CN105385814B - 加氢反应器筒节锻件的热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及加氢反应器筒节锻件的热处理方法，包括以下步骤，将工件锻造后快速降温；工件分段升温、保温、降温的预热处理；分段升温、保温、降温的调质淬火处理；分段升温、保温、降温的调质回火处理。采用本热处理方法，工件热处理操作过程相对于传统方式更为简化，能显著缩短工艺周期，降低成本，且产品质量能达到相应技术标准。
Description
技术领域
本发明涉及金属热处理，具体的是加氢反应器筒节锻件的热处理方法。
背景技术
加氢反应器是现代炼油工业中的关键设备，主要用于石油炼制或重质油的加氢裂化、加氢精制以及催化重整、脱硫、脱除重金属等工艺过程。
加氢反应器的工作环境恶劣，例如，热壁加氢反应器，其工作温度一般在400℃以上，工作压力在20MPa左右，接触介质为油气、氢气、硫化氢等腐蚀介质，属于有爆炸性危险的临氢承压设备。因此对用于制造加氢容器的锻件的性能要求极高，目前加氢反应器锻件所用材料通常为Cr-Mo系和Cr-Mo-V的抗氢钢种，工件锻造之后，需要经过锻后正火、回火、粗加工后正火、回火、调质等多道热处理工序，工艺周期长，操作过程复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种加氢反应器筒节锻件的热处理方法，其工艺周期更短，操作过程简单。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
加氢反应器筒节锻件的热处理方法，包括顺序进行的以下步骤：
A、锻造后冷却和预备热处理：
将锻造后的抗氢钢工件进行快速冷却，≤1h时间内冷却至350℃以下；
然后冷却至150～200℃，并保持5～8h；
以≤60℃/h的升温速度，升温到650～720℃，并保持10～20h；
在≤6h时间内升温至1040～1080℃，并保持6～8h；
经≥10h时间冷至300℃以下；
B、调质淬火处理：工件冷却至150℃～200℃，并保持3～8h；
以≤30℃/h的升温速度升温到640～660℃，并保持2～6h；
在≤5h时间内升温至930～960℃，并保持6～10h；
经2～4h冷至250℃以下；
C、调质回火处理：工件冷却至150～200℃，并保持5～8h；
以≤30℃/h的升温速度升温到640～660℃，并保持6～12h；
在≤3h时间内升温至680～700℃，并保持6～7h；
以15～25℃/h的冷却速度冷至350℃以下，出炉。
进一步的，所述A步骤出炉空冷后，在3～5h内开始进行B步骤。
进一步的，所述A步骤中：所述抗氢钢为2.25Cr-1Mo-0.25V钢，锻造后经40分钟风冷至250℃；
随后冷却至150℃，并在150℃保持6h；以50℃/h的恒定速度升温到650℃，在650℃保持20h；经过6h升温至1060℃，在1060℃保持7h；经12h冷至250℃；
所述B步骤中：工件冷却至180℃，在180℃保持4h；以20℃/h的恒定加热速度由升温到650，在650℃保持3h；经4.5h升温至940℃，在940℃保温7h；经3h由940℃水冷至150℃；
所述C步骤中：工件在150℃保持6h；以20℃/h的恒定加热速度升温到650℃，650℃保持10h；经1h升温到680℃，在680℃保持6h；以15℃/h的冷却速度冷至300℃，出炉。
进一步的，所述A步骤中：所述抗氢钢为2.25Cr-1Mo钢，锻造后经50分钟风冷至220℃；
随后冷却至160℃，并在160℃保持8h；以60℃/h的恒定速度升温到720℃，在720℃保持10h；经过5h升温至1080℃，在1080℃保持8h；经10h冷至300℃；
所述B步骤中：工件冷却至200℃，在200℃保持8h；以30℃/h的恒定加热速度由升温到660，在660℃保持6h；经5h升温至960℃，在960℃保温6h；经4h由960℃水冷至250℃；
