鍛造筒體鍛件工藝與技術

一、材料選擇與預處理

常用材料：

碳鋼/低合金鋼：Q345R、16Mn（一般壓力容器）

高溫鋼：15CrMoR、12Cr2Mo1R（加氫反應器）

不銹鋼：304L、316L（化工設備）

特種鋼：SA-387 Gr.11/22（臨氫工況）

材料預處理要求：

超聲波探傷（JB/T 4730.3 I級合格）

正火處理（細化晶粒，硬度≤220HB）

表面清理（噴砂至Sa2.5級）

二、鍛造工藝流程

整體鍛造工藝路線：

復制

下載

下料 → 加熱 → 鐓粗 → 沖孔 → 馬杠擴孔 → 整圓 → 熱處理 → 機加工

關鍵工藝參數控制：

| 工序 | 溫度控制(℃) | 變形量要求 | 設備選擇 |

|------------|-------------|------------------|-------------------|

| 鐓粗 | 1150±20 | 高度比≥2.5 | 萬噸級液壓機 |

| 馬杠擴孔 | 1050-1100 | 壁厚公差±5% | 徑軸向軋環機 |

| 整圓 | 850-900 | 圓度≤0.5%D | 大型卷板機 |

三、特種成形技術

多向模鍛技術：

適用于帶法蘭筒體（如反應器封頭）

合模力計算：P=Kσ?A（K=1.2-1.5）

等溫鍛造技術：

模具預熱溫度：±10℃（高溫合金筒體）

應變速率控制：0.01-0.1s?1

局部增量成形：

壁厚控制精度：±2mm

應用案例：異形變截面筒體

四、熱處理關鍵技術

正火工藝：

溫度：Ac?+30-50℃（如16MnR取910-930℃）

保溫時間：1.5min/mm（有效厚度）

調質熱處理：

淬火介質選擇：

材料介質冷卻速率(℃/s)

15CrMoR 油冷 20-30 

12Cr2Mo1R 水淬 50-80 

回火參數控制：

P=T(20+logt)×10?3（一般取18-22）

消應力熱處理：

溫度：580-620℃

保溫時間：≥1h/25mm（壁厚）

五、焊接與機加工

焊接坡口制備：

坡口形式：U型（厚壁）、V型（中薄壁）

加工精度：角度公差±1°，鈍邊±0.5mm

精密機加工：

內徑加工：數控立車（圓度≤0.05mm）

端面加工：銑鏜復合中心（平面度≤0.1mm/m）

六、質量控制體系

無損檢測標準：

| 檢測方法 | 執行標準 | 合格級別 |

|------------|-----------------|---------------|

| 超聲波檢測 | NB/T 47013.3 | II級 |

| 射線檢測 | NB/T 47013.2 | AB級 |

| 磁粉檢測 | NB/T 47013.4 | I級 |

力學性能測試：

高溫持久試驗（GB/T 2039）

落錘試驗（NB/T 47018）

HIC試驗（NACE TM0284）

七、典型缺陷與對策

缺陷類型產生原因解決方案

白點 氫致裂紋 鍛后去氫退火（300℃×24h） 

折疊 進給量過大 控制單次變形量≤30% 

混晶 終鍛溫度過低 確保≥800℃ 

八、先進制造技術

數值模擬應用：

DEFORM熱力耦合分析（預測金屬流線）

Sysweld焊接變形仿真（精度±0.2mm）

復合制造技術：

鍛焊復合（如加氫反應器筒節）

激光熔覆（內壁耐蝕層制備）

智能化技術：

在線幾何量檢測（激光跟蹤儀）

自適應加工系統（實時補償變形）

九、典型應用案例

加氫反應器筒體（12Cr2Mo1R）：

壁厚：300mm

熱處理：調質（QT）

性能要求：抗氫腐蝕（H?分壓≥8MPa）

核電蒸汽發生器筒體（SA-508 Gr.3）：

直徑：Φ4500mm

檢測要求：100%UT+RT

壽命指標：60年

化工塔器筒體（316L）：

耐蝕要求：通過ASTM G48

表面處理：電解拋光（Ra≤0.4μm）

十、技術發展趨勢

大型化：

直徑突破8m（萬噸級壓機）

壁厚≥500mm（超厚壁筒體）

復合化：

多層筒體鍛造成形

功能梯度材料制備

智能化：

數字孿生全生命周期管理

AI工藝參數優化系統

綠色制造：

近凈成形（材料利用率≥80%）

低溫鍛件鍛造（節能30%）

當前最先進的"等溫鍛造+智能矯圓"技術可實現：

直徑公差±0.1%D

殘余應力降低50%

生產周期縮短40%

鍛造筒體鍛件技術正向著"超大尺寸、超高性能、數字智能"方向發展，以滿足新型核電、深海裝備等領域的需求。以第四代核電鈉冷快堆為例，筒體要求：

耐溫：550℃液態鈉環境

抗輻照：≥100dpa

壽命：40年免維修

這些需求推動著材料、工藝和檢測技術的持續創新。