12Cr2Mo1钢锻件生产工艺研究

     加氢反应器是石油化工行业的关键设备之一，材料主要选用抗高温蠕变、抗氧蚀能力强的12Cr2Mo1钢。由于在高温、高压、临氢条件下工作，对钢的质量要求非常严格。不仅要满足强度、韧性和氢腐蚀的要求，还要具有良好的焊接性能和成型性能。CrMo钢长期在350～575℃温度范围工作时会出现脆变现象，材料因回火脆性会引起韧性恶化，发生脆性断裂，因此，还应满足钢的抗回火脆化要求。研究认为钢的回火脆性与P、Sn、As、Sb等残余元素的含量有很大关系，这些元素会在奥氏体晶界偏析并引起晶界弱化。通过研究国内外12Cr2Mo1钢的生产工艺，制定合理的生产工艺，某公司成功开发出加氢反应器用12Cr2Mo1筒体锻件。具体生产工艺如下：

    冶炼：为了提高钢的综合力学性能，在炼钢过程中应严格控制P、S、Sn、As、Sb、Cu等残余元素及H、O、N气体元素的含量，减小回火脆化倾向。Sn、As、Sb等残余元素与O的亲和能力比Fe低，在炼钢过程中无法有效去除，因此电炉冶炼应选用低残余元素、低硫、低磷废钢和料头。
    精炼：在精炼过程中尽可能多地用C粉扩散脱氧，扩散脱氧剂要分批加入，保持还原气氛，少用硅铝钙钡粉脱氧，以提高钢水的纯净度。并且采用高碱度精炼渣进行白渣操作完成脱硫，合金加完后要求精炼白渣保持时间≥20min。精炼出钢前加入微量合金元素Nb细化晶粒、优化成分。VCD真空碳脱氧时，在真空度小于66.7Pa下处理时间大于15min。要随时观察炉渣的喷溅情况，一旦有喷溅预兆，反充气降低真空度。
    锻造及锻后热处理：在185MN油压机上锻造，选用75t钢锭，锻件重量为47.98t，钢锭利用率为64%。分四火锻造成型，锻造温度1250～750℃，变形过程总锻造比为6.4。锻后热处理采用正火＋回火。12Cr2Mo1钢比较理想的组织是贝氏体组织，具有良好的强韧性、组织稳定性、耐热疲劳性，并且比马氏体组织或铁素体＋珠光体具有更好的抗回火能力。
    通过SEM、EDS等试验手段对钢中夹杂物的大小、形貌、数量进行研究，发现钢中夹杂物多为脱氧产物及合金料和耐火材料的氧化产物，主要为硅铝酸盐复合夹杂物。试验表明，12Cr2Mo1钢的纯净度较高，大于10μm的夹杂物约为0.47%。非金属夹杂物级别达到标准要求，A＋C≤2.0，B＋D＋Ds≤2.5，A＋B＋C＋D＋Ds≤4.0。
    综上所述，采用EBT电炉→LF精炼→VCD真空处理→VC真空浇注→钢锭热送→加热→锻造→锻后热处理的工艺生产的12Cr2Mo1锻件，能够满足质量及性能的要求。