RU2802046C1 - Способ производства двухслойных труб большого диаметра для главного циркуляционного трубопровода аэс - Google Patents
Способ производства двухслойных труб большого диаметра для главного циркуляционного трубопровода аэс Download PDFInfo
- Publication number
- RU2802046C1 RU2802046C1 RU2022120698A RU2022120698A RU2802046C1 RU 2802046 C1 RU2802046 C1 RU 2802046C1 RU 2022120698 A RU2022120698 A RU 2022120698A RU 2022120698 A RU2022120698 A RU 2022120698A RU 2802046 C1 RU2802046 C1 RU 2802046C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- steel
- pipes
- mold
- steel grade
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области металлургии. Способ производства двухслойных труб большого диаметра для прямых участков главного циркуляционного трубопровода АЭС с наружным диаметром 990 мм и внутренним диаметром 850 мм и длиной в пределах 4500-8150 мм из стали 10ГН2МФА с наплавленным на их внутренней поверхности слоем толщиной 5 мм из стали 08Х18Н10Т, в условиях непрерывного режима изготовления, включающего изготовление передельной двухслойной центробежнолитой заготовки размером 1090×800×2800 мм и ее последующую обработку. Наружный слой формируют в изложнице, вращающейся с частотой 460 об/мин, покрытой изнутри 2 мм слоем антипригарной краски, заливкой 7740 кг стали при 1560-1580°С со скоростью 70 кг/с. Затем вводят флюс слоем 4 мм, а при достижении поверхностью металла 1420±20°С, заливают второй слой из стали 08Х18Н10Т массой 1720 кг при 1570-1590°С со скоростью 85 кг/с. Одновременно с началом заливки второй стали повышают частоту вращения изложницы до 505 об/мин. По окончанию затвердевания заготовку извлекают из изложницы и направляют на ковку гидравлическим прессом с четырехбойковым ковочным устройством с последующей протяжкой. Обеспечивается повышение качества сваривания двухслойных труб. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.
Description
Изобретение относится к металлургическому производству и может быть использовано в отраслях химического и машиностроительного комплексов для изготовления сосудов, эксплуатируемых в агрессивных средах и при высоких давлениях и температурах. Предлагаемый способ производства двухслойных труб большого диаметра предназначен для оборудования прямых участков главного циркуляционного трубопровода (ГЦТ) АЭС с наружным диаметром 990 мм и внутренним диаметром 850 мм и длиной в пределах 4500-8150 мм, соединяющего реактор атомной станции с парогенератором и насосами, в которых происходит циркуляция теплоносителя, охлаждающего активную зону, а так же передача тепла на парогенераторы при температуре воды 350°С и давлении 17,6 МПа, в связи с чем возникает необходимость в защите внутренней поверхности упомянутых труб от коррозионного воздействия теплоносителя путем нанесения плакирующего слоя толщиной 5 мм из нержавеющей стали марки 08Х18Н10Т, т.е. в производстве труб ГЦТ в двухслойном исполнении.
Известен способ изготовления двухслойных труб ГЦТ для АЭС, включающий использование двух различных технологических процессов, связанных с отдельным получением трубной заготовки (несущего слоя) из стали марки 10ГН2МФА путем ковки из слитка с последующей термообработкой и механообработкой, а затем использованием второго технологического процесса, связанного с наплавкой коррозионностойкого покрытия из стали марки 08Х18Н10Т на внутреннюю поверхность несущего слоя трубы [1].
Указанный способ позволяет получать трубы ГЦТ с прочным соединением двух разнородных металлов, однако его недостатком является прерывность процесса соединения двух металлов с применением различного оборудования, а так же сложность его изготовления с использованием двух различных высокозатратных энергоемких технологических процессов - ковки слитка с учетом его осадки, прошивки и раскатки, а так же процесса наплавки антикоррозионного слоя из нержавеющей стали путем сварки на внутреннюю поверхность трубы, что намного удорожает и усложняет их производство.
Известен способ изготовления труб ГЦТ для АЭС методом центробежного литья только из одного коррозионностойкого материала 08Х18Н10Т для блоков мощностью 900 МВт, используемый компанией EDF (Франция) [2].
Недостатком указанного способа изготовления труб ГЦТ для АЭС является их высокая стоимость из-за использования только одной нержавеющей стали для производства труб.
