CN103143659B - 一种核电主管道空心锻造方法 - Google Patents

一种核电主管道空心锻造方法 Download PDF

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一种核电主管道空心锻造方法，属于锻造技术领域。该锻造方法采用自由锻造的方式进行空心锻造，凸台部分采用环带方式成型，芯棒拔长至最终形状前保留变形量，其锻造方法工艺步骤包括：（1）镦粗；（2）拔长；（3）镦粗、冲孔；（4）扩孔、芯棒拔长；（5）切肩分料；（6）芯棒拔长；将步骤（5）得到的空心锻件加热至1000-1050℃，拔长至最终形状。一火次不能成形可以多次加热至1000-1050℃，拔长至最终形状。本发明采用冲孔、扩孔、芯棒拔长的方式锻造带凸台的核电主管道，将凸台部分锻造环带形式，确保了凸台管嘴的形状。直接将锻件锻造成空心管道，减小了后续的机加工，缩短了制造周期。可以满足第三代锻造主管道的技术要求，而且原料利用率高。

Description

一种核电主管道空心锻造方法
技术领域
本发明属于锻造技术领域，涉及一种自由锻造方法。
背景技术
核电主管道是连接核电站中反应堆压力容器、蒸汽发生器和反应堆冷却剂泵的管道。在设计上主管道有凸台管嘴，其中热段主管道带有两个呈45°夹角的凸台。我国引进的第三代AP1000核电主管道，要求采用锻造方式整体成型。比传统的铸造管道技术难度更高。
目前，国内生产的核电主管道通常都是采用整体实心锻造技术，之后再把主管道内孔加工出来，加工时间长，制造成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种核电主管道空心锻造方法，以解决现有技术采用整体实心锻造技术，之后再把主管道内孔加工出来，加工时间长，制造成本高等问题。
本发明解决其技术问题是采用自由锻造的方式进行空心锻造，凸台部分采用环带方式成型，芯棒拔长至最终形状前保留变形量，具体为变形前壁厚t0与最终管道壁厚tf满足t0/tf=1.05-2，其锻造方法工艺步骤如下：
（1）镦粗；将钢锭加热至1220-1250℃，镦粗；
（2）拔长；将步骤（1）得到的毛坯加热至1220-1250℃，拔长至高径比为1.5:1-2.2:1的圆柱体；
（3）镦粗、冲孔；将步骤（2）得到的毛坯加热至1200-1250℃，镦粗至高径比为1:2-1:3.5的圆饼，冲孔成空心毛坯；
（4）扩孔、芯棒拔长；将步骤（3）得到的空心毛坯加热至1180-1230℃，扩孔并用芯棒拔长至如图4所示的形状；
（5）切肩分料；将步骤（4）得到的空心件加热至1180-1230℃，压肩，芯棒拔长至如图5所示的形状，此时管道壁厚为t0。凸台部分锻造成环带；
（6）芯棒拔长；将步骤（5）得到的空心锻件加热至1000-1050℃，拔长至最终形状。一火次不能成形可以多次加热至1000-1050℃，拔长至最终形状，管道壁厚为tf。
本发明的积极效果是采用冲孔、扩孔、芯棒拔长的方式锻造带凸台的核电主管道，将凸台部分锻造环带形式，确保了凸台管嘴的形状形状。镦粗拔长工序始锻温度为1220-1250℃，确保铸态缺陷完全消除，之后降温至1200-1250℃冲孔、扩孔，得到空心毛坯。切肩分料后锻至图5中形状，此时管道壁厚为t0，锻造温度降低到1180-1230℃，芯棒拔长至图6中最终形状，管道壁厚为tf，确保最终的锻件晶粒度不小于2级，符合技术要求。降温至1000-1050℃芯棒拔长时，管道壁厚t0满足t0/tf=1.05-2。
本发明采用空心锻造方法锻造核电主管道毛坯，直接将锻件锻造成空心管道，减小了后续的机加工，缩短了制造周期。可以满足第三代锻造主管道的技术要求，而且原料利用率高。
附图说明
图1是镦粗后的锻件形状示意图；
图2是拔长后的锻件形状示意图；
图3是镦粗冲孔后的空心锻件形状示意图；
图4是扩孔、芯棒拔长后的切肩形状示意图；
图5是芯棒拔长后的空心锻件形状示意图；
图6是最终的空心锻件形状示意图。
具体实施方式
以AP1000核电主管道热段为例，该管道含两个凸台，描述本发明的具体实施方式：
实施例1
第一次锻造：将钢锭加热至1250℃，保温一定时间，镦粗至图1形状，返炉重新加热；
第二次锻造：将上述锻件加热至1240℃，保温，拔长至图2形状，返炉重新加热；
第三次锻造：将上述锻件加热至1220℃，保温，镦粗并冲孔至图3形状，返炉重新加热；
第四次锻造：将上述锻件加热至1200℃，保温，扩孔并芯棒拔长至图4形状，切肩，芯棒拔长出环带凸台，返炉重新加热；
第五次锻造：将上述锻件加热至1200℃，保温，芯棒拔长至图5形状，管道壁厚为t0=2tf，tf为最终形状空心锻件的壁厚，返炉重新加热；
第六次锻造：将上述锻件加热至1050℃，保温，芯棒拔长至图6最终形状，管道壁厚为tf；如果一火不能锻至最终形状，可以重复第六次锻造，直至拔长至最终形状。
实施例2
第一次锻造：将钢锭加热至1240℃，保温一定时间，镦粗至图1形状，返炉重新加热；
第二次锻造：将上述锻件加热至1240℃，保温，拔长至图2形状，返炉重新加热；
第三次锻造：将上述锻件加热至1220℃，保温，镦粗并冲孔至图3形状，返炉重新加热；
第四次锻造：将上述锻件加热至1220℃，保温，扩孔并芯棒拔长至图4形状，切肩，芯棒拔长出环带凸台，返炉重新加热；
第五次锻造：将上述锻件加热至1220℃，保温，芯棒拔长至图5形状，管道壁厚为t0=1.2tf，tf为最终形状空心锻件的壁厚,，返炉重新加热；
第六次锻造：将上述锻件加热至1000℃，保温，芯棒拔长至图6最终形状，管道壁厚为tf；如果一火不能锻至最终形状，可以重复第六次锻造，直至拔长至最终形状。
实施例3
第一次锻造：将钢锭加热至1220℃，保温一定时间，镦粗至图1形状，返炉重新加热；
第二次锻造：将上述锻件加热至1220℃，保温，拔长至图2形状，返炉重新加热；
第三次锻造：将上述锻件加热至1220℃，保温，镦粗并冲孔至图3形状，返炉重新加热；
第四次锻造：将上述锻件加热至1220℃，保温，扩孔并芯棒拔长至图4形状，切肩，芯棒拔长出环带凸台，返炉重新加热；
第五次锻造：将上述锻件加热至1180℃，保温，芯棒拔长至图5形状，管道壁厚为t0=1.6tf，tf为最终形状空心锻件的壁厚，返炉重新加热；
第六次锻造：将上述锻件加热至1030℃，保温，芯棒拔长至图6最终形状，管道壁厚为tf；如果一火不能锻至最终形状，可以重复第六次锻造，直至拔长至最终形状。