所述C步骤中：工件在200℃保持5h；以30℃/h的恒定加热速度升温到660℃，660℃保持12h；经2h升温到700℃，在700℃保持6h；以25℃/h的冷却速度冷至320℃，出炉。
本发明的有益效果是：本加氢反应器筒节锻件的热处理方法，工件在锻造加工后即进行快速冷却，随后进行预热处理、调质淬火、调质回火等处理，操作过程相对于传统方式更为简化，能显著缩短工艺周期，降低成本，且产品质量能达到相应技术标准。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
加氢反应器筒节锻件的热处理方法，包括顺序进行的以下步骤：
A、锻造后冷却和预备热处理：
将锻造后的抗氢钢工件进行快速冷却，≤1h时间内冷却至350℃以下；
然后冷却至150～200℃，并保持5～8h；
以≤60℃/h的升温速度，升温到650～720℃，并保持10～20h；
在≤6h时间内升温至1040～1080℃，并保持6～8h；
经≥10h时间冷至300℃以下；
B、调质淬火处理：工件冷却至150℃～200℃，并保持3～8h；
以≤30℃/h的升温速度升温到640～660℃，并保持2～6h；
在≤5h时间内升温至930～960℃，并保持6～10h；
经2～4h冷至250℃以下；
C、调质回火处理：工件冷却至150～200℃，并保持5～8h；
以≤30℃/h的升温速度升温到640～660℃，并保持6～12h；
在≤3h时间内升温至680～700℃，并保持6～7h；
以15～25℃/h的冷却速度冷至350℃以下，出炉。
本发明的热处理方法，工件锻造后直接进行快速冷却，即是在1小时内冷却至350℃以下，冷却方式可以是采用风冷、水冷、淬火剂等。然后进行预热处理，根据情况选择冷却方式冷至150～200℃，并且在此时温度下保持5～8小时；随后锻件以≤60℃/h的升温速度，升温到650～720℃，在此时温度下保持10～20h；在≤6h时间内进行第二次升温至1040～1080℃，在此时温度下进行保温保持6～8h；然后经≥10h时间冷至300℃以下。
随后进行调质淬火处理：工件冷却至150℃～200℃，在此时温度保持3～8h；以≤30℃/h的升温速度升温到640～660℃，在此时温度保持2～6h；在≤5h时间内升温至930～960℃，在此时温度保持6～10h；经2～4h冷至250℃以下。优选的，可以是在锻后快速冷却和预热处理之后，在3～5小时内开始进行上述调质淬火处理。
随后进行调质回火处理：工件冷却至150～200℃，在此时温度保持5～8h；以≤30℃/h的升温速度升温到640～660℃，在此时温度保持6～12h；在≤3h时间内升温至680～700℃，在此时温度保持6～7h；以15～25℃/h的冷却速度冷至350℃以下，产品出炉。
下面以具体几组实施例来说明本方法，见表1～4，1#～3#三个样品分别按照表中的参数进行热处理，随后进行性能测试得到表5中的性能数据。
表1，样品锻后快速冷却：
| 样品 | 钢种 | 冷却方式和所用时间 | 冷却至/℃ |
| 1# | 2.25Cr-1Mo-0.25V | 风冷40min | 250 |
| 2# | 2.25Cr-1Mo | 风冷50min | 220 |
| 3# | 3Cr-1Mo-0.25V | 喷水冷却50min | 200 |
| 范围 | 1h以内 | 350以下 |
表2，样品锻后快速冷却后，进行预热处理：
表3，样品预热处理后，进行调质淬火处理：
表4，样品调质淬火处理后，进行调质回火处理：
表1～4中数据含义为，1#样品所用钢种为2.25Cr-1Mo-0.25V，先按照表1的参数进行锻后快速冷却：采用风冷用40分钟时间冷却至250℃。
然后按照表2的参数进行预热处理：样品冷却至150℃为起始温度，150℃保温时间为6小时，然后以50℃/h的升温速度升温至650℃，并在650℃保温20小时，然后用6小时时间升温至1060℃，并在1060℃保温7小时，随后用12小时时间冷却至250℃。