Известен способ центробежного литья крупногабаритных двухслойных трубных заготовок [3], который предусматривает их изготовление с наружным слоем из перлитной стали марки 10ГН2МФА, формирование которого происходит во вращаемой изложнице с последующей заливкой плакирующего слоя из аустенитной стали марки 08Х18Н10Т при температуре на 30-50°С выше температуры его ликвидуса, при этом во время заливки наружного слоя металла на его струю подают механическую смесь железного порошка и синтетического флюса в количестве соответственно 0,6-0,8% и 0,75-0,85% от его массы, а при заливке металла плакирующего слоя на его струю подают порошкообразный силикокальций в количестве 0,20-0,35% от его массы.
Способ позволяет осуществлять непрерывный процесс соединения двух различных по хим. составу сплавов с прочным соединением в граничной области, однако недостатком является отсутствие промышленных подтверждений его использования.
Наиболее близким к заявленному изобретению является способ производства двухслойных труб размером 351×36 мм для АЭС с наружным слоем из стали марки 10ГН2МФА и внутренним плакирующим слоем из стали марки 08Х18Н10Т, который включает изготовление слитков-заготовок ЭШП размером 640×1750 мм с последующим нагревом до температуры 1230-1250°С и дальнейшей прошивкой на стане поперечно-винтовой прокатки в гильзы размером 670×465×2830 мм, которые прокатывают на пилигримовом стане с подкладными углеродистыми кольцами в передельные трубы размером 590×85×3900 мм, у которых удаляют не обкатаные пилигримовые головки и затравочные концы, торцуют, растачивают и обтачивают в рубашки-заготовки размером 580±1,0×74,5±1,0×3300 мм, а затем на внутреннюю поверхность рубашек-заготовок наплавляют электросваркой слой стали марки 08Х18Н10Т толщиной 25±1,0 мм и растачивают в биметаллические заготовки размером 580±1,0×430±1,0×95±1,0×3300 мм.
Заготовки нагревают до температуры 1250-1260°С, продувают и прокатывают на пилигримовом стане в передельные горячекатаные трубы размером 426×40×8500 мм, а затем перекатывают их на стане ХПТ450 в товарные холоднокатаные биметаллические трубы размером 351×36×11000 мм с толщиной плакирующего слоя 7±2 мм из стали марки 08Х18Н10Т [4].
Несмотря на использование упомянутого способа изготовления двухслойных труб для АЭС с малыми размерами, основная схема такой технологии вполне применима для изготовления двухслойных труб ГЦТ.
Недостатком указанного способа является чрезмерное усложнение технологического процесса, отличающегося прерывистыми операциями и сменой оборудования, как например проведение наплавки нержавеющего слоя путем электросварки на внутреннюю поверхность литой трубы, полученной на отдельном устройстве энергоемким методом ЭШП.
Технический результат предлагаемого изобретения состоит в устранении указанных недостатков прототипа и упомянутых изобретений, а именно в создании непрерывного процесса производства двухслойных труб ГЦТ с повышенным качеством сваривания двух разнородных металлов этих труб, а так же в снижении трудоемкости их изготовления.
Технический результат предлагаемого изобретения достигается за счет использования предварительно изготовленной центробежнолитой полой двухслойной заготовки с наружным слоем из стали марки 10ГН2МФА и внутренним слоем из стали марки 08Х18Н10Т с граничным диаметром между ними 860 мм и размерами 1090×800×2800 мм, подвергаемой прессованию на четырехбойковом ковочном блоке до требуемой длины в пределах 4500-8150 мм, при этом формирование наружного слоя центробежнолитой заготовки осуществляют в изложнице, покрытой изнутри слоем антипригарной цирконо-бентонитовой краски толщиной 2 мм с содержанием мас., %: цирконовый порошок - 65, бентонит - 5, пенообразователь - 0,25, вода - остальное; вращающейся с частотой 460 об/мин, путем заливки стали марки 10ГН2МФА массой 7740 кг при температуре 1560-1580°С со скоростью 70 кг/с, включении водяного спрейерного охлаждения внешней поверхности изложницы с расходом 3 м3/ч и последующем вводе легкоплавкого флюса на внутреннюю поверхность жидкой стали слоем толщиной 4 мм, имеющего температуру