厚壁筒体锻造工艺要点

厚壁筒体锻造工艺是大型锻件制造中的关键技术，其核心在于保证组织均匀性、力学性能和尺寸精度。以下是工艺要点及关键控制措施：

1. 材料选择与预处理

材料：常选用低合金高强度钢（如34CrMo、30Cr2Ni4MoV）或碳钢，需满足高温塑性及淬透性要求。

锭型控制：采用多棱钢锭（如八棱锭）以减少偏析，锭身锥度≥5%，高径比1.8~2.2。

预处理：钢锭需经扩散退火（1200℃×20h）消除枝晶偏析，超声波探伤合格率需≥99%。

2. 加热工艺

分段加热：

低温阶段（≤650℃）：缓慢升温（50℃/h）防止热应力裂纹。

高温阶段：最终加热温度控制在始锻温度以下20~30℃（如1200~1250℃），保温时间按截面每100mm保温1.5h计算。

气氛控制：炉内氧势≤5%以避免氧化皮过厚（目标厚度＜2mm）。

3. 锻件锻造变形工艺

镦粗拔长复合工艺：

镦粗：采用两次镦粗（总变形量60~70%），首次镦粗后需倒棱消除鼓形。

拔长：采用宽砧大压下（砧宽比≥0.8），每道次变形量20~30%，终锻温度≥800℃。

芯棒拔长：

芯棒预热至300~400℃，与工件温差≤150℃。

马架扩孔时扩孔量控制在每火次15~20%，壁厚公差±5mm。

组织控制：最后一火次变形量≥40%以确保锻透，晶粒度控制在ASTM 5~7级。

4. 冷却与热处理

锻后冷却：

正火冷却速率≤50℃/h（低合金钢）或炉冷（高合金钢），防止白点生成。

性能热处理：

调质处理：淬火（890℃×1h/100mm）+ 高温回火（620℃×2h/100mm），冲击功AKv≥60J。

去应力退火：600℃×4h，残余应力≤50MPa。

5. 质量控制

无损检测：

超声波探伤（C-Scan）：按ASTM A388标准，Φ2mm平底孔当量缺陷不允许。

渗透检测：裂纹类缺陷长度≤1mm。

力学性能：

横向取样强度偏差≤5%，Z向断面收缩率≥35%。

尺寸公差：

直径公差±0.1%D（D＞1000mm时），直线度≤1mm/m。

6. 特殊工艺措施

差温加热：对高合金钢采用梯度加热（芯部温度比表面高50~80℃）以改善变形均匀性。

数值模拟：采用DEFORM软件预演金属流动，控制应变不均匀系数≤1.3。

常见缺陷及对策

内壁折叠：控制芯棒与坯料间隙（0.5~1%直径），每道次旋转角度≥60°。

混晶：终锻阶段采用低温大变形（750℃下变形量≥30%）。

残余应力：增加去氢退火（650℃×30h，氢含量≤1.5ppm）。

通过上述工艺控制，可确保厚壁筒体锻件达到API 6A或ASME VIII-1等标准要求，满足核电、化工容器等高端应用场景需求。实际生产中需根据钢种特性动态调整参数，并结合在线监测技术实现过程优化。