鍛造筒體鍛件（如壓力容器、反應釜殼體等）是重型裝備制造中的關鍵部件，其工藝需兼顧材料性能、幾何精度和結構完整性。以下是關鍵知識概述：

1. 筒體鍛件特點

大型環狀結構：通常需分段鍛造后焊接或整體輾環成形。

高均勻性要求：需避免壁厚不均、殘余應力集中。

嚴苛服役條件：承壓、耐腐蝕或高溫環境（如核電、化工）。

2. 材料選擇

碳鋼/低合金鋼（如SA-508 Gr.3）：用于常規壓力容器，成本低、工藝成熟。

不銹鋼（如316L、雙相鋼2205）：耐腐蝕環境，需控制σ相析出。

高溫合金（如Inconel 625）：極端溫度/腐蝕工況。

3. 關鍵鍛件鍛造工藝

(1) 預制坯設計

鐓粗+沖孔：用于整體筒體，控制高徑比（H/D≤2.5）避免失穩。

分段鍛造：超大型筒體采用多塊拼焊，需保證焊縫區域鍛造比≥3。

(2) 輾環成形（適用于環形筒體）

徑向軋制：控制軋制力與進給速度，避免"魚尾"缺陷。

尺寸控制：直徑公差通常±1%、圓度≤0.5%直徑。

(3) 馬杠擴孔（傳統工藝）

溫度梯度：保持工件溫度高于終鍛溫度50℃以上。

均勻變形：每旋轉60°鍛打一次，避免橢圓化。

4. 工藝參數核心要點

加熱規范：

碳鋼：1150–1200℃始鍛，≥850℃終鍛。

不銹鋼：1100–1180℃始鍛，奧氏體鋼終鍛≥900℃。

鍛造比：≥2.5（軸向）和≥1.5（徑向），確保組織致密。

冷卻速率：

低合金鋼：堆冷或坑冷防白點。

馬氏體不銹鋼：緩冷+及時退火。

5. 典型缺陷與對策

缺陷類型成因解決方案

壁厚不均 馬杠變形不對稱/輾環偏心 激光對中校準+實時厚度監測 

軸向裂紋 終鍛溫度過低或冷卻過快 控溫鍛造+緩冷工藝 

夾雜物偏聚 鑄錠原始缺陷未鍛合 增加鍛造比+多向鍛打 

橢圓度超標 輾環機軋輥壓力不均 動態調整軋制力分布 

6. 模具與設備

輾環機：需具備徑向-軸向聯合軋制能力（如D53K系列）。

馬杠工具：采用熱作模具鋼（如H13）并預熱至300–400℃。

操作機：20噸以上筒體需配備翻轉機械手。

7. 熱處理關鍵

正火+回火（碳鋼/低合金鋼）：細化晶粒，消除帶狀組織。

固溶處理（奧氏體不銹鋼）：1050–1100℃水淬，恢復耐蝕性。

去應力退火：焊后筒體需600–650℃保溫緩冷。

8. 質量控制

超聲檢測（UT）：檢測內部夾雜、裂紋（按ASME SE-213標準）。

殘余應力測試：X射線衍射法或盲孔法，要求≤30%屈服強度。

尺寸檢測：激光掃描全周長輪廓，匹配CAD模型。

9. 應用案例

核電筒體：SA-508 Gr.3鋼，要求-40℃沖擊功≥80J。

化工反應釜：雙相鋼鍛件，需通過晶間腐蝕試驗（ASTM A923）。

鍛造優質筒體的三大核心：

材料-工藝匹配（如不銹鋼鍛件避免σ相脆化）；

變形均勻性控制（輾環參數優化）；

全流程質量追溯（從鑄錠到熱處理）。