加氫反應(yīng)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(zhì)化、劣質(zhì)化的趨勢不斷加劇，而劣質(zhì)石油產(chǎn)品的使用造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。隨著社會對環(huán)境保護(hù)的逐漸重視，為獲得高質(zhì)量高附加值的油品，減輕石油石化產(chǎn)品在使用中對環(huán)境的污染，各煉油企業(yè)加大了原油深度加工和二次加工裝置的規(guī)模。

在煉油企業(yè)中，采用高溫高壓加氫精制技術(shù)已有50多年的歷史，隨著加氫劣化、加氫脫硫等工藝改進(jìn)，帶動了加氫反應(yīng)器制造技術(shù)的改進(jìn)和材料的更新?lián)Q代。自2012年以來，我國中東部地區(qū)陷入嚴(yán)重的霧霾天氣中，形成的最主要原因之一是機(jī)動車尾氣排放，而劣質(zhì)油品是罪魁禍?zhǔn)字?，這更加快了加氫設(shè)備的更新?lián)Q代，目前加氫劣化裝置向大型化、復(fù)雜化、集成化發(fā)展，對設(shè)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(jī)械工程協(xié)會（ASEM）在20世紀(jì)80年代末期開發(fā)出來，該鋼具有高強(qiáng)度、高韌性、抗高溫蠕變、抗氫蝕等特點(diǎn)，廣泛用于后精制反應(yīng)器中。我國引進(jìn)該材質(zhì)，經(jīng)消化吸收開發(fā)出12Cr2Mo1鋼，完全替代進(jìn)口。由于筒體內(nèi)部工作介質(zhì)是油氣、氫氣、硫化氫催化劑，因此對12Cr2Mo1材料要求比較嚴(yán)格，尤其是回火脆化敏感性系數(shù)J和X必須滿足要求，嚴(yán)格控制材料殘余元素。最近，我公司接到一批加氫反應(yīng)器筒體訂單，此批鍛件噸位和尺寸都比較大，力學(xué)性能要求高，必須制訂嚴(yán)格的工藝來保證鍛件保質(zhì)保量完成。

1. 筒體技術(shù)要求

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

表1 12Cr2Mo1筒體化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

J系數(shù)=（Si+Mn）×（P+Sn）×10－4=54≤100；X系數(shù)=(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(xué)性能要求依據(jù) JB4726－2000，超聲波探傷執(zhí)行JB4730－2000Ⅰ級。

（3）工藝流程 鋼錠冶煉→進(jìn)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(jī)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(shè)備選用60MN水壓機(jī)，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(yù)防鋼中出現(xiàn)白點(diǎn)和改善鋼內(nèi)部組織，細(xì)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(jìn)行性能熱處理，工藝路線見圖1。

圖1 筒體調(diào)質(zhì)工藝

性能熱處理后取樣，試樣進(jìn)行最大模擬焊后熱處理，具體參數(shù)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(jīng)MaxPWHT處理后試樣晶粒度達(dá)到9級。試樣進(jìn)行回火脆化傾向試驗，工藝路線見圖2。力學(xué)性能試驗結(jié)果見表3。

圖2 階梯冷卻曲線

表3 筒體力學(xué)性能試驗結(jié)果

4.結(jié)語

鍛件經(jīng)超聲波檢測合格，力學(xué)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(chǎn)。此加氫反應(yīng)器筒體的成功鍛造，為業(yè)內(nèi)提供了翔實的第一手參考，望行業(yè)共同交流與借鑒。

（20131113）