球墨铸铁管及城镇高压燃气管线用球墨铸铁管的制备工艺及城镇高压燃气管线用球墨铸铁管制造技术

本发明专利技术公开一种球墨铸铁管的制备工艺，包括铁液制备、球化处理和涂料热模法离心铸造等工艺步骤，制得的球墨铸铁管基体组织以铁素体为主，无游离渗碳体，珠光体含量低，延伸率大于18％，抗拉强度高，无渣眼、砂眼等铸造缺陷，气密性好。本发明专利技术还提供了一种城镇高压燃气管线用球墨铸铁管及其制备工艺，该城镇高压燃气管线用球墨铸铁管无渣眼、皮下气孔、砂眼、浇不足、冷隔重皮、缩孔、缩松等铸造缺陷，管壁厚度均匀、管体组织致密度高、气密性好，具备铺设城镇燃气管线的质量要求，适用于铺设输送压力为0.4～4.0MPa的城镇高压、次高压燃气管线，如果有特别需要，也可以用于不大于6.0MPa的燃气管线。

Preparation of Ductile Iron Pipes and Ductile Iron Pipes for Urban High Pressure Gas Pipelines and Ductile Iron Pipes for Urban High Pressure Gas Pipelines

The invention discloses a preparation process of nodular cast iron pipe, which includes preparation of molten iron, spheroidizing treatment and centrifugal casting by coating hot-die method, etc. The matrix structure of the nodular cast iron pipe is mainly ferrite, without free cementite, with low pearlite content, elongation greater than 18%, high tensile strength, slag-free and sand-hole casting, etc. It has defects and good air tightness. The invention also provides a nodular cast iron pipe for urban high-pressure gas pipeline and its preparation process. The nodular cast iron pipe for urban high-pressure gas pipeline has no slag hole, subcutaneous air hole, sand hole, insufficient pouring, cold separation heavy skin, shrinkage hole, shrinkage porosity and other casting defects. The pipe wall thickness is uniform, the pipe body has high density and good air tightness. The quality requirement for laying urban gas pipelines is suitable for laying urban high-pressure and sub-high-pressure gas pipelines with transmission pressure of 0.4-4.0 MPa, and also for gas pipelines of not less than 6.0 MPa if necessary.

