CN105127200A - 核电站稳压器波动管的制造方法 - Google Patents

核电站稳压器波动管的制造方法 Download PDF

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提供了一种核电站稳压器波动管的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：提供空心的钢铁坯料，并对钢铁坯料顺序地执行加热，周期轧制、冷却、粗加工、弯制成型、固溶处理和精加工。

Description

核电站稳压器波动管的制造方法
技术领域
本发明属于钢管轧制技术领域，更具体地讲，涉及采用空心锭坯生产核电站稳压器波动管的制造方法。
背景技术
核电站稳压器波动管将稳压器与冷却剂主管道的热段相连，是补偿冷却系统压力、确保堆芯有效冷却的关键设备。波动管内具有高温高压的环境，并且容纳有含有放射性物质的冷却剂。因此，稳压器波动管在运行过程中受力复杂，属于核安全一级设备，使得对产品的性能要求极高。
稳压器波动管的材质一般为ASTMSA-376316LN或RCC-MX2CrNiMo18.12控氮奥氏体不锈钢。以秦山二期核电站为例，其稳压器波动管的尺寸为Φ355.6×35.7mm，共分为5段，总长度达19.1m，且具有形状极为复杂的三维弯曲状。
传统的稳压器波动管的制造方法为锻制成实心锻棒后加工成管坯，然后弯制成型。这种制造方法使得材料的收得率低(仅约20％)，且加工周期较长，能耗高。
发明内容
本发明构思的一个目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可以显著提高材料收得率的核电站稳压器波动管的制造方法。
本发明构思的另一目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可以减少能源消耗的核电站稳压器波动管的制造方法。
本发明构思的又一目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种可以降低成品缺陷率的核电站稳压器波动管的制造方法。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种核电站稳压器波动管的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：提供空心的钢铁坯料，并对空心的钢铁坯料执行加热、周期轧制、冷却、粗加工、弯制成型、固溶处理和精加工。
根据本发明的示例性实施例，空心的钢铁坯料可以为离心铸造空心坯料、电渣重熔空心坯料或者实心铸锭被冲孔后的坯料。
根据本发明的示例性实施例，所述制造方法还可以包括：在加热步骤前，对空心的钢铁坯料进行前置粗加工和探伤。
根据本发明的示例性实施例，在加热步骤中，钢铁坯料装炉时的炉膛温度可以不高于500℃，最高加热温度可以为1180℃。
根据本发明的示例性实施例，进行周期轧制前，可以将钢铁坯料的直径与壁厚的比值控制在约3～5。
根据本发明的示例性实施例，所述制造方法还可以包括：在精加工步骤之后，对加工成型的产品进行取样、检测和探伤。
根据本发明的示例性实施例，提供了一种核电站稳压器波动管的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：提供钢铁坯料，并对钢铁坯料执行加热、冲孔、再加热、周期轧制、冷却、粗加工、弯制成型、固溶处理和精加工。
根据本发明的示例性实施例，所述制造方法还可以包括：在加热步骤前，对钢铁坯料进行前置粗加工和探伤。
根据本发明的示例性实施例，在加热步骤中，钢铁坯料装炉时的炉膛温度可以不高于500℃，最高加热温度可以为1180℃。
根据本发明的示例性实施例，在再加热步骤中，钢铁坯料装炉时的炉膛温度可以不高于500℃，最高加热温度可以为1180℃。
根据本发明的示例性实施例，所述制造方法还可以包括：在精加工步骤后，对加工成型的产品进行取样、检测和探伤。
综上，与现有技术相比，根据本发明的示例性实施例提供的采用“空心锭坯+周期轧制”的核电站稳压器波动管的制造方法，具有以下优点：
