加氫反應器筒體的鍛造及鍛后熱處理

泰安市山口鍛壓公司 （山東 271038） 趙 森 楊富才

近年，全球石油開采量逐年遞增，原油重質化、劣質化的趨勢不斷加劇，而劣質石油產品的使用造成了嚴重的環境污染。隨著社會對環境保護的逐漸重視，為獲得高質量高附加值的油品，減輕石油石化產品在使用中對環境的污染，各煉油企業加大了原油深度加工和二次加工裝置的規模。

在煉油企業中，采用高溫高壓加氫精制技術已有50多年的歷史，隨著加氫劣化、加氫脫硫等工藝改進，帶動了加氫反應器制造技術的改進和材料的更新換代。自2012年以來，我國中東部地區陷入嚴重的霧霾天氣中，形成的最主要原因之一是機動車尾氣排放，而劣質油品是罪魁禍首之一，這更加快了加氫設備的更新換代，目前加氫劣化裝置向大型化、復雜化、集成化發展，對設備材料冶煉、鍛造、熱處理要求也越來越高。

2.25Cr－1Mo鋼是美國機械工程協會（ASEM）在20世紀80年代末期開發出來，該鋼具有高強度、高韌性、抗高溫蠕變、抗氫蝕等特點，廣泛用于后精制反應器中。我國引進該材質，經消化吸收開發出12Cr2Mo1鋼，完全替代進口。由于筒體內部工作介質是油氣、氫氣、硫化氫催化劑，因此對12Cr2Mo1材料要求比較嚴格，尤其是回火脆化敏感性系數J和X必須滿足要求，嚴格控制材料殘余元素。最近，我公司接到一批加氫反應器筒體訂單，此批鍛件噸位和尺寸都比較大，力學性能要求高，必須制訂嚴格的工藝來保證鍛件保質保量完成。

1. 筒體技術要求

（1）筒體規格及化學成分要求 筒體精加工尺寸φ2988mm×φ2600mm×2350mm，用戶要求化學成分及實際化驗成分見表1所示。

表1 12Cr2Mo1筒體化學成分（質量分數） （%）

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

（2）性能及探傷 力學性能要求依據 JB4726－2000，超聲波探傷執行JB4730－2000Ⅰ級。

（3）工藝流程 鋼錠冶煉→進廠化驗→裝爐加熱→鍛造→鍛后熱處理→粗磨探傷→粗加工探傷→性能熱處理→機加工取樣→模擬焊后熱處理→取樣性能試驗→包裝入庫。

2.鍛造流程

鍛造設備選用60MN水壓機，鋼錠選用69t VD錠，鍛件48.9t，材料利用率71﹪，始鍛溫度1220℃，終鍛800℃，共分5火次，鍛造工藝見表2。

表2 筒體的鍛造工序

3.筒體熱處理

（1）鍛后熱處理 筒體鍛件熱處理包括鍛后熱處理與性能兩部分，鍛后熱處理目的在于預防鋼中出現白點和改善鋼內部組織，細化晶粒，其工藝是鍛件350～450℃待料，加熱到（920±10）℃保溫，然后空冷到300～350℃，再加熱到640～660℃保溫，而后爐冷到250℃以下，再空冷到室溫。

（2）性能熱處理 筒體鍛件粗加工、探傷后進行性能熱處理，工藝路線見圖1。

圖1 筒體調質工藝

性能熱處理后取樣，試樣進行最大模擬焊后熱處理，具體參數MaxPWHT(最大模擬焊后熱處理)為：試樣升溫至300℃保溫2h，以低于50℃/h的速度升溫至（690±14）℃，保溫（26+2）h，再以低于60℃/h的速度冷卻至300℃以下而后空冷。經MaxPWHT處理后試樣晶粒度達到9級。試樣進行回火脆化傾向試驗，工藝路線見圖2。力學性能試驗結果見表3。

圖2 階梯冷卻曲線

表3 筒體力學性能試驗結果

4.結語

鍛件經超聲波檢測合格，力學性能符合要求，證明鍛造、熱處理方案是合理、可行的，可用于大批量生產。此加氫反應器筒體的成功鍛造，為業內提供了翔實的第一手參考，望行業共同交流與借鑒。

（20131113）