大型筒节是核电、石油化工、煤液化等装备的关键部件,随着我国的能源产业结构逐渐向低碳经济和清洁能源的方向发展,核电、石化、航天等领域对大型筒节的质量要求越来越严格。大型筒节的热处理过程分为加热和冷却两个工艺,本文为了提高大型筒节的热处理效率和热处理效果,基于感应加热和喷射冷却对大型筒节快速热处理工艺进行了研究。研究了2.25Cr1Mo0.25V钢的奥氏体生长规律,通过实验测得了其在不同加热速率的奥氏体化热膨胀曲线,得到了该钢在不同加热速率下奥氏体转变的开始温度和结束温度,为后续的感应加热路线的优化提供了理论指导。对大型筒节感应加热电阻加热保温装置进行了优化设计,建立了基于电阻加热保温的大型筒节感应加热电磁-热-力耦合模型,通过仿真对比分析了电阻加热保温和感应加热保温的效果,结果表明电阻加热保温可有效地改善大型筒节保温效果,避免表面烧损现象。研究了感应加热过程中的居里点效应,对大型筒节感应加热工艺路线进行了优化,并对传统感应加热工艺和优化后的感应加热工艺进行仿真分析。对传统感应加热方法和优化后的感应加热方法的能耗进行了计算,分别对大型筒节在传统感应加热方法和优化后的感应加热方法下的最大等效应力进行了分析。对大型筒节快速热处理工艺路线进行了设计,考虑到冷却初期相变潜热的存在,将大型筒节感应加热后的二次保温时间进行了缩减,使大型筒节心部利用冷却过程中的相变潜热达到奥氏体均匀化;对大型筒节喷射-空冷交替冷却的冷却过程进行了数值模拟研究,并将相变潜热存在的阶段分为冷却前期,主要对大型筒节的表面进行冷却;将相变潜热结束后的阶段分为冷却后期,主要保证大型筒节心部得冷却速率。对大型筒节喷射-空冷交替冷却的冷却过程中的热应力进行了分析,提出了大型筒节喷射冷却装置的不足之处。对大型筒节快速热处理过程进行了实验验证,测得大型筒节心部和表面在快速热处理后的晶粒尺寸以及力学性能。实验结果表明,大型筒节在完成快速热处理工艺后,心部和表面的晶粒度均可达到热处理要求;其各项力学性能均满足使用要求。