筒體鍛件是壓力容器、反應釜、管道等設備的核心承壓部件，其制造工藝需嚴格保證結構完整性、力學性能及尺寸精度。以下是筒體鍛件的詳細工藝流程及關鍵技術控制要點：

一、材料選擇與坯料準備

常用材質：

碳鋼/低合金鋼：Q345R、16Mn、SA-516 Gr.70（中低壓常溫容器）

高合金鋼：15CrMoR、12Cr2Mo1R（高溫高壓設備）

不銹鋼：304、316L（耐腐蝕需求）

鎳基合金：Inconel 600（核電設備）

坯料處理：

鋸切下料（避免熱切割導致的邊緣氧化）

超聲波探傷（GB/T 2970，檢出內部缺陷）

二、加熱工藝控制

材質類型加熱溫度（℃）保溫時間（min/mm）關鍵要求

碳鋼（Q345R） 1150-1200 1.0-1.5 防止過熱（晶粒粗化） 

低合金鋼（15CrMoR） 1100-1150 1.5-2.0 控制脫碳（爐氣碳勢≥0.4%） 

奧氏體不銹鋼（316L） 1180-1250 1.0-1.2 快速通過敏化溫度區間（450-850℃） 

加熱設備：

燃氣爐（大件均熱）+ 中頻感應爐（局部補熱）

采用氮氣保護（氧含量≤100ppm）減少氧化

三、鍛造成形工藝

1. 自由鍛（大型筒體）

鐓粗+沖孔：

鐓粗比≥2.5（確保鍛透性）

沖孔采用空心沖頭（減少材料損耗）

馬杠擴孔：

分多火次擴孔（每火次變形量≤30%）

實時激光測徑控制橢圓度（≤1%直徑）

2. 模鍛（中小型筒體）

閉式模鍛：

模具預熱200-300℃（防熱裂）

鍛造壓力≥8000T（確保充型完整）

等溫鍛造（鎳基合金）：

模具溫度700-900℃，應變速率0.01-0.1s?1

四、熱處理工藝

1. 碳鋼/低合金鋼

圖表

代碼

下載

正火 900-950℃

回火 600-650℃

性能熱處理

目的：細化晶粒，消除鍛造應力

2. 不銹鋼鍛件

固溶處理（304/316L）：

1050-1100℃×1h水冷（恢復耐蝕性）

穩定化退火（321）：

850-900℃×2h（TiC穩定化）

3. 鎳基合金

時效處理（Inconel 600）：

715℃×16h（析出γ'強化相）

五、機械加工

粗加工：

車削內外圓（留精加工余量1-2mm）

端面銑削（平面度≤0.05mm/m）

精加工：

數控立車（圓度≤0.1mm）

深孔鉆（長徑比＞10時采用槍鉆）

六、焊接與堆焊

縱縫焊接：

埋弧焊（SAW）：碳鋼選用H10Mn2焊絲+SJ101焊劑

窄間隙焊（NG-GTAW）：高合金鋼接頭

內壁堆焊：

帶極堆焊（304L+347不銹鋼，層厚≥5mm）

七、質量檢測

檢測項目方法標準合格指標

超聲波探傷 JB/T 4730.3 Ⅰ級（Φ2mm平底孔當量） 

射線檢測 GB/T 3323 Ⅱ級合格 

硬度測試 GB/T 231.1 焊縫HAZ硬度≤225HBW 

水壓試驗 ASME VIII Div.1 1.25倍設計壓力保壓30min 

八、常見缺陷與對策

缺陷類型產生原因解決方案

折疊裂紋 鍛造溫度過低 提高終鍛溫度≥850℃ 

晶間腐蝕 不銹鋼敏化 固溶處理+快冷 

焊接冷裂紋 氫致開裂 預熱150-200℃+低氫焊材 

九、先進工藝應用

數值模擬優化：

DEFORM軟件預測金屬流動，優化鍛造比（3-5）

復合制造：

爆炸焊接+鍛造（基層Q345R+復層316L）

智能化控制：

紅外熱像儀實時監控鍛件溫度（±10℃精度）

十、典型工藝路線示例

加氫反應器筒體（12Cr2Mo1R）：

復制

下載

下料 → 加熱 → 鐓粗/沖孔 → 馬杠擴孔 → 正火+回火 → 粗加工 → 堆焊 → 消應力熱處理 → 精加工 → 無損檢測

通過嚴格控制鍛造溫度-變形量-熱處理的協同作用，可確保筒體鍛件在高溫高壓下的長期安全運行。對于核電級筒體，還需增加斷裂韌性（CTOD）測試和殘余應力分析。