一、任务来源 为打破以美国为首的西方强国对我国实现统一大业及经济发展的日益侵害和封锁，进一步维护海洋权益，必须建设现代化的深海试验装置，以推动我国海洋装备制造技术尽快赶上和超过国际先进水平。为此，开发研制2000吨级超大特厚锻焊结构深海模拟承压设备，对我国海洋装备技术的提升具有重要推动作用。2000吨级超大特厚锻焊结构深海模拟承压设备是军民融合的深海耐压装备安全性的特大型试验装置，是国防建设和民用深海装备开发所需的重大装备，工作介质为淡水，工作温度为常温，设计压力约20MPa，用于模拟深海压力。该承压设备总重约2000吨，筒节锻件内径为Φ8400mm、壁厚为270mm，法兰锻件内径为8320mm、壁厚为530mm，是目前世界上直径与壁厚组合尺寸最大的整体锻焊卧式承压容器，为保障设备运行的安全性及可靠性，需要实现整体锻造成形以避免纵焊缝。该承压设备的成功研制是支撑我国在2030年前在深海进入、探测、开发领域达到世界前列，建设海洋强国、实现习总书记提出“中国梦”的重要举措。 该承压设备是由中船重工第七〇二研究所负责技术设计，中国一重负责工艺设计与制造。主要包括筒体、筒帽和卡箍等组件，共有超大型锻件27个。其中筒体组件主要包括筒节（13个）、筒体法兰（1个）、筒体封头过渡段（3个）、筒体封头顶圆（1个）；筒帽组件主要包括筒帽法兰（1个）、筒帽封头过渡段（3个）、筒帽封头顶圆（1个）；卡箍组件主要包括卡箍（4个）。该项目锻件尺寸超大、性能要求高，以及由于尺寸大导致热处理过程变形倾向大，锻件制造难度极大，属于“卡脖子”项目，对于类似本项目的超大型承压容器锻件，在国内外均是首次设计和制造。具体锻件制造难点如下： （1）锻件尺寸超大，成形难度大 该项目锻件尺寸超过现有压机的制造极限，无法采用现有压机直接出成品，需要采用特殊工艺及设备保证锻件尺寸及精度。 （2）性能要求高 对于拉伸试验，在不降低强度验收指标的前提下，提高了延伸率验收指标，延伸率验收指标由16%增加到18%；同时，法兰和卡箍锻件增加了轴向和径向拉伸验收要求。对于冲击试验，提高了冲击功验收指标，其中切向冲击功验收指标由NB/T 47008-2017标准要求的平均值≥47J（单个值≥33J），提高到平均值≥82J（单个值≥58J）；同时，法兰和卡箍锻件增加了轴向和径向冲击验收要求。对于落锤试验，本项目增加了落锤试验要求，要求TNDT≤-10℃。 （3）变形倾向大 对于超大筒形锻件，直径越大，热处理过程的变形倾向越大。超大筒形锻件在热处理加热和吊运过程中极易发生变形。 二、应用领域及技术原理 本项目研制的2000吨级超大特厚锻焊结构深海模拟承压设备超大型锻件制造技术，属于重型机械装备压力容器制造领域。 项目是依托该承压设备的制造合同，结合中国一重多年来在超大型、整体锻件制造技术方面取得的丰硕成果与丰富经验，开展超大型锻件制造技术研制，主要特点：采用万吨水压机压实+筒节成形机扩径的联合压力加工技术实现超大筒节锻件的成形，配套采用控形控性热处理技术实现超大筒节锻件的制造。 三、性能指标 表1 锻件改进型20MnMoNb材料的力学性能 检验项目 热处理状态 规定值 室温抗拉强度 Rm/MPa HTMP+PWHT 610～780 室温屈服强度 ReL/MPa HTMP+PWHT ≥460 室温延伸率 A/ % HTMP+PWHT ≥18 室温断面收缩率 Z/% HTMP+PWHT 提供数据 KV2/J（0℃） HTMP+PWHT 平均值≥82，允许1个试样≥58 侧膨胀LE/mm(0℃) HTMP+PWHT 平均值≥0.9，允许1个试样≥0.63 NDTT/℃ HTMP+PWHT ≤-10 四、与国外同类技术的比较 对于本项目超大型锻件，国外只有日本JSW利用体外锻造技术具备制造本项目锻件的技术。国内伊莱特具备成形筒节锻件的能力，但对于法兰锻件超出其设备能力，且无承压锻件制造业绩；另外，其冶炼及后续热处理技术有待进一步研究。当前国内只有中国一重具备成套整体制造本项目锻件的技术。 五、创新性和先进性 本项目开发出了2000吨级超大特厚锻焊结构深海模拟承压设备用超大直径、厚壁高性能锻件（交货内径8400mm，壁厚270mm）制造技术，突破锻件大型化、整体化的关键技术，锻件力学性能、无损检测满足指标要求，本项目研制的超大筒节锻件制造技术，目前为国内外首次制造。 该技术成果填补国内技术空白，整体达到国际先进水平、部分达到国际领先水平（在制造规格和制造工艺技术上国际领先）。 六、作用意义（直接经济效益和社会意义） 2000吨级超大特厚锻焊结构深海模拟承压设备的主锻件共27件，目前已全部完成制造并交付使用，各项指标均满足技术条件要求，确保了设备制造需要。 对于类似本项目的超大型整体锻件，在国内外均是首次设计和制造。采用万吨水压机+筒节成形机联合锻造等技术实现了超大型锻件的整体制造，避免了设备的纵焊缝，降低了后续焊接难度及变形风险，提高了设备的安全性。超大型锻件的成功制造，可提高一重在超大整体锻件和深海容器制造领域的市场竞争力。

中国第一重型机械股份公司

该项目为储备库项目资源，暂无效益分析内容。