【技术实现步骤摘要】
球墨铸铁管及城镇高压燃气管线用球墨铸铁管的制备工艺及城镇高压燃气管线用球墨铸铁管
本专利技术属于球墨铸铁管制备
，涉及一种球墨铸铁管的制备工艺，具体涉及一种可用于城镇高压燃气管线铺设的球墨铸铁管的制备工艺。
技术介绍
目前城市铺设的天然气管线，高压段（≮2.5～4.0MPa）和次高压段（≮0.8～1.6MPa）全部使用无缝钢管和焊接钢管，但目前这些燃气管线钢管存在以下问题：（1）由于钢管的耐腐蚀性差，特别是耐电腐蚀能力很差，尽管在安装现场采取了种种防腐蚀处理措施，其设计寿命也仅有15年；而在一些土壤盐度较高的地区，实际使用寿命都不足15年，许多甚至寿命只有4～5年；这极易造成天然气的泄漏，特别是遇到地震、地面沉降等地质灾害时，往往会引发爆炸、起火等造成严重的人员伤亡事故的“次生灾害”，威胁到城市的生命财产安全；（2）钢管需要运到现场后再进行焊接、试压、作防腐蚀处理等，操作复杂，土方挖掘量大，施工周期长，管道综合造价高，日常检测维护工作量大，且每隔几年就需要挖开道路重修，加重了市政工程建设的投资负担；（3）由于燃气管线是由一段段钢管焊接连接起来的，即为刚性连接安装的，而经过几年腐蚀，管壁变薄后，管子的强度韧性都会明显降低，此时如果遇到地震、地面沉降等地质灾害时，管子受到拉伸、挤压、扭曲和重物砸碰冲击，管子很容易开裂、破坏断裂，致使天然气突然大量泄漏而引发爆炸、城市大火等严重次生灾害。因钢管不耐腐蚀、不具备抵御强地震破坏的能力，一些发达工业化国家自上世纪七十年代起，开始陆续使用球墨铸铁管建设城市燃气管线。由于球墨铸铁管具有与钢管等同的强度和韧性，但其耐腐蚀性强，尤其是在耐受电腐蚀能力方面，球墨铸铁管是钢管的十几倍，因此，球墨铸铁管道的安全使用寿命可长达100年。球墨铸铁管采用胶圈密封承插式柔性接口进行连接，能够化解吸收强地震带给地下管线的破坏力，保持管线完好和维持正常的输气能力，从而避免城市发生地震次生灾害，确保城市减灾；并且铺设球墨铸铁管线的施工快捷简便，管线综合造价一次性投入与钢管线基本持平，而管线使用寿命超过钢管七倍以上，因此性价比大幅度超越钢管管线。到上世纪八十年代末，欧美日等一些国家的城市地下燃气管线的建设，已普遍采用了球墨铸铁管作为燃气管线用管。目前一些国家如德国、英国、法国的城镇燃气管道用球墨铸铁管，其最高使用压力只有1.6MPa。而我国的京、沪、广、深、津、成、渝等超大城市的人口数量都在千万级以上，燃气用管的使用压力只有1.6MPa是不够的，因此我国制订的城市燃气管线标准规定的最高输送压力在4.0MPa，目前在世界上是最高的。然而，我国生产的球墨铸铁管由于工艺设备技术的局限，球墨铸铁管产品的自身质量多存在缺陷，主要是管子普遍存在砂眼、气孔、渣眼、冷隔重皮、壁厚不匀，以及承口端内部缩松、缩孔等铸造缺陷，严重降低了管子的气密性，并且还需要设立焊补工序对有渗漏缺陷的管子进行修复。因此，目前我国生产的球墨铸铁管只适用于给排水管道的铺设，而当球墨铸铁管需用于铺设城镇燃气管线时，国家标准《城镇燃气设计规范（GB50028-2006）》规定球墨铸铁管只能用于中压段（≤0.4MPa），甚至江苏等省市已完全弃用国内质量不可靠的球墨铸铁管，在中压段也使用焊接钢管。可见，我国目前生产的球墨铸铁管由于质量缺陷，使其完全无法满足我国的城市燃气输送压力要求，致使目前国内燃气球墨铸铁管的生产已全部停止，甚至国内球墨铸铁管行业正计划与球墨铸铁管的国际标准ISO2531分道扬镳，在国家标准GB/T13295（水及燃气管道用球墨铸铁管、管件和附件）中将燃气管道用球墨铸铁管剔除出去，只剩输水用球墨铸铁管，这将对我国球墨铸铁管行业的发展带来了严重的技术障碍和不良影响，而钢管由于不耐腐蚀、寿命短、需要经常维修和更换、不具备抵御强地震破坏的能力等自身固有缺陷，其大量使用也为城市安全埋下重大隐患。因此，迫切需要研发一种能够完全克服上述球墨铸铁管质量缺陷的新工艺技术，以使球墨铸铁管能够满足高输送压力的城镇燃气管线标准要求。
技术实现思路
本专利技术的其中一个目的在于提供一种球墨铸铁管，以解决上述技术问题中的至少一个。本专利技术的另一个目的在于提供一种城镇高压燃气管线用球墨铸铁管，以解决上述技术问题中的至少一个。本专利技术的另一个目的在于提供一种制备上述城镇高压燃气管线用球墨铸铁管的制备工艺，以解决上述技术问题中的至少一个。根据本专利技术的一个方面，提供了一种球墨铸铁管的制备工艺，包括如下步骤：S1、铁液的制备：将炉料熔炼成原铁液并过热至不小于1500℃，根据铁液化学成分的设定值调整原铁液的化学成分组成。S2、球化处理：利用球化剂对已调整好化学成分组成的原铁液进行球化处理，并将球化处理后的铁液注入球墨铸铁专用浇注电炉，利用球墨铸铁专用浇注电炉将铁液的浇注温度保持不小于铁液的临界温度；S3、涂料热模法离心铸造：对喷涂的绝热涂料已干燥的热管模完成上承口芯后，驱动管模转动，并在管模转动的离心力达到离心力设定值时，将球墨铸铁专用浇注电炉中的铁液经定量包注入管模中，并在浇注过程中对铁液进行随流孕育处理和对管模进行冷却处理，浇注完成后，待凝固成形的球墨铸铁管毛坯冷却到设定温度时，将球墨铸铁管毛坯从管模中拔出。首先，本专利技术的制备工艺中，在铁液制备时是将熔炼出的原铁液过热到了1500℃及以上，由于在铁液制备阶段将原铁液过热至不小于1500℃的温度，可以促使碳发挥对铁液的脱氧净化作用，达到对原铁液的预球化处理效果，从而有利于石墨的球化；此外，在本专利技术的制备工艺中，还根据铁液化学成分的设定值对原铁液进行了化学成分组成的调整，由于球墨铸铁管口径规格及相应壁厚的不同，使不同规格的球墨铸铁管浇注后在凝固时间与冷却速度上存在差别，为防止球墨铸铁管的铸态毛坯出现游离渗碳体，对铁液碳当量的控制会根据不同口径、壁厚的球墨铸铁管的要求加以区别，给出不同的化学成分和碳当量的设定值，并据此进行调整；加之内壁喷涂了绝热涂层的热管模可以避免铁液激冷，从而能够避免在离心浇注过程中球墨铸铁管的铸态毛坯出现游离渗碳体，形成白口组织。其次，本专利技术中是对温度在1500℃及以上且调整了化学成分组成的原铁液进行球化处理，并且将球化处理后的铁液注入到了球墨铸铁专用浇注电炉中（本专利技术实施例中提及的球墨铸铁专用浇注电炉为专利CN101658901B公开的浇注电炉设备），将球化处理后的铁液注入球墨铸铁专用浇注电炉中，一方面可以进一步对铁液进行脱硫、脱氧，另一方面可以稳定铁液中的残留Mg量，从而避免了铁液球化衰退，保证了制得的球墨铸铁管的球化级别，并稳定了其韧性、强度等机械性能；同时将铁液的浇注温度始终保持在不小于铁液的临界温度（即1420～1480℃）的温度范围，使铁液始终为非氧化性的洁净铁液，避免了球墨铸铁管在离心浇注过程中产生砂眼、渣眼等铸造缺陷，这保证了铁液的浇注温度始终维持在稳定的高温水平，有利于消除气孔、砂眼、渣眼等夹杂缺陷，高温还使铁液的流动性得以大幅度提高，避免了产生带有冷隔、浇不足等缺陷的球墨铸铁管废品。再次，本专利技术制备工艺中，采用涂料热模法离心铸造工艺制备球墨铸铁管毛坯，并且是在管模转动的离心力达到离心力设定值时，再开始离心浇注过程，这样的制备工艺，使得能够根据需求在适合的离心力下启动浇注本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.球墨铸铁管的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1、铁液的制备：将炉料熔炼成原铁液并过热至不小于1500℃，根据铁液化学成分的设定值调整原铁液的化学成分组成；S2、球化处理：利用球化剂对已调整好化学成分组成的原铁液进行球化处理，并将球化处理后的铁液注入球墨铸铁专用浇注电炉，利用所述球墨铸铁专用浇注电炉将铁液的浇注温度保持不小于铁液的临界温度；S3、涂料热模法离心铸造：对喷涂的绝热涂料已干燥的热管模完成上承口芯后，驱动管模转动，并在管模转动的离心力达到离心力设定值时，将球墨铸铁专用浇注电炉中的铁液经定量包注入管模中，并在浇注过程中对铁液进行随流孕育处理和对管模进行冷却处理，浇注完成后，待凝固成形的球墨铸铁管毛坯冷却到设定温度时，将球墨铸铁管毛坯从管模中拔出。