плавления 800°С, содержащего, мас, %: CaF2 - 35, СаО - 20, Na2O - 20, SiO2 - 10, NaF - 10, B2O3 - 5; а при достижении внутренней поверхностью жидкой стали температуры 1420±20°С, производят заливку второго слоя центробежнолитой заготовки из стали марки 08Х18Н10Т массой 1720 кг при температуре 1570-1590°С со скоростью 85 кг/с, при этом одновременно с началом заливки второго слоя стали повышают частоту вращения изложницы до 505 об/мин, а после окончания затвердевания двухслойной трубной заготовки и прекращения вращения изложницы, двухслойную трубную заготовку извлекают из изложницы и направляют на ковку гидравлическим прессом с четырехбойковым ковочным устройством с последующей протяжкой, осуществляемой при температуре 1190-1210°C с равномерной величиной обжатия и коэффициентом вытяжки μ=0,9 на оправке с конической геометрией поверхности, облегчающей съем заготовки, с получением трубы длиной 4500-8150 мм, которую подвергают последующей термической обработке по режиму:
- нагрев труб в печи при 910-920°С, выдержка 7 часов, охлаждение на воздухе;
- нагрев труб в печи при 910-920°С, выдержка 4 часа, охлаждение в воде;
- нагрев труб в печи при 660-670°С, выдержка 10 часов, охлаждение на воздухе;
а так же механической обработке, с чистотой поверхности труб Rz=20 мкм на внешней поверхности и Rz=40 мкм на внутренней поверхности, с получением двухслойной трубы с наружным диаметром 990 мм и внутренним диаметром 850 мм с внутренним плакирующим слоем толщиной 5±0,8 мм из нержавеющей стали марки 08X18H10T.
Пример осуществления способа производства двухслойных труб большого диаметра для главного циркуляционного трубопровода АЭС.
Перед заливкой стали во вращаемую изложницу, предварительно подогретую до 190-200°С, производят покраску ее внутренней поверхности антипригарной цирконо-бентонитовой краской толщиной слоя 2 мм с помощью покрасочного устройства в виде трубы с распылительной форсункой на ее конце, совершающего возвратно-поступательные движения по длине изложницы, вращаемой с частотой 460 об/мин.
Следующий этап состоит в заливке наружного слоя трубы из стали марки 10ГН2МФА с помощью подогретого раздаточного ковша, наполненного жидкой сталью из печи, массой 7740 кг при температуре заливки 1560-1580°С со скоростью заливки 70 кг/с с одновременным включением водяного спрейерного охлаждения с расходом 3м3/ч внешней поверхности изложницы и подачей легкоплавкого флюса на внутреннюю поверхность жидкой стали слоем толщиной 4 мм, а при достижении внутренней поверхностью жидкой стали температуры 1420±20°С производят заливку второго слоя центробежнолитой заготовки из стали марки 08Х18Н10Т массой 1720 кг при температуре 1570-1590°С со скоростью 85 кг/с, при этом перед заливкой второго слоя стали повышают частоту вращения изложницы до 505 об/мин для повышения давления заливаемой стали, способствующего улучшению диффузионного сваривания двух разнородных по химическому составу сплавов.
После окончания затвердевания стали в изложнице через 50 минут от начала заливки, отключают спрейерное охлаждение изложницы и производят ее остановку.
После извлечения двухслойной трубной заготовки из изложницы ее направляют на ковку гидравлическим прессом с четырехбойковым ковочным устройством с последующей протяжкой, осуществляемой при температуре 1190-1210°C с равномерной величиной обжатия и коэффициентом вытяжки μ=0,9 на оправке с конической геометрией поверхности, облегчающей съем заготовки, а после термической и механической обработки получают двухслойные трубы с наружным диаметром 990 мм и внутренним диаметром 850 мм, и длиной в пределах 4500-8150 мм с внутренним плакирующим слоем толщиной 5±0,8 мм из нержавеющей стали марки 08Х18Н10Т.
Контроль физико-механических свойств стали и прочности соединения двух разнородных слоев показал соответствие требованиям технических условий, в том числе при испытаниях образцов на срез и изгиб, а так же с использованием УЗК и цветной дефектоскопии. Трудоемкость изготовления двухслойных труб ГЦТ по предлагаемому способу оказалась в 2-2,5 раза ниже по сравнению с прототипом.
