Incoloy 825镍基合金法兰锻造工艺的研究

摘要

本文针对四川普光油气田地面主体开发地面集输工程中所需求的Incoloy 825镍基合金法兰毛坯的锻造成形工艺进行了研究。
　　 Incoloy 825是目前最常用的耐蚀合金之一，其耐蚀性与晶粒的大小密切相关，细小而均匀的晶粒能极大地提高合金的耐蚀性，然而该合金在锻造成形中却存在如下的问题：变形抗力大，980 ℃时，其流动应力高达240MPa；加热和冷却时不发生相变，不能通过热处理方法细化晶粒，只能通过再结晶来细化晶粒。变形量的均匀程度决定了晶粒大小的均匀性，因而决定了零件的耐蚀性。为了避免出现粗晶影响整体耐蚀性，还要保证各处变形量都大于临界变形程度。
　　 虽然该耐蚀法兰是小批量生产，但是由于Incoloy 825合金材料价格昂贵，应该设法提高材料利用率，胎膜锻可以满足这一要求。晶粒的大小及均匀程度取决于变形过程中的应变场分布，有限元分析是获得该场量的有效手段。本文用三维造型软件Pro/E对不同规格的法兰锻件进行了三维实体建模，用刚塑性有限元模拟软件DEFORM对提出的法兰成形工艺的方案进行了模拟。模拟结果表明：仅有终锻工步会出现充不满和折迭；而预锻工步+终锻工步的工艺可避免折迭现象，但仍有末端充不满现象；采用局部拔长工步+预锻工步+终锻工步的工艺，同时让预锻坯形状与终锻件形状接近，可确保终锻时坯料以镦粗方式成形，锻件的各处变形量比较均匀且超过了25[％]。试生产也证实了预锻工步+终锻工步和局部拔长工步+预锻工步+终锻工步的工艺模拟的有效性。最后选定局部拔长工步+预锻工步+终锻工步的工艺方案实现了整个锻件的顺利成形，完成了耐蚀法兰的锻造生产任务。