20MnMo大型压力容器筒体的生产与检验

■山西天宝集团有限公司 闫鹏程

20MnMo大型压力容器筒体的生产与检验

■山西天宝集团有限公司 闫鹏程

摘要：随着国家能源项目与石化设备的大型化、国产化的发展，大型压力容器锻造越来越多，就20MnMo大型压力容器筒体的生产与检验所遇到的问题和生产经验进行讨论。

20MnMo钢作为一种在压力容器中广泛使用的低合金钢，主要用于压力容器封头、管板、筒体等大中型锻件。使用在温度为－40～470℃的压力容器重要部件中。

1. 生产过程

（1）下料 锻件尺寸为

1460mm×1300mm×655mm筒形锻件。产品要求按照NB/ T47008—2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》Ⅳ级锻件要求交货。故下料采用3.5t锭型钢锭下料，化学成分必须符合NB/ T47008—2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》规定。用岛津PDA-7000直读光谱仪检测后，具体数值如表1所示。

（2）锻造 钢锭经天然气室式炉加热到锻造温度，该材料始锻温度为1200～1220℃。并在650℃均温一段时间，防止钢锭内外温度不一致。终锻温度800℃。用36MN锻造油压机进行锻造。采用镦粗、冲孔、芯棒拔长等锻造工艺。锻造出毛坯（见图1）。筒体锻造流程：下料→镦粗→冲孔→芯棒拔长→成形。

（3）热处理经机加工车间粗车到有效厚度为110mm热处理尺寸后，在320kW台车式电炉中进行调质处理。调质处理采用880℃保温3h水淬，水淬时使工件上下窜动以促进工件快速冷却，这样可以尽量生成板条状马氏体，为以后回火打好基础。并采用硬度计现场检测硬度值，工件90°方向硬度值为226HBW、240HBW，如果条件允许也可检测淬火后金相组织。合格后及时进行回火处理，不然会产生不利应力影响。回火采用580℃保温4.5h出炉空冷（见图2）。

2. 检测

热处理后按照NB/T47008-2010规定进行取样（见图3），送理化检测中心进行标准要求的各项性能指标检测。具体检测结果如表2所示。金相组织如图4所示。

图1　筒体锻造过程

表1　20MnMo化学成分（质量分数）　（%）

图2　调质工艺曲线

图3　NB/T47008-2010取样规定

图4

表2　20MnMo锻件性能

3. 结语

此大型筒体锻件，首先使用足够的锻造比锻透，并在开坯阶段进行镦粗，保证锻件各向均匀性。特别是横向性能和组织得到一定提高，避免锻件各向异性。

在热处理中注意加热炉的均温性，要保证足够加热温度和在奥氏体化状态下足够保温时间，以便使内部组织完全奥氏体化，不至于在淬火后残留大量的未溶铁素体，导致性能下降。在淬火时要注意工件表面的蒸汽膜要快速破裂，从而使温度快速下降，躲过等温转变图的鼻尖，使奥氏体快速地转变成板条状马氏体。

参考文献：

[1]国家能源局. NB/T47008-2010《承压设备用碳素钢和合金钢锻件》[S]. 北京：新华出版社，2010.

[2]抚顺特殊钢(集团)有限责任公司. GB/T6394—2002《金属平均晶粒度测定方法》[S].北京：中国标准出版社，2002.

[3]太原钢铁公司. GB/T13299—1991《钢铁显微组织评定方法》[S]. 北京：中国标准出版社，1991.

[4]国家标准化委员会.G B/ T228.1—2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》北京：中国标准出版社，2010.

20150306