加氢站加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17-4PH锻件的生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17

【技术实现步骤摘要】
加氢站加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17
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4PH锻件的生产工艺


[0001]本专利技术涉及加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17
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4PH锻件的生产工艺。

技术介绍

[0002]近年来，氢能源产业热度持续高涨。加氢站作为氢能产业的重要组成部分，以及氢能燃料电池汽车等氢能利用技术推广应用的必备基础设施，其开发建设越来越受到国家和地方政府的重视。加氢站的主要设备包括储氢装置、加氢压缩机设备、加注设备、站控系统等，其中加氢压缩机占总成本约30％
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40％，可见加氢压缩机技术属于核心技术。而加氢压缩机的关键部件中，锻造叶轮属于至关重要的核心部件。
[0003]17
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4PH属于马氏体沉淀硬化不锈钢，其优秀的机械强度使其在高温耐腐环境下有足够的发挥空间，应用于制造耐蚀性高、强度高的零部件，如轴承类、汽轮机零件、压缩机零件等领域。加氢压缩机叶轮锻件的机械性能技术指标要求夹杂物指标小于2级，直径420mm、厚度250mm的锻件本体取样在芯部测试，韧性指标延伸率，收缩率以及冲击值要求都不低于规定值。产品最终加工后，叶轮叶片厚度为5mm左右厚度，要去除足够的内应力以及材料成分足够纯净，才能够满足最终的探伤和检验要求。
[0004]为满足上述严苛的设计要求，普遍采用17
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4PH材料冶炼为电炉加电渣重熔冶炼方式，甚至对纯净度要求更高的材料需要二次重复电渣重熔。如此工艺导致国内原材料的成本高于国际水平，化学成分的调整控制空间狭窄反而更难以掌控，如二次电渣元素的烧损容易使得某些元素靠近下限甚至超出，并且也无法100％保证材料的最终性能满足设计要求。

