大型筒體鍛件成形的制造技術

       大型筒類鍛件多應用于壓力容器，壓力容器的發展趨勢是大型化和整體化，設備的大型化使鍛件尺寸越來越大，有些鍛件尺寸已超過現有壓機的鍛造能力。
       我公司制造了超大筒體鍛件，材質為20MnMoNb，其外徑達到Φ9040mm，高度為 2700 mm，重達216t。技術條件要求鍛件兩端取樣且需焊接熱緩沖塊，按T x T/4和T x T/2取樣進行性能檢驗( T為鍛件實際厚度 )。鍛件制造難度大，特別是成形和熱處理難度較大。

       晶粒度檢驗方法按GB／T 6394-2002《金屬平均晶粒度測定方法》執行，晶粒度應為5級或5級以上。
       非金屬夾雜物檢驗方法按GB／T 10561—2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測定一標準評級圖顯微檢測法》中A法執行，其中A、B、C、D及 DS類夾雜物均不大于1、5級 ，A+C類夾雜物不大于2、5級，B+D類夾雜物不大于2、5級，且總和不大于4、5級。
       Φ9m 筒體鍛件的主要制造過程包括煉鋼→鍛造→鍛后熱處理→性能熱處理→性能檢驗。其中熱加工工藝過程對***終產品質量均有影響，因此可通過控制熱加工工藝過程來控制***終產品質量。

       筒節鍛件所用鋼錠采用精選的原材料和鐵合金，電爐冶煉加爐外精煉。鋼水經合理控制化學成分、真空冶煉并真空澆注，保證得到高純凈度的鋼。
       由于筒體鍛件尺寸超過現有水壓機的開檔尺寸，無法利用水壓機直接鍛造出成品。筒體鍛件的鍛造在 150MN水壓機和筒體軋機上完成。先利用水壓機鍛造出半成品，然后在筒節軋機上軋制出成品。筒節的鍛造過程為：鐓粗、沖孔→芯棒、拔長→馬杠擴孔→軋制出成品。

        由于大型筒體鍛件特別是厚壁的筒體鍛件通過鍛造過程很難得到細小的晶粒，鍛造完成后心部溫度仍然很高，晶粒會長大。在鍛件鍛造完成后進行鍛后熱處理，其主要作用是調整和細化晶粒，為后續性能熱處理做好組織準備。
        鍛件可通過性能熱處理獲得優良組織和性能，特別是低溫韌性，性能熱處理一般采用水淬。性能熱處理的溫度、時間和奧氏體化后的冷卻速率對獲得良好性能至關重要。
        性能熱處理后，在筒節水口端周 向對稱180。取下性能試料兩塊A、B，在冒口端與水口端試料順時針轉90°的位置周向對稱180°取下性能試料兩塊C、D。按要求分解試樣后，先經歷模擬焊后熱處理，再加工成相應試樣進行性能檢驗。***大模擬焊后熱處理為 610～620℃×21h，***小模擬焊后熱處理為610～620℃×5h。在正常產品檢驗以外，對每塊試料進行了全厚度不同部位的性能檢驗。
       Φ9m超大筒節鍛件的不同部位性能結果均滿足技術條件要求,且各項性能相對較為均勻，說明現有制造工藝是可行的。
       現在筒體鍛件的強度余量較大，沖擊功余量相對較小，后續研究考慮優化成分和工藝，使強度和沖擊功達到***優匹配。
       Φ9m超大筒體鍛件的成功制造拓展了我國筒形鍛件的制造能力,使我國掌握了超大直徑筒形鍛件的熱加工技術,特別是鍛件成形和熱處理技術。