CN114959456A - 一种核电sa182f91阀体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核电SA182F91阀体及其制备方法。所述核电SA182F91阀体按重量百分比包括下述化学元素：C 0.08%‑0.12%，Si 0.2%‑0.5%，Mn 0.3%‑0.6%，S≤0.005%，P≤0.015%，Cr 8%‑9.5%，V 0.18%‑0.25%，Mo 0.85%‑1.05%，N 0.03%‑0.07%，Nb 0.06%‑0.1%，Ni≤0.2%，Al≤0.02%，Ti≤0.01%，Zr≤0.01%，Cu≤0.1%，Sn≤0.01%，As≤0.012%，Sb≤0.003%，余量为Fe。本发明制备出的SA182F91阀体能应用于600MW示范快堆工程，能满足《600示范快堆工程主蒸汽系统阀门所有锻件技术条件》的要求。

Description

一种核电SA182F91阀体及其制备方法
技术领域
本发明涉及核电制造技术领，具体涉及一种核电SA182F91阀体及其制备方法。
背景技术
SA182F91阀体应用于600MW示范快堆工程，与超临界、超超临界火电机组所用材料的检测项目不同。将SA182F91阀体应用于600MW示范快堆工程上时，SA182F91阀体的检测项目增加了0℃冲击试验、高于设计温度的高温拉伸检测以及铁素体含量的检测；并且还增加了模拟焊后热处理后母材试样的力学性能检测、高于设计温度的高温拉伸检测以及铁素体含量的检测。而现有的SA182F91阀体并不能满足上述性能检测，即不能满足《600示范快堆工程主蒸汽系统阀门所有锻件技术条件》，如何使SA182F91阀体满足上述性能检测是本领域技术人员亟待解决的问题。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
现有技术中的核电SA182F91阀体不能满足600MW示范快堆工程要求的0℃冲击试验、高于设计温度的高温拉伸检测以及铁素体含量的检测，也不能满足模拟焊后热处理后母材试样的力学性能检测、高于设计温度的高温拉伸检测以及铁素体含量的检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电SA182F91阀体及其制备方法，以解决现有技术中的核电SA182F91阀体不能满足600MW示范快堆工程要求的0℃冲击试验、高于设计温度的高温拉伸检测以及铁素体含量的检测，也不能满足模拟焊后热处理后母材试样的力学性能检测、高于设计温度的高温拉伸检测以及铁素体含量的检测的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种核电SA182F91阀体，其按重量百分比包括下述化学元素：C0.08％-0.12％，Si 0.2％-0.5％，Mn 0.3％-0.6％，S≤0.005％，P≤0.015％，Cr 8％-9.5％，V 0.18％-0.25％，Mo 0.85％-1.05％，N 0.03％-0.07％，Nb 0.06％-0.1％，Ni≤0.2％，Al≤0.02％，Ti≤0.01％，Zr≤0.01％，Cu≤0.1％，Sn≤0.01％，As≤0.012％，Sb≤0.003％，余量为Fe；
且，C和N的总重量百分比≥0.12％，N元素和Al元素的重量比≥4。
进一步的，各化学元素的重量百分比分别为：C 0.09％-0.11％，Si 0.3％-0.4％，Mn 0.4％-0.5％，S≤0.005％，P≤0.015％，Cr 8.5％-9％，V 0.2％-0.22％，Mo 0.9％-1％，N 0.04％-0.06％，Nb 0.07％-0.09％，Ni≤0.20％，Al≤0.02％，Ti≤0.01％，Zr≤0.01％，Cu≤0.10％，Sn≤0.010％，As≤0.012％，Sb≤0.003％，余量为Fe。
进一步的，各化学元素的重量百分比分别为：C 0.1％，Si 0.35％，Mn 0.45％，S≤0.005％，P≤0.015％，Cr 9％，V 0.21％，Mo 0.95％，N 0.05％，Nb 0.08％，Ni≤0.2％，Al≤0.02％，Ti≤0.01％，Zr≤0.01％，Cu≤0.1％，Sn≤0.01％，As≤0.012％，Sb≤0.003％，余量为Fe。
进一步的，所述As、Sn、Sb和Pb的重量百分比之和≤0.020％。
本发明提供的核电SA182F91阀体的制备方法，包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按化学元素的重量百分比进行配料；所述配料中包括铁合金，配料后将铁合金进行高温烘烤预处理；
S12、EF炉垫石灰，按25吨钢液，石灰的加入量为580-620Kg，原料中的Fe-Mo合金装入炉料中、上部位，化清1560℃时取样；采用氧化法进行冶炼，控制温度≥1560℃，脱碳量C≥0.25％,终点碳控制在0.03％-0.05％，P≤0.005％，扒渣，出钢后钢包倒净氧化渣；
S13、出钢前LF炉将电极端部锯掉防止掉电极块；