1、材料的收得率显著提高，可以达到60％以上，节约了大量的材料；
2、减少能源消耗：由于所需材料更少，所以冶炼、铸造、锻造(轧制)前的加热等环节能源消耗减少；
3、由于坯料重量的下降，较之实心坯料，变形更易深透，缺陷率更低，质量更易得到保证。
附图说明
在下面，通过结合附图的示例性实施例的以下描述，本发明的各方面将变得更加明显，其中：
图1为根据本发明的一个示例性实施例的核电站稳压器波动管的制造方法的流程框图；
图2为根据本发明的另一示例性实施例的核电站稳压器波动管的另一种制造方法的流程框图
图3为根据本发明构思的核电站稳压器波动管的制造方法的具体示例的流程框图；
图4为根据本发明构思的核电站稳压器波动管的制造方法的具体示例的流程框图；
图5为根据本发明构思的核电站稳压器波动管的制造方法的具体示例的流程框图。
具体实施方式
以下，将结合附图来详细描述本发明的具体示例。
除非另有定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科技术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员所通常理解的意思相同的意思。将进一步理解，除非这里明确定义，否则术语例如在通用的字典中定义的术语应该被解释为具有与相关领域的上下文中它们的意思相同的意思，而不是理想地或者过于正式地解释它们的意思。
还应该注意到的是，在一些可替换的实施方式中，所指出的功能/动作可能会没有按照附图中的顺序发生。
图1是示出根据本发明构思的核电站稳压器波动管的一种制造方法的流程框图。以下，将参照图1来描述本发明构思的核电站稳压器波动管的制造方法。
如图1所示，根据本发明构思的示例性实施例的核电站稳压器波动管的制造方法包括：提供空心的钢铁坯料，并对空心的钢铁坯料顺序地执行加热、周期轧制、冷却、粗加工、弯制成型、固溶处理和精加工。
根据本发明的示例性实施例，提供空心的钢铁坯料的步骤可以包括：冶炼钢水，然后使合格钢水成型(例如，采用模铸的方法)以形成钢铁坯料(例如，铸坯)，并对钢铁坯料(例如，铸坯)进行钻孔，从而得到空心的钢铁坯料。根据本发明的示例性实施例，可以采用本领域已知的冶炼技术来对钢水进行冶炼(例如，转炉冶炼、电弧炉冶炼等)。此外，为提高钢水的质量，可以在冶炼钢水后对钢水执行精炼和/或合金化的步骤，从而可以进一步提高产出的钢铁坯料的综合性能。根据本发明的示例性实施例，根据不同的工艺得到的空心的钢铁坯料可以包括离心铸造空心坯料、电渣重熔空心坯料或实心铸锭被冲孔后的坯料等。
根据本发明的示例性实施例，在提供空心的钢铁坯料之后，可以对其进行诸如扒皮的前置粗加工和探伤，如图1所示，以确保钢铁坯料质量合格。此外，在前置粗加工工艺中，还可以将钢铁坯料的直径与壁厚的比控制在约为3～5，这样可以为周期轧制预留充足的变形量空间并保证变形的深透性。
根据本发明的示例性实施例，可以采用加热设备(例如，加热炉等)来对钢铁坯料进行加热，其中，加热的开始温度可以不高于500℃(例如，当采用加热炉加热钢铁坯料时，加热炉的炉膛内的温度可以不高于500℃)，且最高加热温度为1180℃。通过设定上述加热制度，可以最大限度地减少加热裂纹并有效控制加热过程中晶粒的长大。
根据本发明的示例性实施例，当对钢铁铸坯加热后，可以利用周期轧管机来对其进行周期轧制。通过采用空心钢铁坯料结合周期轧制的工艺，可以显著提高材料的收得率，同时还可以减少缺陷和能源消耗。
根据本发明的示例性实施例，在周期轧制后，可以采用空冷的方式对轧制后的钢铁坯料进行冷却，但本发明不限于此。
根据本发明的示例性实施例，在将钢铁坯料冷却到室温之后，可以采用加工设备来对钢铁坯料进行粗加工，以将钢铁坯料在径向和轴向上的尺寸加工成与最终尺寸近似。
根据本发明的示例性实施例，在粗加工后，可以对钢铁坯料执行成型工艺，以将钢铁坯料弯制成预定形状。
根据本发明的示例性实施例，对钢铁坯料进行固溶处理的方法可以包括本领域技术人员所普遍使用的固溶处理的方法，因此为突出本发明构思，对于本领域技术人员所已知的固溶处理方法在此不做过多描述。
