一种大型压力容器管板锻件的制造工艺

摘要

本发明提供一种大型压力容器管板锻件的制造工艺，属于大锻件热处理工艺领域，该大型压力容器管板锻件的制造工艺具体步骤为锻造热处理→锻造→锻后热处理，本发明工艺成熟，方便解决生产过程中容易出现锻合，合格率偏低，内部变形不均匀的问题，锻后热处理步骤为前处理→第一次等温贝氏体处理→第一次预热处理→第一次正火处理→第二次贝氏体处理→第二次预热处理→第二次正火处理→第三次贝氏体处理→去氢处理，能有效去除锻件中的白点，细化晶粒，有利于提高锻件强度。

说明书

技术领域

本发明属于大锻件热处理工艺技术领域，尤其涉及一种大型压力容器管板锻件的制造工艺。

背景技术

压力容器是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，反应器、换热器、分离器和贮运器等均属压力容器。压力容器在工艺中有着极其广泛的应用，各种规格的压力容器广泛应用于石油、天然气、石油化工和化工等。

目前许多高温、高压、氢腐蚀、超高压关键设备如核压力壳、大型加氢反应器、EO/EG 装置反应器等压力容器，都采用锻焊式。如大型乙烯反应器采用超大型固定管板式厚壁换热器，管板是在反应器内，用于支撑壳体和管子的零件。

超大型管板的制造特点为成本高、性能要求高、生产难度大。需要通过合理的热处理工艺提高管板锻件的各项性能指标 , 满足用户使用要求。传统的管板锻件制造中，大型管板通常采用整体式制造，易造成晶粒粗大和夹杂性裂纹等缺陷，导致废品率较高，容易造成巨大经济损失。如何提高大型管板的内部质量，提高产品合格率，一直是影响大型压力容器国产化的难题之一。

热处理是将金属工件加热到一定的温度，并在该温度下保温一定时间后，放入油或水中以不同速度冷却，通过改变金属材料表明或内部组织来控制其性能的一种工艺。

中国专利申请号为201310262384.X，发明创造的名称为一种压力容器超大型管板锻件的热处理工艺，属于大锻件热处理工艺技术领域，所述热处理工艺包括锻后热处理工艺、性能热处理工艺 ；所述锻后热处理工艺采用正火 + 正火 + 高温回火，所述性能热处理工艺采用淬火 + 高温回火。

但是，现有的技术存在着生产过程中容易出现锻合，合格率偏低和内部变形不均匀的问题。

因此，发明一种大型压力容器管板锻件的制造工艺显得非常必要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种大型压力容器管板锻件的制造工艺，以解决现有的技术存在的生产过程中容易出现锻合，合格率偏低和内部变形不均匀的问题，一种大型压力容器管板锻件的制造工艺具体包括以下步骤：

步骤一，锻前热处理：

对压力容器管板用锻坯进行加热，其处理步骤为：

S1、将锻坯置于加热炉中，以≤25±5℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到400±50℃；

S2、以≤50±5℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到到650±50℃，加热时间不小于5小时；

S3、再以≤80±20℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到930±20℃，加热时间不小于3.5小时；

S4、再以≤100℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到1250±10℃，加热时间不小于达到锻造温度，在此锻造温度下保温16小时；

步骤二，锻造：

S1、始锻温度1250℃，终锻温度800℃；

S2、采用两次镦粗＋WHF法拔长对锻坯进行锻造，两次镦拔工艺在千吨级锻压机上进行，达到初锻温度后，开始第一次镦拔锻造，即第一次镦粗＋WHF法拔长，镦粗时的压下率为53%，第一次镦拔时安排6-10道次，选用宽为1500mm的上下平砧，同一道次进砧时保留152mm的塔接量，进砧量1400mm，翻转180°和360°时错半砧，下压量取20-25%，上次锻造结束到下次锻造之间，将锻坯以≤100℃/小时的速度加热，直至加热到1250±10℃，在此锻造温度下保温15小时；第二次镦拔操作中安排3-5道次，其余操作量与第一次镦拔操作一致；

