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1.25Cr-0.5Mo-Si厚壁加氢反应器筒体锻件的制造

更新时间：2016-07-05

本次用户设计采用1.25Cr-0.5Mo-Si钢制造PTA大型石化设备压力容器，三件筒体轮廓交货尺寸内径为∅5419 mm，外径为∅5887 mm，长度分别为3400 mm、3400 mm、3000 mm，属于超大规格筒体锻件。1.25Cr-0.5Mo-Si材料合金元素含量低，导致淬透性差，300 mm壁厚的筒体很难保证心部强度、低温冲击韧性，大大增加了1.25Cr-0.5Mo-Si钢筒体锻件的制造难度。本文从冶炼、锻造、热处理方面，研究了1.25Cr-0.5Mo-Si材料300 mm壁厚大型筒体的制造工艺。

陶行知说：“生活即教育”。小学生的生活丰富多彩，他们喜欢玩，喜欢闹，只有在生活中，小学生的想象力和思维能力才能被充分调动起来，使学生获得丰富的数学感知。教师要重视数学和生活的结合，在生活中启发学生，提高学生运用数学知识解决生活问题的能力。

1 技术要求及难点分析

1.1 化学成分要求

化学成分要求见表1。

1.2 力学性能

力学性能要求见表2。

表1 化学成分(质量分数，%) Table 1 Chemical composition (mass fraction, %)

CSiMnCrMoPS熔炼分析成品分析0．11～0．170．10～0．180．50～0．800．46～0．830．30～0．800．27～0．831．15～1．501．10～1．550．45～0．650．43～0．68≤0．010≤0．010≤0．010≤0．010化学元素NiCuSb∗Sn∗As∗[H]∗[O]∗熔炼分析成品分析≤0．20≤0．23≤0．20≤0．20≤0．003≤0．003≤0．015≤0．015≤0．016≤0．016≤2×10-4≤2×10-4≤30×10-4≤30×10-4 注：带∗者记录分析结果，其值不作为验收条件。

表2 力学性能要求 Table 2 Mechanical properties requirements

室温350℃-5℃KVRP0．2/MPaRm/MPaA(%)Z(%)RP0．2/MPaRm/MPa平均值/J单个值/J塑性断口(%)HBW∗≥310515～690≥18≥45≥238≥411≥54≥38≥25≤225 注：∗内表面和外表面以下1．6mm处各打3点，每点间距约8mm。

1.3 晶粒度和夹杂物

晶粒度≥5级。夹杂物A+C≤2，B+D+DS≤2.5，A+B+C+D+DS≤4。

1.4 热处理

1.4.1 性能热处理

锻件性能热处理为调质，最低回火温度为620℃。

1.4.2 模拟焊后热处理

锻后热处理采用正火+回火，细化晶粒，并为后序探伤和性能热处理做准备。筒体锻后热处理曲线如图1所示。

表3 产品化学成分(质量分数，%) Table 3 Chemical composition of products (mass fraction, %)

产品名称CSiMnPSCrMoNiCuSbSnAsHON筒节一0．150．150．530．520．740．750．0040．0040．0020．0021．421．420．610．610．0170．180．020．020．00150．00150．0020．0020．0040．0040．2×10-40．2×10-417×10-412×10-480×10-480×10-4筒节二0．160．150．540．530．790．770．0040．0040．0020．0021．451．430．60．50．170．170．0150．0150．00150．00150．0020．0020．0040．0040．2×10-40．2×10-418×10-429×10-475×10-475×10-4筒节三0．160．150．560．550．780．770．0040．0040．0020．0021．431．420．60．60．170．170．020．020．0020．0020．0020．0020．0040．0040．2×10-40．49×10-49×10-48×10-468×10-463×10-4

表4 力学性能检验结果 Table 4 Test results of mechanical properties

产品名称热处理状态常温350℃-5℃RP0．2/MPaRm/MPaA(%)Z(%)RP0．2/MPaRm/MPaKV2/J晶粒度筒节一A2(Max．PWHT)B2(Max．PWHT)A2(Min．PWHT)B2(Min．PWHT)33233333434852652853053831．53132．53277767677260264258265452458461462145/113/109115/119/129122/151/111136/136/1207级7级--筒节二A2(Max．PWHT)B2(Max．PWHT)A2(Min．PWHT)B2(Min．PWHT)37334335336754853354854930．527．532287372747429333528330047247348048484/100/107141/129/155131/153/147167/176/1207级7级--筒节三A2(Max．PWHT)B2(Max．PWHT)A2(Min．PWHT)B2(Min．PWHT)34133735134353653154654031313129．574737573274268275267468469471466110/122/128154/124/80100/116/66106/97/1217级7级--