根据本发明的示例性实施例，可以对固溶处理后的钢铁坯料进行精加工，以使其达到成品的尺寸要求。在精加工后，可以执行取样、检测、探伤等质检操作，以生产出合格的成品。
以上结合图1描述了本发明构思的一个示例性实施例，然而，本发明构思可以以不同的方式来实现。例如，本领域技术人员可以根据工艺的需要而采用图2的根据本发明的另一示例性实施例的核电站稳压器波动管的制造方法来实现本发明构思，也就是说，根据本发明的另一示例性实施例的核电站稳压器波动管的制造方法的步骤可以包括：提供钢铁坯料，并对钢铁坯料执行加热、冲孔、再加热、周期轧制、冷却、粗加工、弯制成型、固溶处理和精加工。
由图2可知，其中示出的根据本发明的另一示例性实施例的核电站稳压器波动管的制造方法与图1中示出的根据本发明的示例性实施例的核电站稳压器波动管的制造方法的构思基本相同，都是采用空心钢铁坯料与周期轧制相结合的工艺，其区别在于图2中所示的根据本发明的另一示例性实施例的核电站稳压器波动管的制造方法包括两次加热步骤，且对钢铁坯料进行冲孔的工艺设置在这两次加热步骤之间。
具体地讲，参照图2，在根据本发明的另一示例性实施例的核电站稳压器波动管的制造方法中提供的原料为不具有冲孔的钢铁坯料。在提供不具有冲孔的钢铁坯料的步骤之后，可以对其进行两次加热处理，加热处理的开始温度可以不高于500℃，最高加热温度可以为1180摄氏度。此外，对钢铁坯料进行冲孔的工艺可以设置在两次加热步骤之间。也就是说，可以将钢铁坯料在不高于500℃的开始温度下执行一次加热，且在加热到1180℃后对钢铁坯料进行冲孔，然后在对已冲孔的钢铁坯料在不高于500℃的开始温度执行二次加热，使其加热到1180℃。其中，在冲孔工艺中，可以将冲孔后的钢铁坯料的直径与壁厚的比值控制在3～5。此外，对钢铁坯料的前置粗加工(例如，扒皮)和探伤可以设置在对钢铁坯料进行一次加热之前。
以上结合图1和图2描述了根据本发明的两个示例性实施例，其中对于图2中示出的示例性实施例，在这里仅示出了其不同。也就是说，本领域可根据上述不同并结合图1示出的根据本发明的示例性实施例的核电站稳压器波动管的制造方法来实现本发明的另一示例性实施例的核电站稳压器波动管的制造方法。
通过上面描述的两个示例性实施例，通过采用空心钢铁坯料结合周期轧制的工艺方案，可以显著提高材料的收得率，并且减少了缺陷和能源消耗。
以下，将结合图3至图5来描述本发明的具体示例，其中，图3至图5分别为根据本发明构思的核电站稳压器波动管的制造方法的具体示例的流程框图。
示例1
生产316LN材质稳压器波动管的其中一段，其工艺包括以下步骤(工艺流程框图如图3所示)：
(1)采用电弧炉+VOD炉冶炼316LN钢水；
(2)通过离心浇铸机进行铸造，得到空心管坯。尺寸为Ф520mm×145mm×2700mm(外径×壁厚×长度，下同)；
(3)对上述坯料进行粗加工和探伤。加工后尺寸为：Ф510mm×120mm×2300mm。
(4)将经检测合格和粗加工后的离心铸造空心锭，送入加热炉进行加热。入炉温度为500℃，最高加热温度为1180℃。
(5)将上述加热后的坯料送入周期轧管机进行轧制。轧制后尺寸为Ф362mm×42mm×8009mm。
(6)将轧制后的坯料空冷至室温。
(7)将空冷后的坯料机加工至Φ358mm×38mm×7909mm。
(8)将上述机加工后的坯料弯制成弯管。
(9)将弯制成型后的管子进行固溶处理。
(10)对上述固溶处理后的管子进行精加工，精加工后尺寸为Ф356mm×36mm×7907mm。
(11)对精加工后的管子进行取样、检测、探伤。检验合格的管子即为成品波动管。
示例2
生产316LN材质稳压器波动管的其中一段，其工艺包括以下步骤(工艺流程框图如图4所示)：
(1)采用电弧炉+AOD炉进行冶炼316LN钢水；
(2)之后通过电渣重熔得到空心的坯料，尺寸为Ф500mm×165mm×1300mm；
(3)对上述坯料进行粗加工和探伤。加工后尺寸为：Ф490mm×140mm×1100mm；
(4)将经粗加工后并检测合格的电渣重熔空心坯料送入加热炉进行加热。入炉温度为500℃，最高加热温度为1180℃；
(5)将上述加热后的坯料送入周期轧管机进行轧制。轧制后尺寸为Ф362mm×42mm×4010mm；
(6)将轧制后的坯料空冷至室温；
