超大筒节锻件的制造过程

       大型筒类锻件多应用于压力容器，压力容器的发展趋势是大型化和整体化，设备的大型化使锻件尺寸越来越大，有些锻件尺寸已超过现有压机的锻造能力。
       我公司制造了超大筒节锻件，材质为20MnMoNb，其外径达到Φ9040mm，高度为 2700 mm，重达216t。技术条件要求锻件两端取样且需焊接热缓冲块，按T x T/4和T x T/2取样进行性能检验( T为锻件实际厚度 )。锻件制造难度大，特别是成形和热处理难度较大。

       晶粒度检验方法按GB／T 6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》执行，晶粒度应为5级或5级以上。
       非金属夹杂物检验方法按GB／T 10561—2005《钢中非金属夹杂物含量的测定一标准评级图显微检测法》中A法执行，其中A、B、C、D及 DS类夹杂物均不大于1、5级 ，A+C类夹杂物不大于2、5级，B+D类夹杂物不大于2、5级，且总和不大于4、5级。
       Φ9m筒节锻件的主要制造过程包括炼钢→锻造→锻后热处理→性能热处理→性能检验。其中热加工工艺过程对最终产品质量均有影响，因此可通过控制热加工工艺过程来控制最终产品质量。
       筒节锻件所用钢锭采用精选的原材料和铁合金，电炉冶炼加炉外精炼。钢水经合理控制化学成分、真空冶炼并真空浇注，保证得到高纯净度的钢。
       由于筒节锻件尺寸超过现有水压机的开档尺寸，无法利用水压机直接锻造出成品。筒节锻件的锻造在 150MN水压机和筒节轧机上完成。先利用水压机锻造出半成品，然后在筒节轧机上轧制出成品。筒节的锻造过程为：镦粗、冲孔→芯棒、拔长→马杠扩孔→轧制出成品。

        由于大型筒节锻件特别是厚壁的筒节锻件通过锻造过程很难得到细小的晶粒，锻造完成后心部温度仍然很高，晶粒会长大。在锻件锻造完成后进行锻后热处理，其主要作用是调整和细化晶粒，为后续性能热处理做好组织准备。
        锻件可通过性能热处理获得优良组织和性能，特别是低温韧性，性能热处理一般采用水淬。性能热处理的温度、时间和奥氏体化后的冷却速率对获得良好性能至关重要。
       性能热处理后，在筒节水口端周 向对称180。取下性能试料两块A、B，在冒口端与水口端试料顺时针转90°的位置周向对称180°取下性能试料两块C、D。按要求分解试样后，先经历模拟焊后热处理，再加工成相应试样进行性能检验。最大模拟焊后热处理为 610～620℃×21h，最小模拟焊后热处理为610～620℃×5h。在正常产品检验以外，对每块试料进行了全厚度不同部位的性能检验。
       Φ9m超大筒节锻件的不同部位性能结果均满足技术条件要求,且各项性能相对较为均匀，说明现有制造工艺是可行的。
       现在筒节锻件的强度余量较大，冲击功余量相对较小，后续研究考虑优化成分和工艺，使强度和冲击功达到最优匹配。
       Φ9m超大筒节锻件的成功制造拓展了我国筒形锻件的制造能力,使我国掌握了超大直径筒形锻件的热加工技术,特别是锻件成形和热处理技术。