Claims (1)

1.一种核电主管道空心锻造方法，其特征是采用自由锻造的方式进行空心锻造，凸台部分采用环带方式成型，芯棒拔长至最终形状前保留变形量，具体为变形前壁厚t0与最终管道壁厚tf满足t0/tf=1.05-2，其锻造方法工艺步骤如下：
（1）镦粗；将钢锭加热至1220-1250℃，镦粗；
（2）拔长；将步骤（1）得到的毛坯加热至1220-1250℃，拔长至高径比为1.5:1-2.2:1的圆柱体；
（3）镦粗、冲孔；将步骤（2）得到的毛坯加热至1200-1250℃，镦粗至高径比为1:2-1:3.5的圆饼，冲孔成空心毛坯；
（4）扩孔、芯棒拔长；将步骤（3）得到的空心毛坯加热至1180-1230℃，扩孔并用芯棒拔长至如图4所示的形状；
（5）切肩分料；将步骤（4）得到的空心件加热至1180-1230℃，压肩，芯棒拔长至如图5所示的形状，此时管道壁厚为t0，凸台部分锻造成环带；
（6）芯棒拔长；将步骤（5）得到的空心锻件加热至1000-1050℃，拔长至最终形状；一火次不能成形，多次加热至1000-1050℃，拔长至最终形状，管道壁厚为tf。
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