(7)将空冷后的坯料机加工至Φ358mm×38mm×3910mm；
(8)将上述机加工后的坯料弯制成弯管；
(9)将弯制成型后的管子进行固溶处理；
(10)对上述固溶处理后的管子进行精加工，精加工后尺寸为Ф356mm×36mm×3908mm；
(11)对精加工后的管子进行取样、检测、探伤。检验合格的管子即为成品波动管。
示例3
生产316LN材质稳压器波动管的其中一段，其工艺包括以下步骤(工艺流程框图如图3所示)：
(1)采用电弧炉+VOD炉进行冶炼RCC-MX2CrNiMo18.12控氮奥氏体不锈钢钢水；
(2)之后通过模铸得到实心的圆柱形坯料，尺寸为Ф500mm×1300mm(外径×高度，下同)；
(3)对上述坯料进行粗加工和探伤。加工后尺寸为：Ф470mm×1600mm；
(4)将经粗加工后并检验合格的圆柱形实心坯料送入加热炉进行加热。入炉温度为500℃，最高加热温度为1180℃；
(5)将上述加热后的坯料进行冲孔。冲孔后尺寸为：Ф470mm×150mm×1455mm；
(6)将上述冲孔后坯料回炉加热，最高加热温度为1180℃；
(7)将上述加热后坯料送入周期轧管机进行轧制。轧制后尺寸为Ф362mm×42mm×5195mm；
(8)将轧制后的坯料空冷至室温；
(9)将空冷后的坯料机加工至Φ358mm×38mm×3181mm；
(10)将上述机加工后的坯料弯制成弯管；
(11)将弯制成型后的管子进行固溶处理；
(12)对上述固溶处理后的管子进行精加工，精加工后尺寸为Ф356mm×36mm×5093mm；
(13)对精加工后的管子进行取样、检测、探伤。检验合格的管子即为成品波动管。
通过以上具体示例的详细描述，能够产生以下有益的技术效果：
1、材料的收得率显著提高，可以达到60％以上，节约了大量的材料；
2、减少能源消耗：由于所需材料更少，所以冶炼、铸造、锻造(轧制)前的加热等环节能源消耗减少；
3、由于坯料重量的下降，较之实心坯料，变形更易深透，缺陷率更低，质量更易得到保证。
本发明上述实施例的详细说明及附图，目的是通过文字和图示来进行解释，而不在于限定权利要求的保护范围。在本申请说明书所述具体实施方式上的各种变化，对于本领域普通技术人员来说是显而易见，并处于权利要求及其等同技术的保护范围内，任何不脱离本发明权利要求的变更、修改均属于本发明保护的内容。

Claims (10)

1.一种核电站稳压器波动管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
提供空心的钢铁坯料，并对空心的钢铁坯料执行加热、周期轧制、冷却、粗加工、弯制成型、固溶处理和精加工。
2.如权利要求1所述的制造方法，其中，空心的钢铁坯料为离心铸造空心坯料、电渣重熔空心坯料或者实心铸锭被冲孔后的坯料。
3.如权利要求1所述的制造方法，其中，所述制造方法还包括：在加热步骤前，对空心的钢铁坯料执行前置粗加工和探伤。
4.如权利要求1所述的制造方法，其中，在加热步骤中，钢铁坯料装炉时的炉膛温度不高于500℃，最高加热温度为1180℃。
5.如权利要求1所述的制造方法，其中，所述制造方法还包括：在精加工步骤之后，对加工成型的产品进行取样、检测和探伤。
6.如权利要求1所述的制造方法，其中，执行周期轧制前，将空心的钢铁坯料的直径与壁厚的比值控制在3～5。
7.一种核电站稳压器波动管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：
提供钢铁坯料，并对钢铁坯料执行加热、冲孔、再加热、周期轧制、冷却、粗加工、弯制成型、固溶处理和精加工。
8.如权利要求7所述的核电站稳压器波动管的制造方法，其中，所述制造方法还包括：再加热步骤前，对钢铁坯料进行前置粗加工和探伤。
9.如权利要求7所述的制造方法，其中，在加热步骤中，钢铁坯料装炉时的炉膛温度不高于500℃，最高加热温度为1180℃。
10.如权利要求7所述的制造方法，其中，在再加热步骤中，钢铁坯料装炉时的炉膛温度不高于500℃，最高加热温度为1180℃。
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