S14、LF炉加烘烤石灰、帽渣、精炼渣；按25吨钢液，石灰的加入量为340-360Kg，帽渣的加入量为90-110Kg，精炼渣的加入量为190-210Kg；送电后注意观察炉内情况，发现渣发立即停电；当温度第一次≥1560℃时倒入铬铁；当温度第二次≥1560℃时加入Fe-Nb合金和Fe-V合金，且在Fe-Nb合金和Fe-V合金是在白渣下加入；用Al粉和Ca-Si粉扩散脱氧，首次加入Al粉和Ca-Si粉时，按25吨钢液，Al粉的加入量为4.5-5.5kg，Ca-Si粉的加入量为14-16kg，保持白渣精炼的时间≥30分钟，保持白渣精炼时持续补加Ca-Si粉2-3次以维持强烈还原气氛，按25吨钢液，Ca-Si粉每次的补加量为5-10kg；Fe-Nb合金与Fe-V合金加完后保持时间≥10分钟后进行倒渣，然后进入VD炉；
S15、VD炉中，喂Al使Al≤0.02％；加Ca线、硅钡钙和Re，Ca线的加入量按按钢液重量4.5-5.5米/吨加入，硅钡钙的加入量按钢液重量0.8-1.2Kg/吨加入，Re的加入量按钢液重量0.8-1.2Kg/吨加入，直通氩气搅拌均匀，然后抽真空；
S16、VD炉抽真空极限真空≤67MPa，时间≥12分钟；破空后加入Cr-N，Cr-N的加入量按钢液重量7-9Kg/吨加入；送电熔化的同时，加入硅钡钙，硅钡钙的加入量按钢液重量0.4-0.6Kg/吨加入，维持还原气氛，取样检测N含量，N含量合格，吊包温度为1585℃-1590℃；
S17、浇注工序：作好钢锭模的清洁工作，确保浇注系统清洁、干燥，控制注温为1550-1570℃，得到钢锭；
S2、锻造
S21、钢锭加热炉分两段加热，第一段为≤650℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.6-0.8min；第二段为1200±20℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.6-0.8min；然后进行变向锻造：
第一序：鐓粗、拔长；然后回炉加热至1180-1220℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.6-0.8min，然后进行
第二序：改变方向镦粗，拔长到需要尺寸；
第三序：继续改变方向镦粗，拔长到需要尺寸；
第四序：拔长制坯到工艺规定的尺寸，得到锻件；
控制锻造比≥5，始锻温度1180-1220℃，终锻温度≥950℃，锻后空冷温度≥800℃；
S22、锻后立即将锻件装入加热炉中进行锻后热处理，将锻件装入到加热、保温温度1060℃-1080℃炉中进行正火，保温时间按锻件的最大厚度1-2min/mm进行保温；正火出炉后空冷至≤539℃后，装入回火炉，将锻件装入到加热、保温温度750℃-770℃炉中进行回火，保温时间按锻件的最大厚度2.5-3.5min/mm进行保温，然后出炉空冷；
S3、粗加工
S3.1、按照阀体粗加工图加工到尺，得到阀体；
S3.2、按ASME第Ⅲ卷NB-2542标准将阀体进行超声波探伤，超声波探伤合格后，进入热处理步骤；
S4、热处理
S41、细化晶粒热处理
①升温至480-520℃，并在480-520℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度0.5-1.5min/mm进行保温；
②升温至960-980℃，并在960-980℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度2-3min/mm进行保温，且保温时间≥8h；
③按降温速率≤15℃/h，阀体随炉冷却至380-420℃，然后进行空冷至常温；
S42、调质热处理
①升温至680-720℃，并在680-720℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度0.5-1.5min/mm进行保温；
②升温至1060-1080℃，并在1060-1080℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度1-2min/mm进行保温，且保温时间≥4h；
③通过水冷使阀体快速冷却到≤93℃；
④按升温至750-770℃，并在750-770℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度2.5-3.5min/mm进行保温，且保温时间≥6h；
⑤将阀体的空冷至常温，得到阀体成品。
进一步的，所述步骤S11中，所述高温烘烤预处理是将铁合金放入烘烤炉加热到750℃，并在温度为730-780℃保温至少6h。
基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
