如何减少起重机车轮锻件钢中含氢量

减少起重机行车轮锻件钢中的含氢量是防止氢脆（氢致延迟断裂）的关键措施。以下是通过工艺优化和材料控制实现这一目标的具体方法：

1. 原材料控制

• 低氢原材料选择

• 使用经过烘烤干燥的废钢和铁合金（如烘烤温度≥600℃，时间≥2小时），确保无油污、水分和有机物残留。

• 优先选用低氢含量的合金添加剂（如预脱氢处理的镍、钼等）。

• 炉料预处理

• 对废钢进行抛丸处理或酸洗，去除表面锈蚀和氧化物（可能吸附水分）。

2. 熔炼与精炼工艺优化

• 熔炼环境控制

• 电弧炉（EAF）或精炼炉（LF/VD）中采用干燥的造渣剂（如石灰、萤石需预先烘烤至200℃以上）。

• 控制炉气湿度（如使用惰性气体覆盖或真空环境）。

• 真空脱气处理

• RH（循环真空脱气）：在真空度≤67 Pa下循环处理15-30分钟，可去除80%以上的氢。

• VD（真空罐脱气）：在≤100 Pa真空度下保持20-40分钟，同时吹氩搅拌（流量0.5-1.5 Nm³/t）。

• 真空浇注：在真空环境下完成钢液浇注，避免二次吸氢。

• 精炼时间延长

• 延长LF炉精炼时间至≥30分钟，配合氩气搅拌（流量0.2-0.5 Nm³/t），促进氢气泡上浮。

3. 浇注与凝固控制

• 铸型干燥处理

• 钢锭模或铸型需预热至150-300℃，并通过氮气吹扫去除残留水分。

• 使用无水涂料（如醇基涂料）替代含水涂料。

• 保护浇注

• 采用长水口+氩气密封浇注，减少钢液与空气接触（氧含量控制≤20 ppm）。

• 浇注温度控制在液相线以上30-50℃，避免凝固过快阻碍氢逸出。

4. 锻造与热处理工艺

• 锻造过程优化

• 锻造前将钢坯缓慢加热（升温速率≤100℃/h），并在800-1200℃区间充分保温（1-2小时），促进氢扩散。

• 避免锻造后快速冷却，采用坑冷或炉冷（冷却速率≤50℃/h）。

• 去氢退火处理

• 锻后立即进行去氢退火：200-300℃下保温12-48小时（具体时间根据工件厚度调整，一般按1小时/25mm计算）。

• 对于高合金钢，可采用阶梯式升温（如200℃→250℃→300℃，每段保温8小时）。

5. 存储与后处理

• 防潮存储

• 成品锻件存放于湿度≤40%的环境中，或表面喷涂防锈油/环氧涂层隔绝水汽。

• 运输时使用干燥剂和密封包装。

• 焊后去氢处理

• 若涉及焊接修复，焊后需在250-350℃保温2-4小时，消除焊缝区氢富集。

6. 检测与监控

• 氢含量检测

• 使用热导法（TCD）或惰性气体熔融法（ASTM E1447）检测成品氢含量，目标值≤2 ppm。

• 对可疑批次进行慢应变速率试验（SSRT）评估氢脆敏感性。

• 工艺参数记录

• 全程监控熔炼、精炼、浇注、热处理等关键环节的温湿度、真空度、氩气流量等参数。

关键数据参考

通过以上系统性控制，可将行车轮锻件钢中氢含量降至安全水平，显著降低氢脆风险，提升起重机车轮锻件的服役可靠性。