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,該鋼具有高強度、高韌性、抗高溫蠕變、抗氫蝕等特點,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→機加工取樣→模擬焊后熱處理→取樣性能試驗→包裝入庫。
鍛造設(shè)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
(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
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)