本发明提供的核电SA182F91阀体及其制备方法，在冶炼时，选择As、Sn、Sb、Pb含量少的原料作为母料，将阀体成品有害元素总量As+Sn+Sb+Pb≤0.020％；化学元素C+N≥0.12％、N/Al比值≥4及合格的化学成分及非金属夹杂物级别；并通过控制始锻温度及最火一序变形量、变向锻造法可获得较细的晶粒和防止δ铁素体出现或超标、为UT超声波探伤合格打下预设基础；并且本发明采用超细化热处理和(超)高温调质工艺，不仅使合金元素充分溶入奥氏体中，并使之入均匀化，采用深冷热处理工艺，获得充分转变的马氏体组织，满足(超)高温调质状态下525℃、20℃、0℃各种力学性能要求值；(超)高温焊后热处理状态下525℃、20℃、0℃各种力学性能要求值。因此本发明制备出的SA182F91阀体能应用于600MW示范快堆工程，能满足《600示范快堆工程主蒸汽系统阀门所有锻件技术条件》的要求，即能满足600MW示范快堆工程要求的0℃冲击试验、高于设计温度的高温拉伸检测以及铁素体含量的检测，也能满足模拟焊后热处理后母材试样的力学性能检测、高于设计温度的高温拉伸检测以及铁素体含量的检测。
具体实施方式
一、原料说明
Ca-Si粉：按重量百分比，包括Ca 20％、Si 60％、Fe 20％；
Cr-N：按重量百分比，包括Cr 60％、N 8％、Fe 30％、Si 2％；
硅钡钙：按重量百分比，包括硅55％-60％、钡12％、钙12％，余量为Fe；
二、制备实施例
实施例1：
按重量百分比包括下述化学元素：C 0.1％，Si 0.35％，Mn 0.45％，S≤0.005％，P≤0.015％，Cr 9％，V 0.21％，Mo 0.95％，N 0.05％，Nb 0.08％，Ni≤0.2％，Al≤0.01％，Ti≤0.01％，Zr≤0.01％，Cu≤0.1％，Sn≤0.01％，As≤0.012％，Sb≤0.003％，余量为Fe。
其制备包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按化学元素的重量百分比进行配料；所述配料中包括铁合金，配料后将铁合金进行高温烘烤预处理；高温烘烤预处理是将铁合金放入烘烤炉加热到750℃，并在温度为750℃保温6h；
S12、EF炉垫石灰，按25吨钢液，石灰的加入量为600Kg，原料中的Fe-Mo合金装入炉料中、上部位，化清1560℃时取样；采用氧化法进行冶炼，控制温度≥1560℃，脱碳量C≥0.25％,终点碳控制在0.03％-0.05％，P≤0.005％，扒渣，出钢后钢包倒净氧化渣；
S13、出钢前LF炉将电极端部锯掉防止掉电极块；
S14、LF炉加烘烤石灰、帽渣、精炼渣；按25吨钢液，石灰的加入量为350Kg，帽渣的加入量为100Kg，精炼渣的加入量为200Kg；送电后注意观察炉内情况，发现渣发立即停电；当温度第一次≥1560℃时倒入铬铁；当温度第二次≥1560℃时加入Fe-Nb合金和Fe-V合金，且在Fe-Nb合金和Fe-V合金是在白渣下加入；用Al粉和Ca-Si粉扩散脱氧，首次加入Al粉和Ca-Si粉时，按25吨钢液，Al粉的加入量为5kg，Ca-Si粉的加入量为15kg，保持白渣精炼的时间35分钟，保持白渣精炼时持续补加Ca-Si粉3次以维持强烈还原气氛，按25吨钢液，Ca-Si粉每次的补加量为6kg；Fe-Nb合金与Fe-V合金加完后保持时间12分钟后进行倒渣，然后进入VD炉；
S15、VD炉中，喂Al使Al≤0.02％；加Ca线、硅钡钙和Re，Ca线的加入量按按钢液重量5米/吨加入，硅钡钙的加入量按钢液重量1Kg/吨加入，Re的加入量按钢液重量1Kg/吨加入，直通氩气搅拌均匀，然后抽真空；
S16、VD炉抽真空极限真空≤67MPa，时间≥12分钟；破空后加入Cr-N，Cr-N的加入量按钢液重量8Kg/吨加入；送电熔化的同时，加入硅钡钙，硅钡钙的加入量按钢液重量0.5Kg/吨加入，维持还原气氛，取样检测N含量，N含量合格，吊包温度为1585℃-1590℃；
S17、浇注工序：作好钢锭模的清洁工作，确保浇注系统清洁、干燥，控制注温为1560℃，得到钢锭；
S2、锻造
S21、钢锭加热炉分两段加热，第一段为650℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.7min；第二段为1200℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.7min；然后进行变向锻造：
第一序：鐓粗、拔长；然后回炉加热至1200℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.7min；
第二序：改变方向镦粗，拔长到需要尺寸；
第三序：继续改变方向镦粗，拔长到需要尺寸；
第四序：拔长制坯到工艺规定的尺寸，得到锻件；
控制锻造比≥5，始锻温度1200℃，终锻温度950℃，锻后空冷温度800℃；
S22、锻后立即将锻件装入加热炉中进行锻后热处理，将锻件装入到加热、保温温度1070℃炉中进行正火，保温时间按锻件的最大厚度1.5min/mm进行保温；正火出炉后空冷至539℃后，装入回火炉，将锻件装入到加热、保温温度760℃炉中进行回火，保温时间按锻件的最大厚度3.0min/mm进行保温，然后出炉空冷；
S3、粗加工
S3.1、按照阀体粗加工图加工到尺，得到阀体；
S3.2、按ASME第Ⅲ卷NB-2542标准将阀体进行超声波探伤，超声波探伤合格后，进入热处理步骤；
S4、热处理
S41、细化晶粒热处理
①升温至500℃，并在500℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度1min/mm进行保温；