Claims (10)
1. Способ производства двухслойных труб большого диаметра для прямых участков главного циркуляционного трубопровода АЭС с наружным диаметром 990 мм, внутренним диаметром 850 мм и длиной в пределах 4500-8150 мм, включающий изготовление горячедеформированной трубы из стали марки 10ГН2МФА с наплавленным на ее внутреннюю поверхность слоем толщиной 5 мм из нержавеющей стали марки 08Х18Н10Т, отличающийся тем, что упомянутую трубу получают в условиях непрерывного режима изготовления, включающего получение передельной двухслойной центробежнолитой заготовки размером 1090×800×2800 мм и ее последующее прессование, при этом формирование наружного слоя центробежнолитой заготовки осуществляют в изложнице, покрытой изнутри слоем антипригарной цирконо-бентонитовой краски толщиной 2 мм, вращающейся с частотой 460 об/мин, путем заливки стали марки 10ГН2МФА массой 7740 кг при температуре 1560-1580°С со скоростью 70 кг/с, включении водяного спрейерного охлаждения внешней поверхности изложницы с расходом 3 м3/ч и последующем вводе легкоплавкого флюса на внутреннюю поверхность жидкой стали слоем толщиной 4 мм, а при достижении внутренней поверхностью жидкой стали температуры 1420±20°С, производят заливку второго слоя центробежнолитой заготовки из стали марки 08Х18Н10Т массой 1720 кг при температуре 1570-1590°С со скоростью 85 кг/с, при этом одновременно с началом заливки второго слоя стали повышают частоту вращения изложницы до 505 об/мин, а после окончания затвердевания двухслойной трубной заготовки и прекращения вращения изложницы, двухслойную трубную заготовку извлекают из изложницы и направляют на ковку гидравлическим прессом с четырехбойковым ковочным устройством с последующей протяжкой, осуществляемой при температуре 1190-1210°С с равномерной величиной обжатия и коэффициентом вытяжки μ=0,9 на оправке с конической геометрией поверхности, облегчающей съем заготовки, с получением трубы длиной 4500-8150 мм, которую подвергают последующей термической и механической обработке с получением двухслойной трубы с наружным диаметром 990 мм и внутренним диаметром 850 мм с внутренним плакирующим слоем толщиной 5±0,8 мм из нержавеющей стали марки 08Х18Н10Т.
2 Способ по п. 1, отличающийся тем, что для вращающейся изложницы используют антипригарную цирконо-бентонитовую краску, содержащую, мас. %:
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на внутреннюю поверхность наружного слоя центробежнолитой трубной заготовки наносят флюс, имеющий температуру плавления 800°С, содержащий, мас. %:
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что последующую термическую обработку двухслойных труб производят по режиму:
- нагрев труб в печи при 910-920°С, выдержка 7 часов, охлаждение на воздухе;
- нагрев труб в печи при 910-920°С, выдержка 4 часа, охлаждение в воде;
- нагрев труб в печи при 660-670°С, выдержка 10 часов, охлаждение на воздухе.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что чистота поверхности труб после последующей механической обработки составляет Rz=20 мкм на внешней поверхности и Rz=40 мкм на внутренней поверхности.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2802046C1 true RU2802046C1 (ru) | 2023-08-22 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3670800A (en) * | 1968-06-12 | 1972-06-20 | United States Pipe Foundry | Casting process for rolls |
SU530737A1 (ru) * | 1975-05-26 | 1976-10-05 | Институт Проблем Литья Ан Украинской Сср | Способ центробежного лить под жидким флюсом |
US4117877A (en) * | 1977-11-22 | 1978-10-03 | Kabushiki Kaisha Yodogawaseikosho | Method of manufacturing large-sized centrifugally cast composite roll and device for disposing lower side pouring sprue runner used in the method |
RU2133160C1 (ru) * | 1998-04-16 | 1999-07-20 | АООТ "Челябинский трубопрокатный завод" | Способ производства биметаллических труб |