本次1.25Cr-0.5Mo-Si钢筒体锻件壁厚为300 mm，取试在T×T/2处，该材料低温韧性要求高，且合金元素含量低，壁厚过大，导致淬透性差，心部强度、低温冲击韧性难以保证。因此大大增加了1.25Cr-0.5Mo-Si钢筒体锻件的制造难度。

在模拟焊后热处理时，样坯进炉和出炉时，炉内温度不得高于400℃。样坯升温至400℃后，升温速度不得超过55℃/h，炉内温度高于400℃时，降温速度不得超过55℃/h。

1.5 难点分析

模拟最小程度焊后热处理(Min.PWHT)为：660℃±10℃×8 h

2 制造过程

2.1 冶炼

图1 筒体锻后热处理曲线 Figure 1 Heat treatment curve of cylinder after forging

图2 筒体性能热处理曲线 Figure 2 Performance heat treatment curve of cylinder

图3 筒体取样示意图 Figure 3 Schematic diagram of cylinder sampling

从本质上看，大数据也被称之为，“第三次浪潮的华彩乐章”。因此，我国也在5-10年大数据发展过程中，提出了具体的发展目标与发展任务。所谓的大数据就是在规模超出传统数据库的过程中，就可以利用对应的工具进行捕捉、储存、管理、分析数据等的主要内容探究。除此之外，大数据还展现了智能化的发展特点，可以在针对相关的内容进行行为与结果分析的时候，还可以针对其主要内容进行延伸，最终实现有效的功能性预测［2］。

表5 产品硬度检测值 Table 5 Measured hardness values of products

产品名称热处理状态HBW筒节二A1(Min．PWHT)B1(Min．PWHT)A3(Min．PWHT)B3(Min．PWHT)185/185/182185/185/185193/193/193195/191/191筒节三A1(Min．PWHT)B1(Min．PWHT)A3(Min．PWHT)B3(Min．PWHT)191/191/187191/191/191195/195/195195/195/195

粒。所以既要保证强度，同时又要提高1.25Cr-0.5Mo-Si钢的低温冲击韧性和淬透性，需要适当调整C、Si、Mn的含量，增加Cr、Ni、Mo元素的含量。C、Mn按标准上限控制，除Si按标准中下限控制外，还适量添加Al、Nb两种微量元素，其余严格按内控成分控制。

2.2 锻后热处理

模拟最大程度焊后热处理(Max.PWHT)为：660℃±10℃×26 h

对于该低碳低合金钢材料，适量的C、Mn可以提高钢的淬透性，但含量过高，对低温冲击韧性不利。Cr能形成强碳化物，直接影响钢的淬透性。Mo可以提高淬透性、耐热性并且减小回火脆性。Ni可提高碳原子的活度，起到间接固溶强化作用，提高铁素体的低温韧性。Si在0.15%～0.40%的范围内可以强化基体。Nb、Al能细化晶

2.3 性能热处理

(1)外径单边粗加工余量减少到15 mm，最大程度减少壁厚。(2)使用环形电炉，炉温稳定性强，锻件内外表面受热均匀。(3)严格控制水槽冷却能力，水槽温度控制在16℃以下。

筒体性能热处理曲线见图2。针对1.25Cr-0.5Mo-Si钢淬透性差的特性，采取以下措施：

2.4 力学性能检测

筒体经过性能热处理后，如图3所示切取试料，分别在调质和模拟状态下进行力学性能检验。试料的化学成分见表3，性能检测结果见表4，硬度检测见表5。

3 结论

生产的1.25Cr-0.5Mo-Si厚壁加氢反应器筒体锻件性能指标均满足技术要求，特别是在满足强度的基础上，还保证了-5℃良好的低温冲击韧性。

李志勇心里特别高兴，可他没想到，拜访过程并不顺利。 “我见到那家酒店的经理时，那经理只是上下打量了我几眼，看我一身乡土气，就不耐烦地把我赶了出来。无奈的我走出酒店，恰巧碰到了另一个供货商，人家穿着西装马甲，胳膊下夹着小皮包，头发梳得溜光水滑，皮鞋擦得锃亮酒店经理看见了，赶紧连声打招呼‘老板您好您好’，我心里真不是滋味。”酒店门前的李志勇看了看自己，身上是皱巴巴的衬衫，脚上是15块一双的皮鞋，叹了一口气。

老田半是恐吓半是利诱地说，小汤，你在外面也算是有身份的人，我劝你最好别做钉子户。真的当了典型，当了钉子户，事儿可就大了。

作者

刘华洁，毛蔚，冯敬，贾新胜

基金

分类号

出处

《大型铸锻件》 2018年第03期

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