CN108380801B - 一种大型压力容器管板锻件的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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的时间,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℃/小时速度缓慢降到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℃/小时速度缓慢降到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的时间,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℃/小时速度缓慢降到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的时间,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℃/小时速度缓慢降到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。
Claims (1)
1.一种大型压力容器管板锻件的制造工艺,其特征在于,该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的时间,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℃/小时速度缓慢降到120℃出炉。
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