CN102699263B - 一种核岛主管道的锻造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核岛主管道的锻造方法，包括以下步骤：(1)选材；(2)装炉第一次加热；(3)锻造；(4)装炉第二次加热；(5)锻压成型；(6)热处理；(7)涂层，在步骤(6)所得的锻件的表面涂上锆合金，该锆合金含有0.5～2.0wt的Nb，0.025～0.08wt的Cr，0.03～0.14wt的Ni，0.7～1.5wt的Sn，0.07～0.14wt的Fe，其余为Zr。本发明的核岛主管道的制造方法通过将耐高温、抗腐蚀性良好的钢锭前期高温加热锻压焊合内部缺陷，后期低温加热成型细化内部组织，能够达到相关的超声波探伤要求及晶粒度要求，同时在主管道的表面涂敷具有优异耐腐蚀性的合金，进一步提高其各项性能，从而有效的保证核岛主管道的安全可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种核岛主管道的锻造方法。
背景技术
根据我国中长期核电发展规划，到2020年我国核能发电总量将达到4000万千瓦。为了适应我国核电发展的速度，我国正在积极研究核岛中各个关键设备的制造工艺。压水堆核电站反应堆冷却系统，又称“一回路”是位于核岛内的核一级设备系统，承担着将反应堆产生的热量传送给蒸汽发生器的功能。由于一回路冷却剂直接进出核反应堆，具有放射性污染，因此对其可靠性的要求很高。
由于一回路主管道是核安全一级设备，要承受280～320℃、150～160大气压和腐蚀性介质，因此对材料和缺陷的控制要求很高，管道必须一次铸造完成，并进行后续热处理和机加工等，在各环节都要保证组织、性能、尺寸、精度满足要求。现有技术中的离心铸造工艺无法满足上述要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够消除核岛主管道内部缺陷，提高核岛主管道安全使用寿命以及耐腐蚀性的核岛主管道的制造方法。
为达到上述目的，本发明的核岛主管道的制造方法包括以下步骤：
(1)选材，选择具有如下重量百分比的钢锭：C≤0.35％，Si≤0.80％，Sn≤2.00％，P≤0.020％，S≤0.015％，11.50％≤Ni≤12.50％，17.00≤Gr≤18.20％，2.25％≤Mo≤2.75％，N≤0.080％，B≤0.0010％，Cu≤0.50％，Co≤0.10％，Ta≤0.15％，余量为Fe和杂质；
(2)装炉第一次加热，将选用的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1250～1280℃，并在该1250～1280℃温度范围内保温5～6小时；
(3)锻造，在8MN液压机上对加热后的钢锭进行两次镦拔，保证第一次镦拔比为：1.3≤镦粗比≤1.5，1.1≤拔长比≤1.3，第二次镦拔比为：1.0≤镦粗比≤1.2，0.8≤拔长比≤1.0，并保证始锻温度为1250～1280℃，终锻温度≥850℃；
(4)装炉第二次加热，将锻造后的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1050～1100℃，并在该1050～1100℃温度范围内保温不超过2～3小时；
(5)锻压成型，将步骤(4)中所得的钢锭在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件；
(6)热处理，将步骤(5)所得的锻件加热到920～980℃，并在该920～980℃温度范围内保温6～10小时，然后将锻件空冷至室温；
(7)涂层，在步骤(6)所得的锻件的表面涂上锆合金，该锆合金含有0.5～2.0wt的Nb，0.025～0.08wt的Cr，0.03～0.14wt的Ni，0.7～1.5wt的Sn，0.07～0.14wt的Fe，其余为Zr。
优选地，步骤(2)中，从点火直到升温至1260℃，升温速度≤180℃/h，如此能够使锻件内部缺陷基本消除；
优选地，步骤(2)中加热温度为1260～1270℃；
优选地，步骤(3)中第一次镦拔比为：1.35≤镦粗比≤1.45，1.15≤拔长比≤1.25，第二次镦拔比为：1.05≤镦粗比≤1.15，0.85≤拔长比≤0.95；
优选地，步骤(4)中加热温度为1070～1080℃；
优选地，步骤(6)中将锻件加热到950～960℃；
优选地，步骤(7)中涂层还包括0.02～0.2wt的Cu，0.35～1.0wt的Si。
本发明的有益效果：本发明的核岛主管道的制造方法通过将耐高温、抗腐蚀性良好的钢锭前期高温加热锻压焊合内部缺陷，后期低温加热成型细化内部组织，能够达到相关的超声波探伤要求及晶粒度要求，同时在主管道的表面涂敷具有优异耐腐蚀性的合金，进一步提高其各项性能，从而有效的保证核岛主管道的安全可靠性。
具体实施方式
为了更加清楚地说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1：
本发明的核岛主管道的制造方法包括以下步骤：
