厚壁筒體鍛造工藝是大型鍛件制造中的關鍵技術，其核心在于保證組織均勻性、力學性能和尺寸精度。以下是工藝要點及關鍵控制措施：

1. 材料選擇與預處理

材料：常選用低合金高強度鋼（如34CrMo、30Cr2Ni4MoV）或碳鋼，需滿足高溫塑性及淬透性要求。

錠型控制：采用多棱鋼錠（如八棱錠）以減少偏析，錠身錐度≥5%，高徑比1.8~2.2。

預處理：鋼錠需經擴散退火（1200℃×20h）消除枝晶偏析，超聲波探傷合格率需≥99%。

2. 加熱工藝

分段加熱：

低溫階段（≤650℃）：緩慢升溫（50℃/h）防止熱應力裂紋。

高溫階段：最終加熱溫度控制在始鍛溫度以下20~30℃（如1200~1250℃），保溫時間按截面每100mm保溫1.5h計算。

氣氛控制：爐內氧勢≤5%以避免氧化皮過厚（目標厚度＜2mm）。

3. 鍛件鍛造變形工藝

鐓粗拔長復合工藝：

鐓粗：采用兩次鐓粗（總變形量60~70%），首次鐓粗后需倒棱消除鼓形。

拔長：采用寬砧大壓下（砧寬比≥0.8），每道次變形量20~30%，終鍛溫度≥800℃。

芯棒拔長：

芯棒預熱至300~400℃，與工件溫差≤150℃。

馬架擴孔時擴孔量控制在每火次15~20%，壁厚公差±5mm。

組織控制：最后一火次變形量≥40%以確保鍛透，晶粒度控制在ASTM 5~7級。

4. 冷卻與熱處理

鍛后冷卻：

正火冷卻速率≤50℃/h（低合金鋼）或爐冷（高合金鋼），防止白點生成。

性能熱處理：

調質處理：淬火（890℃×1h/100mm）+ 高溫回火（620℃×2h/100mm），沖擊功AKv≥60J。

去應力退火：600℃×4h，殘余應力≤50MPa。

5. 質量控制

無損檢測：

超聲波探傷（C-Scan）：按ASTM A388標準，Φ2mm平底孔當量缺陷不允許。

滲透檢測：裂紋類缺陷長度≤1mm。

力學性能：

橫向取樣強度偏差≤5%，Z向斷面收縮率≥35%。

尺寸公差：

直徑公差±0.1%D（D＞1000mm時），直線度≤1mm/m。

6. 特殊工藝措施

差溫加熱：對高合金鋼采用梯度加熱（芯部溫度比表面高50~80℃）以改善變形均勻性。

數值模擬：采用DEFORM軟件預演金屬流動，控制應變不均勻系數≤1.3。

常見缺陷及對策

內壁折疊：控制芯棒與坯料間隙（0.5~1%直徑），每道次旋轉角度≥60°。

混晶：終鍛階段采用低溫大變形（750℃下變形量≥30%）。

殘余應力：增加去氫退火（650℃×30h，氫含量≤1.5ppm）。

通過上述工藝控制，可確保厚壁筒體鍛件達到API 6A或ASME VIII-1等標準要求，滿足核電、化工容器等高端應用場景需求。實際生產中需根據鋼種特性動態調整參數，并結合在線監測技術實現過程優化。