RU2391181C1 (ru) * | 2009-03-17 | 2010-06-10 | Александр Павлович Лях | Способ центробежной отливки толстостенных стальных заготовок |
EP1832665B1 (en) * | 2004-09-13 | 2013-04-10 | Hitachi Metals, Ltd. | Centrifugally cast external layer for rolling roll and method for manufacture thereof |
RU2545933C2 (ru) * | 2013-06-25 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" | СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 351×36 мм ДЛЯ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ИЗ СТАЛИ МАРКИ 10ГН2МФА С ВНУТРЕННИМ ПЛАКИРУЮЩИМ СЛОЕМ ИЗ СТАЛИ 08Х18Н10Т |
RU2727369C1 (ru) * | 2019-12-30 | 2020-07-21 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Способ однонаправленного и ускоренного затвердевания крупногабаритных толстостенных центробежно-литых стальных заготовок |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3670800A (en) * | 1968-06-12 | 1972-06-20 | United States Pipe Foundry | Casting process for rolls |
SU530737A1 (ru) * | 1975-05-26 | 1976-10-05 | Институт Проблем Литья Ан Украинской Сср | Способ центробежного лить под жидким флюсом |
US4117877A (en) * | 1977-11-22 | 1978-10-03 | Kabushiki Kaisha Yodogawaseikosho | Method of manufacturing large-sized centrifugally cast composite roll and device for disposing lower side pouring sprue runner used in the method |
RU2133160C1 (ru) * | 1998-04-16 | 1999-07-20 | АООТ "Челябинский трубопрокатный завод" | Способ производства биметаллических труб |
EP1832665B1 (en) * | 2004-09-13 | 2013-04-10 | Hitachi Metals, Ltd. | Centrifugally cast external layer for rolling roll and method for manufacture thereof |
RU2391181C1 (ru) * | 2009-03-17 | 2010-06-10 | Александр Павлович Лях | Способ центробежной отливки толстостенных стальных заготовок |
RU2545933C2 (ru) * | 2013-06-25 | 2015-04-10 | Открытое акционерное общество "Челябинский трубопрокатный завод" | СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ РАЗМЕРОМ 351×36 мм ДЛЯ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ИЗ СТАЛИ МАРКИ 10ГН2МФА С ВНУТРЕННИМ ПЛАКИРУЮЩИМ СЛОЕМ ИЗ СТАЛИ 08Х18Н10Т |
RU2727369C1 (ru) * | 2019-12-30 | 2020-07-21 | Открытое Акционерное Общество "Тяжпрессмаш" | Способ однонаправленного и ускоренного затвердевания крупногабаритных толстостенных центробежно-литых стальных заготовок |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101101077B (zh) | 不锈钢双金属复合管及其制造方法 | |
CN102527956A (zh) | P91 钢连铸圆管坯及其生产工艺 | |
RU2425739C1 (ru) | Способ получения цилиндрических композиционных изделий с внутренними полостями сваркой взрывом | |
CN101091984A (zh) | 不锈钢管的制造方法 | |
CN102689161A (zh) | 7075铝合金异截面大型环件的液态模锻轧制复合成形方法 | |
CN107030113B (zh) | 大直径钢管连铸连轧生产方法、复合钢管连铸连轧生产方法、复合钢板连铸连轧生产方法 | |
US3259975A (en) | Tube manufacture | |
CN105695886A (zh) | 一种常压冶金两步制造高氮不锈钢钢板的方法 | |
CN106480449A (zh) | 一种激光制造大型型材万能轧机水平辊的方法 | |
RU2802046C1 (ru) | Способ производства двухслойных труб большого диаметра для главного циркуляционного трубопровода аэс | |
CN113877961A (zh) | 一种不锈钢复合钢筋及其制备方法 | |
CN112139237A (zh) | 一种金属复合长材的制造方法及金属复合长材 | |
RU2710484C1 (ru) | Способ производства бесшовного баллона высокого давления из нержавеющей стали | |
EP3833496A1 (en) | Method for the manufacture multimaterial roll and the multimaterial roll | |
CN102728652A (zh) | 一种外层低碳钢内层轴承钢的双金属无缝钢管的制造方法 | |
CN101623748A (zh) | 一种水冷型管模的制造方法 | |
RU2714355C1 (ru) | Способ производства бесшовных труб большого диаметра из конструкционных сталей | |
RU2338623C1 (ru) | Способ центробежной отливки массивных биметаллических валков со сплошным сечением | |
CN110773713B (zh) | 一种离心铸造制备复合金属板的方法 | |
CN102689155A (zh) | 铝合金异截面大型环件的液态模锻轧制复合成形方法 | |
CN110756587B (zh) | 一种采用离心铸造制备金属板的方法 | |
JP2002361304A (ja) | 丸ビレットを用いた継目無鋼管の製造方法 | |
CN110129792B (zh) | 全液态搅拌与半固态搅拌涂覆法制备复合管/涂层的方法及装置 | |
RU2722844C1 (ru) | Способ производства литой многослойной заготовки | |
US1537041A (en) | Method for manufacturing hollow bodies of steel alloys, or other metals |