S3、将锻坯吊至加热炉，温度控制在1280℃，并保证热透；

步骤三，锻后热处理：

S1、前处理；锻造后的工件吊装到600-650℃的保温炉内，在此温度下保温8小时；

S2、第一次等温贝氏体处理；保温结束后空冷至450-500℃，再转至炉冷到300-350℃，在300-350℃下保温20小时；

S3、第一次预热处理；以≤60℃/小时的速度缓慢加热到670±10℃，加热时间不小于6.2小时，达到670±10℃后在此温度下保温8-12小时；

S4、第一次正火处理；以≤60℃/小时的速度缓慢加热到860±20℃，加热时间不小于3.2小时，此时按截面0.7-0.9h/100mm保温；

S5、第二次贝氏体处理；保温完成后将锻件空冷至450-500℃，空冷结束后再炉冷至300-350℃，在300-350℃保温18-25小时；

S6、第二次预热处理；以≤60℃/小时的速度缓慢加热到670±10℃，加热时间不小于6.2小时，达到670±10℃后在此温度下保温8-12小时；

S7、第二次正火处理；以≤60℃/小时的速度缓慢加热到840±20℃，加热时间不小于2.9小时，此时按截面1.2-1.5h/100mm保温；

S8、第三次贝氏体处理；保温完成后将锻件空冷至450-500℃，空冷结束后再炉冷至300-350℃，在300-350℃保温18-25小时；

S9、去氢处理；以≤60℃/小时的速度缓慢加热到630±15℃，按截面12h/100mm保温，以≤50℃/小时速度炉冷至400℃，再以≤30℃/小时速度缓慢将到120℃出炉。

本发明的有益效果：本发明工艺成熟，方便解决生产过程中容易出现锻合，合格率偏低，内部变形不均匀的问题，本发明中工件锻造完成后还包括多步热处理，使得锻件内部结晶度更加均匀，有利于提高锻件强度。

具体实施方式

实施例1

在锻造之前先将锻坯置于加热炉中，以20℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到350℃，以45℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到到600℃，加热时间不小于5小时，再以60℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到910℃，加热时间不小于3.5小时，再以100℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到1240℃，达到锻造温度，在此锻造温度下保温16小时。

锻造时的始锻温度1250℃，终锻温度800℃，采用两次镦粗＋WHF法拔长对锻坯进行锻造，两次镦拔工艺在500吨级锻压机上进行，达到初锻温度后，开始第一次镦拔锻造，即第一次镦粗＋WHF法拔长，镦粗时的压下率为53%，第一次镦拔时安排6道次，选用宽为1500mm的上下平砧，同一道次进砧时保留152mm的塔接量，进砧量1400mm，翻转180°和360°时错半砧，下压量取20%，上次锻造结束到下次锻造之间，将锻坯以100℃/小时的速度加热，直至加热到1240℃，在此锻造温度下保温15小时；第二次镦拔操作中安排3道次，其余操作量与第一次镦拔操作一致，之后将锻坯吊至加热炉，温度控制在1280℃，并保证热透。

锻造完成后，将锻造后的工件吊装到600℃的保温炉内，在此温度下保温8小时，保温结束后空冷至450℃，再转至炉冷到300℃，在300℃下保温20小时，再以60℃/小时的速度缓慢加热到660℃，加热时间不小于6.2小时，达到60℃后在此温度下保温8小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到840℃，加热时间不小于3.2小时，此时按截面0.7h/100mm保温，保温完成后将锻件空冷至450℃，空冷结束后再炉冷至300℃，在300℃保温18小时，保温完成后以60℃/小时的速度缓慢加热到660℃，加热时间不小于6.2小时，达到660℃后在此温度下保温8小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到820℃，加热时间不小于2.9小时，此时按截面1.2h/100mm保温，保温完成后将锻件空冷至450℃，空冷结束后再炉冷至300℃，在300℃保温18小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到615℃，按截面12h/100mm保温，以50℃/小时速度炉冷至400℃，再以30℃/小时速度缓慢将到120℃出炉。

实施例2

锻造之前将锻坯置于加热炉中，以25℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到400℃，在加热到400℃后，以50℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到到650℃，加热时间不小于5小时，再以80℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到930℃，加热时间不小于3.5小时，再以100℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到1250℃，加热时间不小于达到锻造温度，在此锻造温度下保温16小时。

