CN104511723A - 反应堆主管道制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反应堆主管道制造方法，包括以下步骤：首先采用增材成形的激光熔覆以及具有激光熔覆特征的其它名称的工艺，或激光熔化及具有激光熔化特征的其它名称的工艺制得预管坯；然后将所述预管坯采用挤压工艺挤压形成直管坯；最后将所述直管坯弯曲形成终管坯即主管道的高端毛坯。该反应堆主管道制造方法同之前的锻造、机械加工制造方法相比，不仅管体的金属组织和机械性能得到有效保证，而且降低了机加工难度，金属切削量少，毛坯件重量减少83%以上，极大的降低了制造难度和成本。

Description

反应堆主管道制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于第三代核电站的反应堆主管道制造方法。

背景技术

AP1000是由美国西屋公司开发的非能动压水堆机组，采用AMSE标准，单机发电功率约为1250MW，使用寿命达60年，是目前世界上的第三代核电站，也是国内核电站建设的主力机型之一。AP1000采用创新的设计理念，其中最大的变革是将铸件改为锻件，具有结构紧凑、安全性高、发电量大等优点，同时由于技术提高，要求设备尽量减少焊缝，减少在役检验工作量，因此也加大了各部件的制造难度。因此，AP1000的反应堆主管道一直是国内外制造行业讨论的热点问题。

AP1000的反应堆目前还没有在建机组，我国率先启动这一机型，由于其反应堆主管道形状复杂，技术要求高，因此制造难度很大。目前已知的有国内重机厂通过开坯、制坯、锻造、机型加工的方法制造反应堆主管道，此方法不但生产周期长、生产成本高、材料利用率低，而且锻件合格率低，极大的浪费了资源。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供了一种反应堆主管道制造方法，极大的降低了机加工难度和成本，提高了材料利用率，同时满足第三代核电站技术需求。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种反应堆主管道制造方法，包括以下步骤：首先采用增材成形（3D打印）的激光熔覆（如激光熔覆沉积成形（LCD，Laser CladdingDeposition）、激光工程净成形（LENS，Laser Engineering NetShaping））以及具有激光熔覆特征的其它名称的工艺，或激光熔化（如选择性激光熔化成形（SLM，Selective LaserMelting））及具有激光熔化特征的其它名称的工艺制得预管坯；然后将所述预管坯采用挤压工艺挤压形成直管坯；最后将所述直管坯弯曲形成终管坯即主管道的高端毛坯。

作为本发明的进一步改进，所述预管坯采用激光熔覆沉积成形（LCD，Laser Cladding Deposition）、激光工程净成形（LENS，Laser Engineering Net Shaping）和选择性激光熔化成形（SLM，Selective Laser Melting）其中一种工艺制作而成。

作为本发明的进一步改进，所述预管坯通过在激光熔覆设备上采用（如LCD、LENS等3维打印工艺）垂直或水平逐层熔覆或融化粉末态金属并堆积该粉末态金属成形得到。

作为本发明的进一步改进，对所述预管坯采用分模挤压、挤压筒挤压、正挤压、反挤压、复合挤压、垂直挤压和卧式挤压其中之一的形成挤压形成直管坯。

作为本发明的进一步改进，所述预管坯与所述终管坯上具有一一对应的管台，且在所述预管坯的两端分别形成有一挤压导正孔。

作为本发明的进一步改进，在所述预管坯设有管台部位的管坯外周设有一环状凸台。

作为本发明的进一步改进，所述预管坯上的挤压导正孔与所述终管坯的管坯内径一致。

本发明的有益效果是：该反应堆主管道制造方法采用增材成型（3D打印）技术直接制作出带管台的预管坯，再通过垂直分膜挤压等形式的挤压形成直管坯，最后再弯曲形成终管坯，即主管道的高端毛坯，同之前的锻造、机械加工制造方法相比，不仅管体的金属组织和机械性能得到有效保证，而且降低了机加工难度，金属切削量少，毛坯件重量减少83%以上，极大的降低了制造难度和成本。

附图说明

图1为本发明实施例所述预管坯采用3D打印机开始打印结构示意图；

图2为本发明实施例所述预管坯初步打印后形成的部分结构示意图；

图3为本发明实施例所述预管坯继续打印后形成的部分结构示意图；

图4为本发明实施例所述预管坯采用3D打印机打印完成结构示意图；

图5为本发明实施例所述预管坯打印完成后的结构示意图；

图6为本发明实施例所述预管坯打印完成后的剖面结构示意图；

图7为本发明实施例所述预管坯挤压形成直管坯结构示意图；

图8为本发明实施例所述直管坯的剖面结构示意图；

图9为发明所述反应堆主管道的一种结构示意图。

结合附图，作以下说明：

1——弯曲段         2——直管段

3——管嘴           4——3D打印机

5——预管坯         51——管台

52——挤压导正孔    53——环状凸台

6——直管坯         64——行腔

7——终管坯

具体实施方式

结合附图，对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖范围之内。

一种反应堆主管道制造方法，包括预管坯的制作步骤、预管坯挤压形成直管坯的步骤、直管坯弯曲形成终管坯即主管坯的高端毛坯。下面结合附图具体说明下一种反应堆主管道的制造过程。

