[发明专利]超标准大截面压力容器管板热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种热处理工艺，具体地说是一种大截面管板热处理工艺，属于机械加工领域。

背景技术

金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却，通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其性能的一种工艺。 

金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 

压力容器，是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备。贮运容器、反应容器、换热容器和分离容器均属压力容器。压力容器的用途十分广泛。它是在石油化学工业、能源工业、科研和军工等国民经济的各个部门都起着重要作用的设备。压力容器一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔和接管、支座等六大部分构成容器本体。此外，还配有安全装置、表计及完成不同生产工艺作用的内件。压力容器由于密封、承压及介质等原因，容易发生爆炸、燃烧起火而危及人员、设备和财产的安全及污染环境的事故。目前，世界各国均将其列为重要的监检产品，由国家指定的专门机构，按照国家规定的法规和标准实施监督检查和技术检验。大型压力容器所使用的大型压力容器锻件，要求相当高，其热处理技术十分重要。

我们研究的是，压力容器常用材料20MnMoNb超标准大截面管板(公称厚度大于压力容器标准上限)的调质工艺。从分析标准和考虑此截面(500mm厚度以上)锻件的加热、冷却效果来看，其组织转变、碳（C)化物分解都将不理想，调质后的机械性能也无法满足要求，表现为冲击韧性极差或极不稳定。常规调质(常规淬火+高温回火)工艺，无法较好的控制碳化物的析出阶段，尤其对超标准的大截面锻件，细化晶粒效果差，冷却速度、均匀性等条件均较差或不受控；包括Nb等元素的碳化物大量析出，使锻件机械性能无法保证。

发明内容

为了解决上述问题，本发明设计了一种针对大截面管板的热处理工艺，包括高温淬火、常规淬火、高温回火三步，高温细化晶粒的同时，通过快冷快速通过碳化物析出阶段，使碳化物析出大量减少，并稳定在晶粒内部，使后续调质满足标准要求。

本发明的技术方案为：大截面钢管热处理工艺，包括以下步骤：

（1）高温淬火：按功率升温至650℃，保温3小时后，按≤80℃/小时的速度升温至950±10℃，均温、保温14小时后水冷；

（2）常规淬火：按功率升温至650℃，保温3小时后，按≤80℃/小时的速度升温至920±10℃，均温、保温14小时后水冷；

（3）高温回火：按功率升温至350℃，保温3小时后，按≤60℃/小时的速度升温至650±10℃，均温、保温20小时后空冷。

本发明的优点在于：高温扩散细化晶粒的同时，通过特殊高温温度下的快冷，锻件快速通过C化物析出阶段，使C化物析出大量减少，并稳定在晶粒内部，尤其解决了较难溶、且极易析出的Nb的C化物对晶界的影响，使后续调质满足标准要求。

附图说明

    图1为本发明实施例的工艺流程图。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本工艺过程中使用设备情况如下：

(1)锻件加热保温：1000KW台车式电阻炉；

(2)锻件吊装：主勾承载32T的行车；

(3)锻件冷却：容积为132吨的水槽。

如图1所示，超标准大截面压力容器管板热处理工艺，包括以下步骤：

（1）高温淬火：按功率升温至650℃，保温3小时后，按≤80℃/小时的速度升温至950±10℃，均温、保温14小时后水冷；

（2）常规淬火：按功率升温至650℃，保温3小时后，按≤80℃/小时的速度升温至920±10℃，均温、保温14小时后水冷；

（3）高温回火：按功率升温至350℃，保温3小时后，按≤60℃/小时的速度升温至650±10℃，均温、保温20小时后空冷。

按照本发明的工艺所生产产品为：压力容器常用材料20MnMoNb超标准大截面管板(公称厚度大于压力容器标准上限)的调质工艺。锻件尺寸为φ2000-φ2800×500-600(单位mm)，锻件最大毛重约30T。