【技术特征摘要】
1.球墨铸铁管的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1、铁液的制备：将炉料熔炼成原铁液并过热至不小于1500℃，根据铁液化学成分的设定值调整原铁液的化学成分组成；S2、球化处理：利用球化剂对已调整好化学成分组成的原铁液进行球化处理，并将球化处理后的铁液注入球墨铸铁专用浇注电炉，利用所述球墨铸铁专用浇注电炉将铁液的浇注温度保持不小于铁液的临界温度；S3、涂料热模法离心铸造：对喷涂的绝热涂料已干燥的热管模完成上承口芯后，驱动管模转动，并在管模转动的离心力达到离心力设定值时，将球墨铸铁专用浇注电炉中的铁液经定量包注入管模中，并在浇注过程中对铁液进行随流孕育处理和对管模进行冷却处理，浇注完成后，待凝固成形的球墨铸铁管毛坯冷却到设定温度时，将球墨铸铁管毛坯从管模中拔出。2.根据权利要求1所述的球墨铸铁管的制备工艺，其特征在于，所述离心力设定值不小于80G，且不高于110G。3.根据权利要求1所述的球墨铸铁管的制备工艺，其特征在于，凝固成形的球墨铸铁管毛坯冷却到的所述设定温度为760～830℃。4.根据权利要求1所述的球墨铸铁管的制备工艺，其特征在于，步骤S2中，利用所述球墨铸铁专用浇注电炉将铁液的浇注温度保持不小于铁液的临界温度，是通过将球墨铸铁专用浇注电炉中的保温温度设定为1430～1480℃实现的。5.根据权利要求1～4任一项所述的球墨铸铁管的制备工艺，其特征在于，所述球化剂为镁锭，所述铁液化学成分的设定值为：C为3.4～3.7％、Si为2.0～2.6％，所述根据铁液化学成分的设定值调整原铁液的化学成分组成包括：基于上述设定值调整原铁液中的碳和硅的质量分数，以使原铁液中碳的质量分数不高于3.7％，且使碳当量达到共晶成分或使碳当量达到4.1％～4.3％。6.根据权利要求5所述的球墨铸铁管的制备工艺，其特征在于，步骤S2中，采用转包法对已调整好化学成分组成的原铁液进行球化处理，其中，镁锭球化剂的用量为原铁液重量的0.10～0.20％。7.城镇高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇新，孙二考，李建民，
申请(专利权)人：广东北晟益通实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44