技术实现思路

[0005]为了解决目前17
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4PH锻造工艺不成熟导致原材料成本增加、及无法满足加氢压缩机叶轮锻件的机械性能的问题，专利技术提供了一种氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17
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4PH锻件的生产工艺。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17
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4PH锻件的生产工艺，其生产步骤如下：
[0007]a、下料：取化学成分及重量百分比为:C≤0.07、Si≤1、Mn≤1、S≤0.025、P≤0.025、Cr:15～17.5、Ni:3.8～5.5、Cu:3～5、Nb:0.15～0.45的钢坯为原材料；
[0008]b、锻造：将钢坯置入锻造炉中，先将钢坯加热至850℃并保温，保温时间≥2h，再将850℃的钢坯加热至1180
±
20℃并保温，保温时间≥4h，然后对钢坯进行锻造，将钢坯锻造成锻件，在锻造过程中，始锻温度为1180
±
20℃，终锻温度为1000
±
10℃，在锻造过程中，控制拔长比＞2:1、镦粗比＞3:1、总锻造比＞6:1，锻造完成后的锻件空冷至室温；
[0009]c、固溶退火：将先将锻件加热至290℃并保温1h，再将290℃的锻件加热至590℃并保温1h，然后将590℃的锻件加热至1040
±
10℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英
寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后进行快速水冷至室温，在水冷过程中将冷却水温度控制在32℃以内；
[0010]d、沉淀硬化：先进行第一次沉淀硬化：先将锻件加热至200℃并保温1h，再将200℃的锻件加热至510℃并保温1.5h，然后将510℃的锻件加热至613～629℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后空冷至32℃以下；然后进行第二次沉淀硬化：将锻件加热至200℃并保温1h，再将200℃的锻件加热至510℃并保温1.5h，然后将510℃的锻件加热至613～629℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后空冷至室温；
[0011]e、进行无损探伤及机械加工。
[0012]进一步的，前述的加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17
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4PH锻件的生产工艺，其中，在下料步骤中，采用电炉+AOD炉+氩气保护浇铸的冶炼工艺。
[0013]进一步的，前述的加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17
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4PH锻件的生产工艺，其中，锻造过程中的加热速率控制在不高于110℃/h。
[0014]进一步的，前述的加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17
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4PH锻件的生产工艺，其中，固溶退火过程中的加热速率控制在不高于150℃/h。
[0015]进一步的，前述的加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17
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4PH锻件的生产工艺，其中，两次沉淀硬化过程中的加热速率控制在不高于150℃/h。
[0016]本专利技术的优点在于：通过对锻造技术控制和热处理工艺优化设计，得到的叶轮锻件夹杂物指标小于2级，直径420mm厚度250mm的锻件本体取样在芯部测试，韧性指标延伸率，收缩率以及冲击值要求都不低于规定值。产品最终加工后，叶轮叶片厚度为5mm左右厚度，去除了足够的内应力，材料成分足够纯净，满足最终的探伤和检验要求。
具体实施方式
[0017]下面结合优选实施例对本专利技术所述的技术方案作进一步说明。
[0018]本专利技术所述的加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17
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4PH锻件的生产工艺，其生产步骤如下：
[0019]a、下料：取化学成分及重量百分比为:C≤0.07、Si≤1、Mn≤1、S≤0.025、P≤0.025、Cr:15～17.5、Ni:3.8～5.5、Cu:3～5、Nb:0.15～0.45的钢坯为原材料；然后采用电炉+AOD炉+氩气保护浇铸的冶炼工艺；
[0020]b、锻造：将钢坯置入锻造炉中，以不高于110℃/h的加热速率对钢坯进行加热，先将钢坯加热至850℃并保温，保温时间≥2h，再将850℃的钢坯加热至1180
±
20℃并保温，保温时间≥4h，然后对钢坯进行锻造，将钢坯锻造成锻件，在锻造过程中，始锻温度为1180
±
20℃，终锻温度为1000
±
10℃，在锻造过程中，控制拔长比＞2:1、镦粗比＞3:1、总锻造比＞6:1，锻造完成后的锻件空冷至室温；
[0021]c、固溶退火：以150℃/h的加热速率对锻件进行加热，将先将锻件加热至290℃并保温1h，再将290℃的锻件加热至590℃并保温1h，然后将590℃的锻件加热至1040
±
10℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后进行快速水冷至室温，在水冷过程中将冷却水温度控制在32℃以内；
[0022]d、沉淀硬化：先进行第一次沉淀硬化：以不高于150℃/h的加热速率对锻件进行加
热，先将锻件加热至200℃并保温1h，再将200℃的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.加氢站特大型压缩机用高强度耐腐叶轮17
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4PH锻件的生产工艺，其特征在于：其生产步骤如下：a、下料：取化学成分及重量百分比为:C≤0.07、Si≤1、Mn≤1、S≤0.025、P≤0.025、Cr:15～17.5、Ni:3.8～5.5、Cu:3～5、Nb:0.15～0.45的钢坯为原材料；b、锻造：将钢坯置入锻造炉中，先将钢坯加热至850℃并保温，保温时间≥2h，再将850℃的钢坯加热至1180
±
20℃并保温，保温时间≥4h，然后对钢坯进行锻造，将钢坯锻造成锻件，在锻造过程中，始锻温度为1180
±
20℃，终锻温度为1000
±
10℃，在锻造过程中，控制拔长比＞2:1、镦粗比＞3:1、总锻造比＞6:1，锻造完成后的锻件空冷至室温；c、固溶退火：将先将锻件加热至290℃并保温1h，再将290℃的锻件加热至590℃并保温1h，然后将590℃的锻件加热至1040
±
10℃并保温，保温时间控制在0.5～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，然后进行快速水冷至室温，在水冷过程中将冷却水温度控制在32℃以内；d、沉淀硬化：先进行第一次沉淀硬化：先将锻件加热至200℃并保温1h，再将200℃的锻件加热至5...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，葛辉，
申请(专利权)人：苏州雷格姆海洋石油设备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：