CN101987333A - 核电设备压力容器大封头的冲压成型方法 - Google Patents

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贾天义
陶志勇
叶雨
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Abstract

本发明公开了一种核电设备压力容器大封头的冲压成型方法，使用16500吨水压机，将材料为SA-508中的Grade3Class1，重量为68.2吨的大封头板坯冲压成型为内部球半径不小于3000mm的压力容器大封头，冲压成型过程分为以下步骤：第一步，选择成型模具；第二步，加热；第三步，冲压成形。本发明在冲压过程中严格控制温度，使锻件温度始终保持在850～1000℃的范围内，并控制冲压速率，本发明冲压成型后的大封头锻件不易产生裂纹，壁厚均匀，并且锻件材料致密，成分均匀，金属流线分布合理，性能稳定。

Description

核电设备压力容器大封头的冲压成型方法
技术领域
本发明涉及一种机械制造方法，具体涉及一种核电设备压力容器大封头的冲压成型方法。
背景技术
近年来，电力紧缺已成为制约各国经济持续高速发展的瓶颈，作为节约能源和调整能源结构的重要举措，核电已纳入了国家电力发展规划。而全球核电已进入了一个高速发展时期，为了改善能源结构，各工业发达国家和发展中国家都在积极致力于核电的发展。
目前，核电技术正朝着大型化方向发展，核电设备关键设备的制造均需要用到超大型锻件。新一代核电堆型高温气冷堆项目中的反应堆压力容器(RPV)大封头的外径甚至超过6000mm，采用现有的成型方法无法制造出如此大尺寸的封头。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种核电设备压力容器大封头的冲压成型方法，它可以制造出外径不小于6000mm的压力容器大封头。
为解决上述技术问题，本发明核电设备压力容器大封头的冲压成型方法的技术解决方案为：
使用16500吨水压机，将材料为SA-508中的Grade3Class1，重量为68.2吨的大封头板坯冲压成型为内部球半径不小于3000mm的压力容器大封头，冲压成型过程分为以下步骤：
第一步，选择成型模具；上模的球半径大于大封头的内部球半径，下模的内部球半径大于大封头的外部球半径；
第二步，加热；将大封头板坯锻件加热至1000℃，使板坯锻件均匀加热；
第三步，冲压成形；将1000℃热板坯锻件放置到成型模具上，使用16500吨水压机，开档7.5m，使板坯锻件冲压成形；冲压速率为20mm/s。冲压过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1000℃的范围内。
所述成型模具的上模球半径为大封头内部球半径加上线膨胀系数。
所述成型模具的下模球半径为大封头外部球半径加上线膨胀系数。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明在冲压过程中严格控制温度，使锻件温度始终保持在850～1000℃的范围内，并控制冲压速率，本发明冲压成型后的大封头锻件不易产生裂纹，壁厚均匀，并且锻件材料致密，成分均匀，金属流线分布合理，性能稳定。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是成型模具的上模的示意图；
图2是成型模具的下模的示意图：
图3是板坯锻件的尺寸示意图；
图4是本发明核电设备压力容器大封头的冲压成型方法的装配示意图；
图5是冲压成型后的压力容器大封头的示意图。
具体实施方式
本发明核电设备压力容器大封头的冲压成型方法，使用16500吨水压机，将材料为SA-508中的Grade3Class1，直径为7170mm，高度为215mm，重量为68.2吨的大封头板坯冲压成型为内部球半径为R3210±10mm的压力容器大封头，冲压成型过程分为以下步骤：
第一步，选择成型模具；成型模具分为上模和下模；
如图1所示，上模为凸模，其形状为半球形的冲压头，上模的球半径应大于大封头的内部球半径，至少为大封头内部球半径R3210±10mm加上线膨胀系数，上模的球半径为R3245mm；
如图2所示，下模为凹模，下模的内部球半径应大于大封头的外部球半径，至少为大封头外部球半径R3380±10mm加上线膨胀系数，上模的球半径为R3425mm；
第二步，加热；将如图3所示的大封头板坯锻件加热至1000℃，使板坯锻件均匀加热；
为保证室温下锻件尺寸满足要求，避免因热胀冷缩而造成的锻件尺寸误差，本发明在1000℃使板坯成型。
第三步，冲压成形；如图4所示，将1000℃热板坯锻件放置到成型模具上，使用16500吨水压机，开档7.5m，使板坯锻件冲压成形为如图5所示的形状。冲压过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1000℃的范围内。
冲压过程中，应控制冲压速率(冲压速率应为20mm/s)。如速率太低，承力时间较长，内表面易起皱，端面凸凹不平且厚度方向拉薄严重；速率太高，承力较大，当超过其材料1000℃下抗拉强度，容易拉裂。
本发明解决了压力容器大封头的直径大，板坯薄，板坯直径与厚度比高达33.3，冲压时锻件极易出现内表面易起皱，端面处凸凹，中心拉薄、甚至拉裂的问题。
本发明用于制造石岛湾高温气冷堆项目的压力容器大封头。

Claims (4)

1.一种核电设备压力容器大封头的冲压成型方法，其特征在于，使用16500吨水压机，将材料为SA-508中的Grade3Class1，重量为68.2吨的大封头板坯冲压成型为内部球半径不小于3000mm的压力容器大封头，冲压成型过程分为以下步骤：
第一步，选择成型模具；上模的球半径大于大封头的内部球半径，下模的内部球半径大于大封头的外部球半径；
第二步，加热；将大封头板坯锻件加热至1000℃，使板坯锻件均匀加热；
第三步，冲压成形；将1000℃热板坯锻件放置到成型模具上，使用16500吨水压机，开档7.5m，使板坯锻件冲压成形；冲压过程中如锻件温度降至850℃以下，将锻件重新加热，使锻件的温度始终保持在850～1000℃的范围内。
2.根据权利要求1所述的核电设备压力容器大封头的冲压成型方法，其特征在于：所述成型模具的上模球半径为大封头内部球半径加上线膨胀系数。
3.根据权利要求1或2所述的核电设备压力容器大封头的冲压成型方法，其特征在于：所述成型模具的下模球半径为大封头外部球半径加上线膨胀系数。
4.根据权利要求1所述的核电设备压力容器大封头的冲压成型方法，其特征在于：所述第三步冲压成形的冲压速率为20mm/s。
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