②升温至970℃，并在970℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度2.5min/mm进行保温，且保温时间≥8h；
③按降温速率≤15℃/h，阀体随炉冷却至400℃，然后进行空冷至常温；
S42、调质热处理
①升温至700℃，并在700℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度0.5-1.5min/mm进行保温；
②升温至1070℃，并在1070℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度1.5min/mm进行保温，且保温时间≥4h；
③通过水冷使阀体快速冷却到≤93℃；
④按升温至760℃，并在760℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度3min/mm进行保温，且保温时间≥6h；
⑤将阀体的空冷至常温，得到阀体成品。
实施例2：
按重量百分比包括下述化学元素：C 0.12％，Si 0.2％，Mn 0.6％，S≤0.005％，P≤0.015％，Cr 9.5％，V 0.18％，Mo 1.05％，N 0.03％，Nb 0.1％，Ni≤0.2％，Al≤0.005％，Ti≤0.01％，Zr≤0.01％，Cu≤0.1％，Sn≤0.01％，As≤0.012％，Sb≤0.003％，余量为Fe。
其制备包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按化学元素的重量百分比进行配料；所述配料中包括铁合金，配料后将铁合金进行高温烘烤预处理；高温烘烤预处理是将铁合金放入烘烤炉加热到730℃，并在温度为730℃保温8h；
S12、EF炉垫石灰，按25吨钢液，石灰的加入量为620Kg，原料中的Fe-Mo合金装入炉料中、上部位，化清1560℃时取样；采用氧化法进行冶炼，控制温度≥1560℃，脱碳量C≥0.25％,终点碳控制在0.03％-0.05％，P≤0.005％，扒渣，出钢后钢包倒净氧化渣；
S13、出钢前LF炉将电极端部锯掉防止掉电极块；
S14、LF炉加烘烤石灰、帽渣、精炼渣；按25吨钢液，石灰的加入量为340Kg，帽渣的加入量为90Kg，精炼渣的加入量为210Kg；送电后注意观察炉内情况，发现渣发立即停电；当温度第一次≥1560℃时倒入铬铁；当温度第二次≥1560℃时加入Fe-Nb合金和Fe-V合金，且在Fe-Nb合金和Fe-V合金是在白渣下加入；用Al粉和Ca-Si粉扩散脱氧，首次加入Al粉和Ca-Si粉时，按25吨钢液，Al粉的加入量为5.5kg，Ca-Si粉的加入量为14kg，保持白渣精炼的时间35分钟，保持白渣精炼时持续补加Ca-Si粉2次以维持强烈还原气氛，按25吨钢液，Ca-Si粉每次的补加量为10kg；Fe-Nb合金与Fe-V合金加完后保持时间10分钟后进行倒渣，然后进入VD炉；
S15、VD炉中，喂Al使Al≤0.02％；加Ca线、硅钡钙和Re，Ca线的加入量按按钢液重量5.5米/吨加入，硅钡钙的加入量按钢液重量0.8Kg/吨加入，Re的加入量按钢液重量1.2Kg/吨加入，直通氩气搅拌均匀，然后抽真空；
S16、VD炉抽真空极限真空≤67MPa，时间≥12分钟；破空后加入Cr-N，Cr-N的加入量按钢液重量9Kg/吨加入；送电熔化的同时，加入硅钡钙，硅钡钙的加入量按钢液重量0.6Kg/吨加入，维持还原气氛，取样检测N含量，N含量合格，吊包温度为1585℃-1590℃；
S17、浇注工序：作好钢锭模的清洁工作，确保浇注系统清洁、干燥，控制注温为1570℃，得到钢锭；
S2、锻造
S21、钢锭加热炉分两段加热，第一段为630℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.8min；第二段为1180℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.8min；然后进行变向锻造：
第一序：鐓粗、拔长；然后回炉加热至1180℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.8min；
第二序：改变方向镦粗，拔长到需要尺寸；
第三序：继续改变方向镦粗，拔长到需要尺寸；
第四序：拔长制坯到工艺规定的尺寸，得到锻件；
控制锻造比≥5，始锻温度1180℃，终锻温度1000℃，锻后空冷温度850℃；
S22、锻后立即将锻件装入加热炉中进行锻后热处理，将锻件装入到加热、保温温度1060℃炉中进行正火，保温时间按锻件的最大厚度2min/mm进行保温；正火出炉后空冷至539℃后，装入回火炉，将锻件装入到加热、保温温度750℃炉中进行回火，保温时间按锻件的最大厚度3.5min/mm进行保温，然后出炉空冷；
S3、粗加工
S3.1、按照阀体粗加工图加工到尺，得到阀体；
S3.2、按ASME第Ⅲ卷NB-2542标准将阀体进行超声波探伤，超声波探伤合格后，进入热处理步骤；
S4、热处理
S41、细化晶粒热处理
