CN1795278A - 改善金属抗腐蚀性的方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种改善金属，特别是钢和高镍含量合金抗腐蚀性的方法。该方法包括使金属部件经受一次或多次低温处理，任选地随后进行一次或多次热处理。低温处理优选采用－90℃到－195℃，最优选－180℃到－195℃的温度。热处理优选采用120°－175℃的温度。该方法可用于处理金属部件和元件。提供了通过一种方法生产的热交换管、冷却管、管道、特别是化学工艺管、泵、反应容器和储存罐。
Description
本发明是关于改善金属，特别是钢，更特别是高Ni合金的抗腐蚀性的方法。
低温回火，浅度或深度，特别是后者，最近作为一种提高切削工具，特别是由工具钢制造的那些切削工具的寿命的方法，吸引了很多的关注。
令人惊奇的是，现已发现低温回火可以改善金属的抗腐蚀性。
根据本发明，提供了一种改善金属抗腐蚀性的方法，所述方法包括使所述金属经受低温处理。
可经受根据本发明的方法的金属包括钢，特别是不锈钢，比如举例来说奥氏体不锈钢，包括高镍不锈钢，如可以商品名INCOLOY得到的那些，和二相不锈钢。高镍不锈钢一般包含至少5重量％Ni，典型地至少8重量％Ni，和可包含25-30重量％Ni。该方法特别适于高镍合金的处理，如含有至少50重量％镍的合金，和特别是以商品名HASTELLOY，MONEL和INCONEL可得到的那些类型的合金。
本发明的低温处理一般在本领域已知的用于工具钢的低温回火程序之后，并且一般包括将金属冷却到大大低于室温的温度，并使金属恢复至室温。该冷却可快速进行，如通过将金属浸入选定温度的液体中。然而，在许多实施方案中，这可能诱发金属中由于热冲击而导致的不希望的转变。因此，优选金属的温度以一种控制的方式降低以避免热冲击。金属可在所选择的低于室温的温度保持一定时间，其范围可为从几分钟，如5-30分钟，到许多小时，如36-48小时，取决于例如温度、金属的本性和金属的尺寸和体积。
不希望受任何理论束缚，据信根据本发明的低温处理影响金属的低温应力释放，减少应力裂纹的发生，并因此改善金属的抗腐蚀性。
该方法可运用浅度低温处理(shallow cryogenic treatment)，例如其中所采用的低于室温的温度范围是-60℃到-90℃。这一方法一般包括通过将金属暴露于来自沸腾的液氮的蒸汽来冷却金属。
在许多实施方案中，优选该方法采用深度低温处理，其中所采用的温度低于-90℃，优选低于-130℃，且最优选低于-155℃。特别优选所采用的温度处于-180℃到-195℃的范围，并且最有利的是从约-185℃到约-190℃。这一方法一般包括通过将金属暴露于来自沸腾的液氮的蒸汽来冷却金属。金属一般装入注射液氮的通风容器中。将会认识到，通过以受控的速度向容器中加入液氮，当液氮进入容器而蒸发时，容器内的温度降低，从而金属样品被冷却。该容器一般是绝热的以提高冷却效率。
所采用的冷却速度可根据使用者的方便来选择，但在许多实施方案中被控制在约0.2℃/分钟-约2℃/分钟的范围，例如0.5℃/分钟-1℃/分钟。
在储存了所需的时间周期之后，该金属可被恢复到室温。这可包括金属的活性加热(active heating)，或可以包括允许容器的温度，和因此金属的温度升高以恢复到室温。在许多实施方案中，温度以0.5℃-10℃/分钟，例如2℃-7℃/分钟，和优选约5℃/分钟的速度升高。
恢复到室温之后，金属优选经历一种热处理，例如采用常规马氏体回火操作法的马氏体回火。该马氏体回火，包括一个加热和冷却的循环，经常重复数次，例如2-3次，可在金属已经在室温储存一段时间后进行，或者也可在金属恢复到室温的过程之后立即进行。在实施方案中，马氏体回火包括将金属加热到约120℃-175℃，优选约150℃，随后冷却到室温。
在许多优选的实施方案中，根据本发明的方法包括通过从低于室温，优选约-185℃到-190℃，以2-7℃/分钟，优选约5℃/分钟的速度加热到约140℃-160℃从而将金属马氏体回火。
该低温处理过程可在已知的用于工具钢的低温回火的可商购装置中进行。这些装置可进一步包括实现马氏体回火的设备。
根据本发明的方法特别适用于改善用于制造过滤器、加热器、冷却器、交换器、管道、机械加工设备等所用金属的耐腐蚀性。该方法可在给定的商业制品的制造之前施加于金属，但优选施加于制造之后的制品。该方法特别适合于改善遭受氯化物腐蚀的金属的抗腐蚀性。具体的商业制品的例子特别地包括热交换管、冷却管、工艺管、特别是化学工艺管、过滤器、泵、反应容器和储存罐。
在本发明的方法中，具有给定抗腐蚀性的金属，或者用这种金属制造的制品，可被选择以具有改善的抗腐蚀性，其中通过低温处理该金属，优选使该金属经历深度低温处理来改善抗腐蚀性。
现通过下述实施例不受限制地阐明本发明的方法。
实施例
哈斯特莱合金C276 Schedule 40管通过暴露于隔热容器中的液氮蒸汽中冷却至-187℃经受低温处理。冷却以1℃/分钟的速度进行，并且将所述管在-187℃保持10小时。随后让所述管回暖到室温，然后通过加热到150℃经受马氏体回火，而后让其冷却到室温。马氏体回火过程采用3次加热/冷却循环。
所述管被结合入用于将苯和三氯化磷反应混合物加热到650℃的反应温度的反应容器中作为加热元件。经观察如此处理的所述管的使用寿命比用同样级别的哈斯特莱合金制造、暴露于同样的使用条件、而未经低温处理的管长至少8倍。
Claims (10)
1.一种改善金属抗腐蚀性的方法，所述方法包括使所述金属经受低温处理。
2.根据权利要求1的方法，其中所述金属是高Ni合金。
3.根据前述任一权利要求的方法，其中所述的低温处理在-180℃到-195℃的温度进行。
4.根据前述任一权利要求的方法，其中所述低温处理包括通过使金属暴露于来自沸腾液氮的蒸汽来冷却该金属。
5.根据前述任一权利要求的方法，其中所述低温处理被重复若干次。
6.根据前述任一权利要求的方法，其中在所述低温处理之后，该金属经受热处理。
7.根据权利要求6的方法，其中所述的热处理在120℃-175℃的温度进行。
8.根据前述任一权利要求的方法，其中所述金属包括热交换管、冷却管、管道、特别是化学工艺管、过滤器、泵、反应容器和储存罐。
9.通过根据权利要求8的方法生产的热交换管、冷却管、管道、特别是化学工艺管、泵、反应容器和储存罐。
10.低温处理用于改善金属抗腐蚀性的应用。
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