本发明专利技术公开了一种核电用压力容器一体化封头、其封头板坯及锻造成型方法。核电用压力容器一体化封头，在封头主体上的人孔座和管孔座，封头主体呈球冠结构，人孔座及管孔座和封头主体锻为一整体，人孔和管孔的孔中心线相交于封头主体所在球的球心处。封头板坯的板坯主体呈圆板状结构，其一面设有两个人孔圆台和两个管孔圆台，另一面为大锥角圆台面。其锻造型方法包括以下步骤：钢锭加热；锻坯下料；锻坯镦拔；模锻成型；板坯热处理；板坯粗加工；封头成型；封头冲孔；锻件热处理；锻件机加工；性能热处理；成品加工。本发明专利技术不仅实现了蒸汽发生器封头的一体化成型，而且锻件组织均匀密实、金属流线完整、锻件纤维组织和外形更趋一致。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种核电设备用大型结构件，尤其涉及核电蒸汽发生器等压力容器用封头、封头板坯及其锻造成型方法。
技术介绍
核电由于资源消耗少、环境影响小和供应能力强等优点，成为与火电、水电并称的世界三大电力供应支柱。核电不会像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，核能发电不会造成空气污染；核能发电所用的核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。因此核电是一种清洁、安全的能源，且核电的环境影响小。以压水堆为热源的核电站主要由核岛和常规岛组成，压水堆核电站核岛的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯，因此核蒸汽发生器是核电站最为关键的主要设备，蒸汽发生器与反应堆压力容器相连，不仅直接影响电站的功率与效率，而且在进行热量交换时，还起着阻隔放射性载热剂的作用，对核电站安全至关重要，其材料和制造的高技术含量均为当代制造业之最。核电蒸汽发生器封头是蒸汽发生器中承担压差最大的部件，起到密封和隔离一、二回路冷却剂的作用，也是一回路侧冷却剂流过管束前或后的汇集腔室，它包含了冷却剂入口管孔、冷却剂出口管孔和两个人孔。故蒸汽发生器封头是在半球冠状的封头主体上设有两个管孔座和两个人孔座；其板坯展开直径可达7—8米，单个成品部件重量均在数十吨以上，属于超大型板块状构件，锻造难度非常大，而要在如此大尺寸的球冠上再一次性整体锻造成型出符合尺寸要求和位置要求的管孔座和人孔座更是难以实现。因此现有封头是将封头本体与人孔座和管孔座通过焊接的方法进行拼接制造的，尽管随着材料科学的发展，焊接材料的性能得到了很大的提高，焊接新工艺也层出不穷，但封头主体与人孔座和接管孔座之间通过焊接而拼接的结构总是不能形成完整的金属流线，由于核电蒸汽发生器长期处于高温高压的恶劣运行环境中，且承受交变荷载和管道涡流所形成的压力突变，极易引起应力分布不匀和应力集中，容易产生疲劳、蠕变和损坏。而且这样球冠体和管嘴分开焊接制造的方法，焊接工艺十分复杂、焊接周期长，复杂应力区质量稳定性差，直接造成成品率低，制造成本大幅上升。因此蒸汽发生器封头采取整体锻造工艺虽在制造上具有极大的难度，但对其保证锻件组织性能稳定性，降低制造成本、提高产品合格率均有着非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种核电用压力容器一体化封头，它不仅能实现核电用压力容器一体化封头的整体锻造成型，而且锻件组织均匀密实、金属流线完整、锻件纤维组织和外形更趋一致。本专利技术另一要解决的技术问题是提供一种锻造该一体化封头的封头板坯及其核电用压力容器一体化封头的成型方法。为了解决上述技术问题，本专利技术的核电用压力容器一体化封头，包括封头主体，以及设置于封头主体上的人孔座和管孔座，封头主体呈球冠结构，在所述人孔座和管孔座上分别设置有人孔和管孔，所述人孔座及管孔座和封头主体锻为一整体，所述人孔的孔中心线和管孔的孔中心线相交于封头主体所在球的球心处。