①升温至480℃，并在480℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度1.5min/mm进行保温；
②升温至960℃，并在960℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度3min/mm进行保温，且保温时间10h；
③按降温速率≤15℃/h，阀体随炉冷却至380℃，然后进行空冷至常温；
S42、调质热处理
①升温至680℃，并在680℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度1.5min/mm进行保温；
②升温至1060℃，并在1060℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度2min/mm进行保温，且保温时间≥4h；
③通过水冷使阀体快速冷却到≤93℃；
④按升温至750℃，并在750℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度3.5min/mm进行保温，且保温时间≥6h；
⑤将阀体的空冷至常温，得到阀体成品。
实施例3：
按重量百分比包括下述化学元素：C 0.08％，Si 0.5％，Mn 0.3％，S≤0.004％，P≤0.012％，Cr 8％，V 0.25％，Mo 0.85％，N 0.07％，Nb 0.06％，Ni≤0.1％，Al≤0.01％，Ti≤0.01％，Zr≤0.01％，Cu≤0.1％，Sn≤0.01％，As≤0.012％，Sb≤0.003％，余量为Fe。
其制备包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按化学元素的重量百分比进行配料；所述配料中包括铁合金，配料后将铁合金进行高温烘烤预处理；高温烘烤预处理是将铁合金放入烘烤炉加热到780℃，并在温度为780℃保温6h；
S12、EF炉垫石灰，按25吨钢液，石灰的加入量为580Kg，原料中的Fe-Mo合金装入炉料中、上部位，化清1560℃时取样；采用氧化法进行冶炼，控制温度≥1560℃，脱碳量C≥0.25％,终点碳控制在0.03％-0.05％，P≤0.005％，扒渣，出钢后钢包倒净氧化渣；
S13、出钢前LF炉将电极端部锯掉防止掉电极块；
S14、LF炉加烘烤石灰、帽渣、精炼渣；按25吨钢液，石灰的加入量为360Kg，帽渣的加入量为110Kg，精炼渣的加入量为190Kg；送电后注意观察炉内情况，发现渣发立即停电；当温度第一次≥1560℃时倒入铬铁；当温度第二次≥1560℃时加入Fe-Nb合金和Fe-V合金，且在Fe-Nb合金和Fe-V合金是在白渣下加入；用Al粉和Ca-Si粉扩散脱氧，首次加入Al粉和Ca-Si粉时，按25吨钢液，Al粉的加入量为4.5kg，Ca-Si粉的加入量为16kg，保持白渣精炼的时间35分钟，保持白渣精炼时持续补加Ca-Si粉3次以维持强烈还原气氛，按25吨钢液，Ca-Si粉每次的补加量为8kg；Fe-Nb合金与Fe-V合金加完后保持时间≥10分钟后进行倒渣，然后进入VD炉；
S15、VD炉中，喂Al使Al≤0.02％；加Ca线、硅钡钙和Re，Ca线的加入量按按钢液重量4.5米/吨加入，硅钡钙的加入量按钢液重量1.2Kg/吨加入，Re的加入量按钢液重量0.8Kg/吨加入，直通氩气搅拌均匀，然后抽真空；
S16、VD炉抽真空极限真空≤67MPa，时间≥12分钟；破空后加入Cr-N，Cr-N的加入量按钢液重量7Kg/吨加入；送电熔化的同时，加入硅钡钙，硅钡钙的加入量按钢液重量0.4Kg/吨加入，维持还原气氛，取样检测N含量，N含量合格，吊包温度为1585℃-1590℃；
S17、浇注工序：作好钢锭模的清洁工作，确保浇注系统清洁、干燥，控制注温为1550℃，得到钢锭；
S2、锻造
S21、钢锭加热炉分两段加热，第一段为650℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.6min；第二段为1220℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.6min；然后进行变向锻造：
第一序：鐓粗、拔长；然后回炉加热至1220℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.6min，然后进行
第二序：改变方向镦粗，拔长到需要尺寸；
第三序：继续改变方向镦粗，拔长到需要尺寸；
第四序：拔长制坯到工艺规定的尺寸，得到锻件；
控制锻造比≥5，始锻温度1220℃，终锻温度950℃，锻后空冷温度800℃；
S22、锻后立即将锻件装入加热炉中进行锻后热处理，将锻件装入到加热、保温温度1080℃炉中进行正火，保温时间按锻件的最大厚度1min/mm进行保温；正火出炉后空冷至≤539℃后，装入回火炉，将锻件装入到加热、保温温度770℃炉中进行回火，保温时间按锻件的最大厚度2.5min/mm进行保温，然后出炉空冷；
S3、粗加工
S3.1、按照阀体粗加工图加工到尺，得到阀体；
S3.2、按ASME第Ⅲ卷NB-2542标准将阀体进行超声波探伤，超声波探伤合格后，进入热处理步骤；