(1)选材，选择具有如下重量百分比的钢锭：C≤0.35％，Si≤0.80％，Sn≤2.00％，P≤0.020％，S≤0.015％，11.50％≤Ni≤12.50％，17.00≤Gr≤18.20％，2.25％≤Mo≤2.75％，N≤0.080％，B≤0.0010％，Cu≤0.50％，Co≤0.10％，Ta≤0.15％，余量为Fe和杂质；该组分的钢锭耐高温、抗腐蚀性好，经过大量实验证明是核岛主管道的最佳材料。钢锭为圆柱形，其直径Φ≥650mm；
(2)装炉第一次加热，将选用的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1260℃，并在该1260℃温度范围内保温6小时，其中钢锭从点火直到升温至1260℃，升温速度≤180℃/h；
(3)锻造，在8MN液压机上对加热后的钢锭进行两次镦拔，保证第一次镦拔比为：镦粗比为1.3，拔长比为1.1，第二次镦拔比为：镦粗比为1.0，拔长比为0.8，并保证始锻温度为1260℃，终锻温度≥850℃；
(4)装炉第二次加热，将锻造后的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1070℃，并在该1070℃温度范围内保温不超过3小时；
(5)锻压成型，将步骤(4)中所得的钢锭在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件；
(6)热处理，对步骤(5)所得的锻件进行正火处理，即将锻件加热到950℃，并在该950℃温度范围内保温6小时，然后将锻件空冷至室温；
(7)涂层，在步骤(6)所得的锻件的表面涂上锆合金，该锆合金含有0.5～2.0wt的Nb，0.025～0.08wt的Cr，0.03～0.14wt的Ni，0.7～1.5wt的Sn，0.07～0.14wt的Fe，其余为Zr。
实施例2：
本发明的核岛主管道的制造方法包括以下步骤：
(1)选材，选择具有如下重量百分比的钢锭：C≤0.35％，Si≤0.80％，Sn≤2.00％，P≤0.020％，S≤0.015％，11.50％≤Ni≤12.50％，17.00≤Gr≤18.20％，2.25％≤Mo≤2.75％，N≤0.080％，B≤0.0010％，Cu≤0.50％，Co≤0.10％，Ta≤0.15％，余量为Fe和杂质；该组分的钢锭耐高温、抗腐蚀性好，经过大量实验证明是核岛主管道的最佳材料。钢锭为圆柱形，其直径Φ≥600mm；
(2)装炉第一次加热，将选用的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1270℃，并在该1270℃温度范围内保温6小时，其中钢锭从点火直到升温至1270℃，升温速度≤160℃/h；
(3)锻造，在8MN液压机上对加热后的钢锭进行两次镦拔，保证第一次镦拔比为：镦粗比为1.4，拔长比为1.2，第二次镦拔比为：镦粗比为1.1，拔长比为0.9，始锻温度为1270℃，终锻温度≥850℃；
(4)装炉第二次加热，将锻造后的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1080℃，并在该1080℃温度范围内保温不超过3小时；
(5)锻压成型，将步骤(4)中所得的钢锭在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件；
(6)热处理，对步骤(5)所得的锻件进行正火处理，即将锻件加热到960℃，并在该960℃温度范围内保温6小时，然后将锻件空冷至室温；
(7)涂层，在步骤(6)所得的锻件的表面涂上锆合金，该锆合金含有0.5～2.0wt的Nb，0.025～0.08wt的Cr，0.03～0.14wt的Ni，0.7～1.5wt的Sn，0.07～0.14wt的Fe，其余为Zr。
实施例3：
本发明的核岛主管道的制造方法包括以下步骤：
(1)选材，选择具有如下重量百分比的钢锭：C≤0.35％，Si≤0.80％，Sn≤2.00％，P≤0.020％，S≤0.015％，11.50％≤Ni≤12.50％，17.00≤Gr≤18.20％，2.25％≤Mo≤2.75％，N≤0.080％，B≤0.0010％，Cu≤0.50％，Co≤0.10％，余量为Fe和杂质；该组分的钢锭耐高温、抗腐蚀性好，经过大量实验证明是核岛主管道的最佳材料。钢锭为圆柱形，其直径Φ≥600mm；
(2)装炉第一次加热，将选用的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1250℃，并在该1250℃温度范围内保温6小时，其中钢锭从点火直到升温至1250℃，升温速度≤180℃/h；
(3)锻造，在8MN液压机上对加热后的钢锭进行两次镦拔，保证第一次镦拔比为：镦粗比为1.4，拔长比为1.2，第二次镦拔比为：镦粗比为1.1，拔长比为0.9，始锻温度为1250℃，终锻温度≥850℃；
(4)装炉第二次加热，将锻造后的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1100℃，并在该1100℃温度范围内保温不超过3小时；
(5)锻压成型，将步骤(4)中所得的钢锭在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件；