①预管坯的制作：即按照管体的各部分结构初步制作出直管状的管坯，该预管坯采用增材成型（3D打印）技术竖直打印而成。下面参阅附图1-5，具体说明本发明的预管坯5的采用3D打印机4的打印过程，其中，图1为预管坯5采用3D打印机4开始打印的状态示意图，初步形成如图2所述的预管坯5的一部分结构，本例的图2中，由图示可以看出，在预管坯的底端形成有挤压导正孔52，其侧面已经形成大半个管台51，然后继续打印形成如图3所示的一半的直管坯，再继续打印直至形成所需要的完整的预管坯，如图4所示，为预管坯的打印完成结构示意图，图5为打印完成后的一种预管坯5的结构示意图，图6为其剖面结构示意图，由图5、6中可看到，该预管坯的两端面上分别具有挤压导正孔52，其侧面具有两个管台51，该两个管台的轴线不在同一个平面上，当然，管台的数目和位置可以根据需要来设置，本发明不作具体限定。另在所述预管坯5设有管台部位的管坯外周设有一环状凸台53，可方便后续对凸台的机加工。

②直管坯的制作：如图7所示，采用分模挤压、挤压筒挤压、正挤压、反挤压、复合挤压、垂直挤压或卧式挤压等形式的挤压形成直管坯6，本例中采用垂直挤压将上述预管坯5的其中一个挤压导正孔52被挤压形成一行腔64，如图8所示，为预管坯挤压形成直管坯后的剖面结构示意图，最后，再采用机加工方法加工该行腔底部使其与另一导正腔连通形成该直管坯的管体内孔，然后再对直管坯采用同样的加工方法加工出管台内孔与管体内孔连通。

③终管坯的制作：将上述直管坯弯曲，形成终管坯，该技术可采用目前现有的弯曲技术，本发明不作具体限定，最终可以得到主管道的高端毛坯。

最后，对上述高端毛坯再机加工等后处理，即可得到反应堆主管道，如图9所示，为最终制取的一种反应堆主管道的结构示意图，该反应堆主管道包括弯曲段1、设置在弯曲段1两端的直管段2以及设于直管段靠近弯曲段部位的两个管嘴3。

在上述制造方法中，预管坯的制作不限于3D打印技术，可采用增材成形（3D打印）的激光熔覆（如激光熔覆沉积成形（LCD，Laser Cladding Deposition）、激光工程净成形（LENS，Laser Engineering Net Shaping））以及具有激光熔覆特征的其它名称的工艺，或激光熔化（如选择性激光熔化成形（SLM，Selective Laser Melting））及具有激光熔化特征的其它名称的工艺等，通过在激光熔覆设备上采用（如LCD、LENS等3维打印工艺）垂直或水平逐层熔覆或融化粉末态金属并堆积该粉末态金属成形得到，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种反应堆主管道制造方法，其特征在于包括以下步骤：首先采用增材成形的激光熔覆以及具有激光熔覆特征的其它名称的工艺，或激光熔化及具有激光熔化特征的其它名称的工艺制得预管坯（5）；然后将所述预管坯采用挤压工艺挤压形成直管坯（6）；最后将所述直管坯弯曲形成终管坯（7）即主管道的高端毛坯。

2.根据权利要求1所述的反应堆主管道制造方法，其特征在于：所述预管坯采用激光熔覆沉积成形、激光工程净成形和选择性激光熔化成形其中之一种工艺制得。

3.根据权利要求1所述的反应堆主管道制造方法，其特征在于：所述预管坯通过在激光熔覆设备上采用垂直或水平逐层熔覆或融化粉末态金属并堆积该粉末态金属成形得到。

4.根据权利要求1所述的反应堆主管道制造方法，其特征在于：对所述预管坯（5）采用分模挤压、挤压筒挤压、正挤压、反挤压、复合挤压、垂直挤压和卧式挤压其中之一的形成挤压形成直管坯。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的反应堆主管道制造方法，其特征在于：所述预管坯（5）与所述终管坯（30）上具有一一对应的管台（51），且在所述预管坯的两端分别形成有一挤压导正孔（52）。

6.根据权利要求5所述的反应堆主管道制造方法，其特征在于：在所述预管坯（5）设有管台部位的管坯外周设有一环状凸台（53）。

7.根据权利要求5所述的反应堆主管道制造方法，其特征在于：所述预管坯上的挤压导正孔与所述终管坯的管坯内径一致。