然后按照表3的参数进行调整淬火处理：样品冷却至180℃为起始温度，并在180℃保温4小时，然后以20℃/h的升温速度升温至650℃，并在650℃保温3小时，然后用4.5小时时间升温至940℃，并在940℃保温7小时，随后用3小时时间冷却至150℃。
然后按照表4的参数进行调质回火处理：样品冷却至150℃为起始温度，并在150℃保温6小时，然后以20℃/h的升温速度升温至650℃，并在650℃保温10小时，然后用1小时时间升温至680℃，并在680℃保温6小时，随后以15℃/h的冷却速度降温至300℃，出炉。
2#、3#对于的参数含义与1#相同。
表5，各样品的性能检测数据：
表5中数据含义是，1#样品按照表1～4的参数处理后，检测其性能数据为，常温下，屈服强度为573MPa，抗拉强度为694MPa，延长率为22％，断面收缩率为79％；454℃时，屈服强度为442MPa，抗拉强度为546MPa；-30℃时，冲击吸收功检测做了三次，分别为250焦、249焦、224焦；锻件晶粒度为7.0。2#、3#对应的数据含义同1#。
Claims (4)
1.加氢反应器筒节锻件的热处理方法，其特征在于，包括顺序进行的以下步骤：
A、锻造后冷却和预备热处理：
将锻造后的抗氢钢工件进行快速冷却，≤1h时间内冷却至350℃以下；
然后冷却至150～200℃，并保持5～8h；
以≤60℃/h的升温速度，升温到650～720℃，并保持10～20h；
在≤6h时间内升温至1040～1080℃，并保持6～8h；
经≥10h时间冷至300℃以下；
B、调质淬火处理：工件冷却至150℃～200℃，并保持3～8h；
以≤30℃/h的升温速度升温到640～660℃，并保持2～6h；
在≤5h时间内升温至930～960℃，并保持6～10h；
经2～4h冷至250℃以下；
C、调质回火处理：工件冷却至150～200℃，并保持5～8h；
以≤30℃/h的升温速度升温到640～660℃，并保持6～12h；
在≤3h时间内升温至680～700℃，并保持6～7h；
以15～25℃/h的冷却速度冷至350℃以下，出炉。
2.如权利要求1所述的加氢反应器筒节锻件的热处理方法，其特征在于，所述A步骤出炉空冷后，在3～5h内开始进行B步骤。
3.如权利要求1或2所述的加氢反应器筒节锻件的热处理方法，其特征在于，
所述A步骤中：所述抗氢钢为2.25Cr-1Mo-0.25V钢，锻造后经40分钟风冷至250℃；
随后冷却至150℃，并在150℃保持6h；以50℃/h的恒定速度升温到650℃，在650℃保持20h；经过6h升温至1060℃，在1060℃保持7h；经12h冷至250℃；
所述B步骤中：工件冷却至180℃，在180℃保持4h；以20℃/h的恒定加热速度升温到650℃，在650℃保持3h；经4.5h升温至940℃，在940℃保温7h；经3h由940℃水冷至150℃；
所述C步骤中：工件在150℃保持6h；以20℃/h的恒定加热速度升温到650℃，650℃保持10h；经1h升温到680℃，在680℃保持6h；以15℃/h的冷却速度冷至300℃，出炉。
4.如权利要求1或2所述的加氢反应器筒节锻件的热处理方法，其特征在于，
所述A步骤中：所述抗氢钢为2.25Cr-1Mo钢，锻造后经50分钟风冷至220℃；
随后冷却至160℃，并在160℃保持8h；以60℃/h的恒定速度升温到720℃，在720℃保持10h；经过5h升温至1080℃，在1080℃保持8h；经10h冷至300℃；
所述B步骤中：工件冷却至200℃，在200℃保持8h；以30℃/h的恒定加热速度升温 到660℃，在660℃保持6h；经5h升温至960℃，在960℃保温6h；经4h由960℃水冷至250℃；
所述C步骤中：工件在200℃保持5h；以30℃/h的恒定加热速度升温到660℃，660℃保持12h；经2h升温到700℃，在700℃保持6h；以25℃/h的冷却速度冷至320℃，出炉。
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