S4、热处理
S41、细化晶粒热处理
①升温至520℃，并在520℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度1min/mm进行保温；
②升温至980℃，并在980℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度2min/mm进行保温，且保温时间≥8h；
③按降温速率≤15℃/h，阀体随炉冷却至420℃，然后进行空冷至常温；
S42、调质热处理
①升温至720℃，并在720℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度0.5min/mm进行保温；
②升温至1080℃，并在1080℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度1min/mm进行保温，且保温时间≥4h；
③通过水冷使阀体快速冷却到≤93℃；
④按升温至770℃，并在770℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度2.5min/mm进行保温，且保温时间≥6h；
⑤将阀体的空冷至常温，得到阀体成品。
实施例4：
按重量百分比包括下述化学元素：C 0.11％，Si 0.3％，Mn 0.5％，S≤0.005％，P≤0.012％，Cr 9％，V 0.2％，Mo 1％，N 0.04％，Nb 0.09％，Ni≤0.15％，Al≤0.01％，Ti≤0.01％，Zr≤0.01％，Cu≤0.10％，Sn≤0.010％，As≤0.012％，Sb≤0.003％，余量为Fe。
其制备方法同实施例1。
实施例5：
按重量百分比包括下述化学元素：C 0.09％，Si 0.4％，Mn 0.4％，S≤0.005％，P≤0.015％，Cr 8.5％，V 0.22％，Mo 0.9％，N 0.06％，Nb 0.07％，Ni≤0.20％，Al≤0.015％，Ti≤0.01％，Zr≤0.01％，Cu≤0.10％，Sn≤0.010％，As≤0.012％，Sb≤0.003％，余量为Fe。
其制备方法同实施例1。
二、实验例
1、检测实施例1-5中制备的阀体的化学成分，结果如下表1所示：
表1阀体化学成分表(重量百分比含量，余量为Fe)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
C 0.115 0.1 0.098 0.105 0.115
Si 0.26 0.275 0.27 0.24 0.25
Mn 0.51 0.505 0.51 0.50 0.51
S 0.003 0.012 0.007 0.005 0.004
P 0.010 0.009 0.009 0.010 0.011
Ni 0.10 0.10 0.10 0.08 0.12
Cr 8.50 8.52 8.60 8.47 8.60
Mo 1.00 0.97 0.98 0.99 0.96
V 0.22 0.21 0.22 0.22 0.22
N 0.0476 0.0512 0.0505 0.0497 0.0596
Nb 0.08 0.077 0.078 0.087 0.085
Al 0.01 0.005 0.009 0.01 0.007
Ti 0.006 0.0045 0.005 0.005 0.004
Zr 0.005 0.005 0.004 0.005 0.005
Cu 0.05 0.06 0.06 0.06 0.06
Sn 0.0027 0.0035 0.0034 0.0044 0.0048
As 0.0048 0.01 0.0054 0.0055 0.0038
Sb 0.0055 0.0078 0 0 0
2、将实施例1-5中制备的阀体进行力学性能检测、冲击试验、非金属夹杂物检验和δ-铁素体含量检测
(1)检测标准或检测方法
①力学性能检测和冲击试验均采用ASTM A370-2015钢制品力学性能试验的标准试验方法。
②按标准ASTM E45-2018-18a中的A法检验非金属夹杂物，各类非金属夹杂物(粗系和细系)应分别不大于1.5级。
③δ-铁素体含量取10个试样的平均值应不超过1％，最严重视场不超过3％。
(2)检测结果，如下表2、表3、表4和表5所示：
表2调质热处理后力学性能检测结果
Figure BDA0003624044500000161
表3调质热处理后冲击试验验收值
Figure BDA0003624044500000162
表4非金属夹杂物的检测结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
A类(硫化物类)细系 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
A类(硫化物类)粗系 0 0 0 0 0
B类(氧化物类)细系 1 1 1 1 1
B类(氧化物类)粗系 1 1 1 1 1
C类(硅酸盐类)细系 0 0 0 0 0
C类(硅酸盐类)粗系 0 0 0 0 0
D类(环状氧化物类)细系 1 1 1 1 1