(6)热处理，对步骤(5)所得的锻件进行正火处理，即将锻件加热到960℃，并在该960℃温度范围内保温6小时，然后将锻件空冷至室温；
(7)涂层，在步骤(6)所得的锻件的表面涂上锆合金，该锆合金含有0.5～2.0wt的Nb，0.025～0.08wt的Cr，0.03～0.14wt的Ni，0.7～1.5wt的Sn，0.07～0.14wt的Fe，0.02～0.2wt的Cu，0.35～1.0wt的Si，其余为Zr。
实施例4：
本发明的核岛主管道的制造方法包括以下步骤：
(1)选材，选择具有如下重量百分比的钢锭：C≤0.35％，Si≤0.80％，Sn≤2.00％，P≤0.020％，S≤0.015％，11.50％≤Ni≤12.50％，17.00≤Gr≤18.20％，2.25％≤Mo≤2.75％，N≤0.080％，B≤0.0010％，Cu≤0.50％，Co≤0.10％，余量为Fe和杂质；该组分的钢锭耐高温、抗腐蚀性好，经过大量实验证明是核岛主管道的最佳材料。钢锭为圆柱形，其直径Φ≥600mm；
(2)装炉第一次加热，将选用的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1280℃，并在该1280℃温度范围内保温5小时，其中钢锭从点火直到升温至1280℃，升温速度≤180℃/h；
(3)锻造，在8MN液压机上对加热后的钢锭进行两次镦拔，保证第一次镦拔比为：镦粗比为1.4，拔长比为1.2，第二次镦拔比为：镦粗比为1.1，拔长比为0.9，始锻温度为1280℃，终锻温度≥850℃；
(4)装炉第二次加热，将锻造后的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1050℃，并在该1050℃温度范围内保温不超过2小时；
(5)锻压成型，将步骤(4)中所得的钢锭在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件；
(6)热处理，对步骤(5)所得的锻件进行正火处理，即将锻件加热到960℃，并在该960℃温度范围内保温6小时，然后将锻件空冷至室温；
(7)涂层，在步骤(6)所得的锻件的表面涂上锆合金，该锆合金含有0.5～2.0wt的Nb，0.025～0.08wt的Cr，0.03～0.14wt的Ni，0.7～1.5wt的Sn，0.07～0.14wt的Fe，其余为Zr。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种核岛主管道的锻造方法，其特征在于，所述锻造方法包括以下步骤：
(1)选材，选择具有如下重量百分比的钢锭：C≤0.35％，Si≤0.80％，Sn≤2.00％，P≤0.020％，S≤0.015％，11.50％≤Ni≤12.50％，17.00≤Cr≤18.20％，2.25％≤Mo≤2.75％，N≤0.080％，B≤0.0010％，Cu≤0.50％，Co≤0.10％，Ta≤0.15％，余量为Fe和杂质；
(2)装炉第一次加热，将选用的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1250～1280℃，并在该1250～1280℃温度范围内保温5～6小时；
(3)锻造，在8MN液压机上对加热后的钢锭进行两次镦拔，保证第一次镦拔比为：1.3≤镦粗比≤1.5，1.1≤拔长比≤1.3，第二次镦拔比为：1.0≤镦粗比≤1.2，0.8≤拔长比≤1.0，并保证始锻温度为1250～1280℃，终锻温度≥850℃；
(4)装炉第二次加热，将锻造后的钢锭装入室式天然气加热炉中进行加热，加热温度为1050～1100℃，并在该1050～1100℃温度范围内保温不超过2～3小时；
(5)锻压成型，将步骤(4)中所得的钢锭在8MN液压机上锻压成符合尺寸的锻件；
(6)热处理，将步骤(5)所得的锻件加热到920～980℃，并在该920～980℃温度范围内保温6～10小时，然后将锻件空冷至室温；
(7)涂层，在步骤(6)所得的锻件的表面涂上锆合金，该锆合金含有0.5～2.0wt的Nb，0.025～0.08wt的Cr，0.03～0.14wt的Ni，0.7～1.5wt的Sn，0.07～0.14wt的Fe，其余为Zr。
2.如权利要求1所述的锻造方法，步骤(2)中，从点火直到升温至1260℃，升温速度≤180℃/h，如此能够使锻件内部缺陷基本消除。
3.如权利要求1所述的锻造方法，步骤(2)中加热温度为1260～1270℃；
步骤(3)中第一次镦拔比为：1.35≤镦粗比≤1.45，1.15≤拔长比≤1.25，第二次镦拔比为：1.05≤镦粗比≤1.15，0.85≤拔长比≤0.95。
4.如权利要求1所述的锻造方法，步骤(4)中加热温度为1070～1080℃。
5.如权利要求1所述的锻造方法，步骤(6)中将锻件加热到950～960℃。
6.如权利要求1所述的锻造方法，步骤(7)中涂层还包括0.02～0.2wt的Cu，0.35～1.0wt的Si。
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