锻造过程中的始锻温度1250℃，终锻温度800℃，采用两次镦粗＋WHF法拔长对锻坯进行锻造，两次镦拔工艺在500吨级锻压机上进行，达到初锻温度后，开始第一次镦拔锻造，即第一次镦粗＋WHF法拔长，镦粗时的压下率为53%，第一次镦拔时安排8道次，选用宽为1500mm的上下平砧，同一道次进砧时保留152mm的塔接量，进砧量1400mm，翻转180°和360°时错半砧，下压量取22%，上次锻造结束到下次锻造之间，将锻坯以100℃/小时的速度加热，直至加热到1250℃，在此锻造温度下保温15小时；第二次镦拔操作中安排4道次，其余操作量与第一次镦拔操作一致，之后将锻坯吊至加热炉，温度控制在1280℃，并保证热透；

锻造完成后，将锻造的工件吊装到625℃的保温炉内，在此温度下保温8小时，保温结束后空冷至450-500℃，再转至炉冷到300-350℃，在330℃下保温20小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到670℃，加热时间不小于6.2小时，达到670℃后在此温度下保温10小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到860℃，加热时间不小于3.2小时，此时按截面0.8h/100mm保温，保温完成后将锻件空冷至480℃，空冷结束后再炉冷至320℃，在320℃保温21小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到670℃，加热时间不小于6.2小时，达到670℃后在此温度下保温10小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到840℃，加热时间不小于2.9小时，此时按截面1.36h/100mm保温，保温完成后将锻件空冷至480℃，空冷结束后再炉冷至325℃，在325℃保温21小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到630℃，按截面12h/100mm保温，以50℃/小时速度炉冷至400℃，再以30℃/小时速度缓慢将到120℃出炉。

实施例3

锻造前，将锻坯置于加热炉中，以30℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到450℃，以55℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到到700℃，加热时间不小于5小时，再以100℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到950℃，加热时间不小于3.5小时，再以100℃/小时的速度加热，使锻坯缓速加热到1260℃，加热时间不小于达到锻造温度，在此锻造温度下保温16小时；

锻造过程中，始锻温度1250℃，终锻温度800℃，采用两次镦粗＋WHF法拔长对锻坯进行锻造，两次镦拔工艺在500吨级锻压机上进行，达到初锻温度后，开始第一次镦拔锻造，即第一次镦粗＋WHF法拔长，镦粗时的压下率为53%，第一次镦拔时安排10道次，选用宽为1500mm的上下平砧，同一道次进砧时保留152mm的塔接量，进砧量1400mm，翻转180°和360°时错半砧，下压量取25%，上次锻造结束到下次锻造之间，将锻坯以100℃/小时的速度加热，直至加热到1260℃，在此锻造温度下保温15小时；第二次镦拔操作中安排5道次，其余操作量与第一次镦拔操作一致，将锻坯吊至加热炉，温度控制在1280℃，并保证热透；

锻造完成后，将工件吊装到650℃的保温炉内，在此温度下保温8小时，保温结束后空冷至500℃，再转至炉冷到350℃，在350℃下保温20小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到680℃，加热时间不小于6.2小时，达到680℃后在此温度下保温12小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到880℃，加热时间不小于3.2小时，此时按截面0.9h/100mm保温，保温完成后将锻件空冷至500℃，空冷结束后再炉冷至350℃，在350℃保温25小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到680℃，加热时间不小于6.2小时，达到680℃后在此温度下保温12小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到860℃，加热时间不小于2.9小时，此时按截面1.5h/100mm保温，保温完成后将锻件空冷至500℃，空冷结束后再炉冷至350℃，在350℃保温25小时，以60℃/小时的速度缓慢加热到645℃，按截面12h/100mm保温，以50℃/小时速度炉冷至400℃，再以30℃/小时速度缓慢将到120℃出炉。

在三组实施例的锻造件上割取若干实验材料，对该实验材料进行性能及组织检测，检测结果如下：

本发明工艺成熟，方便解决生产过程中容易出现锻合，合格率偏低，内部变形不均匀的问题。

利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。