D类(环状氧化物类)粗系 0.5 1 0.5 0.5 0.5
表5调质热处理后δ-铁素体含量的检测结果
检测结果
实施例1 视场未见
实施例2 视场未见
实施例3 视场未见
实施例4 视场未见
实施例5 视场未见
由表2-表5可知，本发明制备的SA182F91阀体能满足600MW示范快堆工程要求的0℃冲击试验、高于设计温度的高温拉伸检测以及铁素体含量的检测，符合《600示范快堆工程主蒸汽系统阀门所有锻件技术条件》的要求。
3、将实施例1-5中制备的阀体模拟焊后热处理，然后检测其力学性能、进行冲击试验、非金属夹杂物检验和δ-铁素体含量检测。
模拟焊后热处理依据《核级F91锻件采购技术条件》规定和下述模拟焊后热处理工艺进行，模拟焊后热处理工艺具体为：升温至760℃，并在760℃进行保温处理，保温时间按阀体的有效厚度5min/mm进行保温；随后随炉冷却；升温和冷却速率:当阀体的有效厚度S≤25mm时，不超过220℃/h；当S>25mm时，不超过220/S×25℃/h。
(1)检测标准或检测方法
①力学性能检测和冲击试验均采用ASTM A370-2015钢制品力学性能试验的标准试验方法。
②按标准ASTM E45-2018-18a中的A法检验非金属夹杂物，各类非金属夹杂物(粗系和细系)应分别不大于1.5级。
③δ-铁素体含量取10个试样的平均值应不超过1％，最严重视场不超过3％。
(2)检测结果，如下表6、表7、表8和表9所示：
表6模拟焊后热处理后力学性能检测结果
Figure BDA0003624044500000181
表7模拟焊后热处理后冲击试验验收值
Figure BDA0003624044500000182
表8模拟焊后热处理后非金属夹杂物的检测结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
A类(硫化物类)细系 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
A类(硫化物类)粗系 0 0 0 0 0
B类(氧化物类)细系 1 1 1 1 1
B类(氧化物类)粗系 1 1 1 1 1
C类(硅酸盐类)细系 0 0 0 0 0
C类(硅酸盐类)粗系 0 0 0 0 0
D类(环状氧化物类)细系 1 1 1 1 1
D类(环状氧化物类)粗系 0.5 1 0.5 0.5 0.5
表9模拟焊后热处理后δ-铁素体含量的检测结果
检测结果
实施例1 视场未见
实施例2 视场未见
实施例3 视场未见
实施例4 视场未见
实施例5 视场未见
由表6-表9可知，本发明制备的SA182F91阀体能满足模拟焊后热处理后母材试样的力学性能检测、高于设计温度的高温拉伸检测以及铁素体含量的检测，符合《600示范快堆工程主蒸汽系统阀门所有锻件技术条件》的要求。

Claims (6)

1.一种核电SA182F91阀体，其特征在于，其按重量百分比包括下述化学元素：C 0.08%-0.12%，Si 0.2%-0.5%，Mn 0.3%-0.6%，S≤0.005%，P≤0.015%，Cr 8%-9.5%，V 0.18%-0.25%，Mo 0.85%-1.05%，N 0.03%-0.07%，Nb 0.06%-0.1%，Ni≤0.2%，Al≤0.02%，Ti≤0.01%，Zr≤0.01%，Cu≤0.1%，Sn≤0.01%，As≤0.012%，Sb≤0.003%，余量为Fe；
且，C和N的总重量百分比≥0.12%，N元素和Al元素的重量比≥4。
2.根据权利要求1所述的核电SA182F91阀体，其特征在于，各化学元素的重量百分比分别为：C 0.09%-0.11%，Si 0.3%-0.4%，Mn 0.4%-0.5%，S≤0.005%，P≤0.015%，Cr 8.5%-9%，V0.2%-0.22%，Mo 0.9%-1%，N 0.04%-0.06%，Nb 0.07%-0.09%，Ni≤0.20%，Al≤0.02%， Ti≤0.01%，Zr≤0.01%，Cu≤0.10%，Sn≤0.010%，As≤0.012%，Sb≤0.003%，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的核电SA182F91阀体，其特征在于，各化学元素的重量百分比分别为：C 0.1%，Si 0.35%，Mn 0.45%，S≤0.005%，P≤0.015%，Cr 9%，V 0.21%，Mo 0.95%，N0.05%，Nb 0.08%，Ni≤0.2%，Al≤0.02%，Ti≤0.01%，Zr≤0.01%，Cu≤0.1%，Sn≤0.01%，As≤0.012%，Sb≤0.003%，余量为Fe。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的核电SA182F91阀体，其特征在于，所述As、Sn、Sb和Pb的重量百分比之和≤0.020%。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的核电SA182F91阀体的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、冶炼
