加氢反应器筒体的锻造及锻后热处理

2014-02-05泰安市山口锻压公司山东271038杨富才

金属加工(热加工) 2014年3期

泰安市山口锻压公司（山东 271038）赵森杨富才

近年，全球石油开采量逐年递增，原油重质化、劣质化的趋势不断加剧，而劣质石油产品的使用造成了严重的环境污染。随着社会对环境保护的逐渐重视，为获得高质量高附加值的油品，减轻石油石化产品在使用中对环境的污染，各炼油企业加大了原油深度加工和二次加工装置的规模。

在炼油企业中，采用高温高压加氢精制技术已有50多年的历史，随着加氢劣化、加氢脱硫等工艺改进，带动了加氢反应器制造技术的改进和材料的更新换代。自2012年以来，我国中东部地区陷入严重的雾霾天气中，形成的最主要原因之一是机动车尾气排放，而劣质油品是罪魁祸首之一，这更加快了加氢设备的更新换代，目前加氢劣化装置向大型化、复杂化、集成化发展，对设备材料冶炼、锻造、热处理要求也越来越高。

2.25Cr－1Mo钢是美国机械工程协会（ASEM）在20世纪80年代末期开发出来，该钢具有高强度、高韧性、抗高温蠕变、抗氢蚀等特点，广泛用于后精制反应器中。我国引进该材质，经消化吸收开发出12Cr2Mo1钢，完全替代进口。由于筒体内部工作介质是油气、氢气、硫化氢催化剂，因此对12Cr2Mo1材料要求比较严格，尤其是回火脆化敏感性系数J和X必须满足要求，严格控制材料残余元素。最近，我公司接到一批加氢反应器筒体订单，此批锻件吨位和尺寸都比较大，力学性能要求高，必须制订严格的工艺来保证锻件保质保量完成。

1. 筒体技术要求

（1）筒体规格及化学成分要求筒体精加工尺寸φ2988mm×φ2600mm×2350mm，用户要求化学成分及实际化验成分见表1所示。

表1 12Cr2Mo1筒体化学成分（质量分数）（%）

J系数=（Si+Mn）×（P+Sn）×10－4=54≤100；X系数=(10P+5Sb+4Sn+As)/100=9.2×10-4≤15×10－4；残余元素（Sn+P）=0.01﹪≤0.012﹪ ；原材料都满足。

（2）性能及探伤力学性能要求依据 JB4726－2000，超声波探伤执行JB4730－2000Ⅰ级。

（3）工艺流程钢锭冶炼→进厂化验→装炉加热→锻造→锻后热处理→粗磨探伤→粗加工探伤→性能热处理→机加工取样→模拟焊后热处理→取样性能试验→包装入库。

2.锻造流程

锻造设备选用60MN水压机，钢锭选用69t VD锭，锻件48.9t，材料利用率71﹪，始锻温度1220℃，终锻800℃，共分5火次，锻造工艺见表2。

表2 筒体的锻造工序

3.筒体热处理

（1）锻后热处理筒体锻件热处理包括锻后热处理与性能两部分，锻后热处理目的在于预防钢中出现白点和改善钢内部组织，细化晶粒，其工艺是锻件350～450℃待料，加热到（920±10）℃保温，然后空冷到300～350℃，再加热到640～660℃保温，而后炉冷到250℃以下，再空冷到室温。

（2）性能热处理筒体锻件粗加工、探伤后进行性能热处理，工艺路线见图1。

图1 筒体调质工艺

性能热处理后取样，试样进行最大模拟焊后热处理，具体参数MaxPWHT(最大模拟焊后热处理)为：试样升温至300℃保温2h，以低于50℃/h的速度升温至（690±14）℃，保温（26+2）h，再以低于60℃/h的速度冷却至300℃以下而后空冷。经MaxPWHT处理后试样晶粒度达到9级。试样进行回火脆化倾向试验，工艺路线见图2。力学性能试验结果见表3。