 30min的人工吋效；

[0101] (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 吋将混合粉末 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， 其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 4m m;

[0102] (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 5 mM的十八烷基三氯硅烷溶液， 将得到的不锈钢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表面以去除多 余的盐酸， 随后将样品放置于十 八烷基三氯硅烷溶液中浸泡 12h， 制备的样品在 80°C下干燥 30min;

[0103] (11) 根据需要冲压塑型；

[0104] (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。 对超低温阀门， 其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 阀杆等零件在粗加工后、 精加工前浸放在液氮箱中进行冷却， 当零件温度达到 -2 85°C吋， 幵始保温 l〜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。

[0105] 结果： 本发明制得的楔顶式超低温球阀及具有能在 -285°C的超低温的情况下， 仍然具有很高的强度和韧性。 本发明的楔顶式超低温球阀评定： 阀体对焊端和 短管的焊缝 -285°C下的冲击值合格。 在焊接工艺评定报告应参考 ASMEB31.3标 准要求， 进行 -285°C夏比 V型冲击试验， 标准试样测试横向膨胀值为 0.24mm。

[0106] 实施例 5

[0107] 此外， 经检测， 本发明的不锈钢材质的楔顶式超低温球阀具有 意料不到地的高 强度 （比普通奥氏体不锈钢的抗拉强度提升 35%以上） ， 伸长率提高 15%以上， 超长寿命 （耐酸耐碱耐盐水） ， 在超低温环境下性能稳定， 寿命长等显著的优 点。

[0108] 以上所述， 仅为本发明较佳的具体实施方式， 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， 根据本发明 的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变 ， 都应涵盖在本发明的保护范围 之内。

发明的有益效果