S11、按化学元素的重量百分比进行配料；所述配料中包括铁合金，配料后将铁合金进行高温烘烤预处理；
S12、EF炉垫石灰，按25吨钢液，石灰的加入量为580-620Kg，原料中的Fe-Mo合金装入炉料中、上部位，化清1560℃时取样；采用氧化法进行冶炼，控制温度≥1560℃，脱碳量C≥0.25%,终点碳控制在0.03%-0.05%，P≤0.005%，扒渣，出钢后钢包倒净氧化渣；
S13、出钢前LF炉将电极端部锯掉防止掉电极块；
S14、LF炉加烘烤石灰、帽渣、精炼渣；按25吨钢液，石灰的加入量为340-360Kg，帽渣的加入量为90-110Kg，精炼渣的加入量为190-210Kg；送电后注意观察炉内情况，发现渣发立即停电；当温度第一次≥1560℃时倒入铬铁；当温度第二次≥1560℃时加入Fe-Nb合金和Fe-V合金，且在Fe-Nb合金和Fe-V合金是在白渣下加入；用Al粉和Ca-Si粉扩散脱氧，首次加入Al粉和Ca-Si粉时，按25吨钢液，Al粉的加入量为4.5-5.5kg，Ca-Si粉的加入量为14-16kg，保持白渣精炼的时间≥30分钟，保持白渣精炼时持续补加Ca-Si粉2-3次以维持强烈还原气氛，按25吨钢液，Ca-Si粉每次的补加量为5-10kg；Fe-Nb合金与Fe-V合金加完后保持时间≥10分钟后进行倒渣，然后进入VD炉；
S15、VD炉中，喂Al使Al≤0.02%；加Ca线、硅钡钙和Re，Ca线的加入量按按钢液重量4.5-5.5米/吨加入，硅钡钙的加入量按钢液重量0.8-1.2Kg/吨加入，Re的加入量按钢液重量0.8-1.2Kg/吨加入，直通氩气搅拌均匀，然后抽真空；
S16、VD炉抽真空极限真空≤67MPa，时间≥12分钟；破空后加入Cr-N，Cr-N 的加入量按钢液重量7-9Kg/吨加入；送电熔化的同时，加入硅钡钙，硅钡钙的加入量按钢液重量0.4-0.6Kg/吨加入，维持还原气氛，取样检测N含量，N含量合格，吊包温度为1585℃-1590℃；
S17、浇注工序：作好钢锭模的清洁工作，确保浇注系统清洁、干燥，控制好注温为1550-1570℃，得到钢锭；
S2、锻造
S21、钢锭加热炉分两段加热，第一段为≤650℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.6-0.8min；第二段为1200±20℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.6-0.8min；然后进行变向锻造：
第一序：鐓粗、拔长；然后回炉加热至1180-1220℃，保温时间为按钢锭的最大厚度，每毫米保温0.6-0.8min；
第二序：改变方向镦粗，拔长到需要尺寸；
第三序：继续改变方向镦粗，拔长到需要尺寸；
第四序：拔长制坯到工艺规定的尺寸，得到锻件；
控制锻造比≥5，始锻温度1180-1220℃，终锻温度≥950℃，锻后空冷温度≥800℃；
S22、锻后立即将锻件装入加热炉中进行锻后热处理，将锻件装入到加热、保温温度1060℃-1080℃炉中进行正火，保温时间按锻件的最大厚度1-2min/mm进行保温；正火出炉后空冷至≤539℃后，装入回火炉，将锻件装入到加热、保温温度750℃-770℃炉中进行回火，保温时间按锻件的最大厚度2.5-3.5min/mm进行保温，然后出炉空冷；
S3、粗加工
S3.1、按照阀体粗加工图加工到尺，得到阀体；
S3.2、按ASME第Ⅲ卷NB-2542标准将阀体进行超声波探伤，超声波探伤合格后，进入热处理步骤；
S4、热处理
S41、细化晶粒热处理
①升温至480-520℃，并在480-520℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度0.5-1.5min/mm进行保温；
②升温至960-980℃，并在960-980℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度2-3min/mm进行保温，且保温时间≥8h；
③按降温速率≤15℃/h，阀体随炉冷却至380-420℃，然后进行空冷至常温；
S42、调质热处理
①升温至680-720℃，并在680-720℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度0.5-1.5min/mm进行保温；
②升温至1060-1080℃，并在1060-1080℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度1-2min/mm进行保温，且保温时间≥4h；
③通过水冷使阀体快速冷却到≤93℃；
④按升温至750-770℃，并在750-770℃进行阀体的保温处理，保温时间按阀体的最大厚度2.5-3.5min/mm进行保温，且保温时间≥6h；
⑤将阀体的空冷至常温，得到阀体成品。
6.根据权利要求5所述的核电SA182F91阀体的制备方法，其特征在于，所述步骤S11中，所述高温烘烤预处理是将铁合金放入烘烤炉加热到750℃，并在温度为730-780℃保温至少6h。
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