所述封头主体的球冠半径R与球冠高h之比R/h=1/(0.92—0.95)。本专利技术核电用压力容器一体化封头的封头板坯，包括板坯主体，所述板坯主体呈圆板状结构，在该板坯主体的一面设有两个人孔圆台和两个管孔圆台，板坯主体的另一面为大锥角圆台面。所述板坯主体的大锥角圆台面上底直径φ1与板坯主体的外径φ与比：φ1/φ=1/（1.80—1.90）。本专利技术核电用压力容器一体化封头的锻造成型方法，该一体化封头的锻造型方法包括以下步骤：⑴、钢锭加热：将钢锭在加热炉中加热至580℃—620℃，保温3小时，再以55℃/ h—60℃/ h的加热速度加热至830℃—870℃，保温4小时；再以78℃/ h—82℃/ h加热速度加热至1130℃—1170℃，保温4小时；再以78℃/ h—82℃/ h加热速度加热至1210℃—1240℃，保温1小时；⑵、锻坯下料：将上述加热钢锭从炉中取出切剁头尾，冒口端切剁量为钢锭重量的12%—16%，尾端切剁量为钢锭重量的8%—10%，去除氧化层形成锻坯；⑶、锻坯镦拔：将切剁头尾的锻坯镦粗，镦粗比为3.0—3.5；镦粗后再将锻坯拔长成圆柱状，拔长比为3.0—3.5；锻坯镦拔温度控制在800℃—1240℃范围内；⑷、模锻成型：将拔长成圆柱状的锻坯放至带有四孔的展宽砧上镦粗成封头板坯，该封头板坯正面为大锥角圆台面，封头板坯反面的四个圆台分别与核电用压力容器一体化封头的人孔座和管孔座位置相对应；⑸、板坯热处理：将封头板坯空冷至640℃—660℃，保温4—6小时；再空冷至300℃—400℃，保温4—6小时后；以45℃/ h— 50℃/ h的加热速度加热至640℃—660℃，保温50—60小时，炉冷至180℃时出炉至室温；⑹、板坯粗加工：将上述经热处理的封头板坯进行机加工，去除封头板坯的毛刺和凹凸面，使封头板坯正面的大锥角圆台面、封头板坯反面的四个圆台表面平整；⑺、封头成型：将上述经机加工的封头板坯加热至1240℃后，移放至带有中心孔的环状模进行冲压成型，封头板坯反面的四个圆台位于环状模的中心孔位置，球头冲模位于封头板坯正面的大锥角圆台面向下冲压，以形成半球封头坯件；⑻、封头冲孔：以对应冲孔的圆台端面为支承面将上述半球封头坯件放于冲压砧板上，冲杆从上方向下依次冲压对应孔，从而形成具有两个人孔和两个管孔的封头冲压件；⑼、锻件热处理：将上述封头锻件温度控制至905℃—925℃，保温6—8小时，再空冷至300℃—400℃，保温4—6小时后，再以45℃/ h— 50℃/ h的加热速度加热至640℃—660℃，保温12—14小时，炉冷至180℃时出炉空冷；⑽、锻件机加工：对上述经热处理的封头锻件进行机加工成封头粗成品；⑾、性能热处理：对封头粗成品先进行淬火处理，再进行调质处理，该淬火处理工艺为：将封头粗成品加温至600℃后保温2-3小时，再以90℃/ h—100℃/ h加温至935℃—955℃，保温2—3小时后水冷；将经淬火处理后的封头粗成品加温至400℃，保温2—3小时，再以45℃/ h—50℃/ h的加温速度加热至635℃—655℃，保温6—7小时后空冷至室温，以完成调质热处理；⑿、成品加工：对上述经性能热处理的封头粗成品进行取样，并对试样进行理化试验，将达到理化试验技术条件的封头粗成品进行机加工至合格的封头成品。所述锻坯镦粗的每次镦粗压下率为24%—30%；锻坯拔长的每次拔长压下率为24%—30%。所述封头板坯正面的大锥角圆台面的圆台锥角为170°-175°。用于封头成型的环状模包括环模主体，该环模主体的外环面为圆柱面，环模主体的内环截面为弧形面。所述封头锻件上的两个人孔和和两个管孔均为盲孔。所述封头粗成品带有加工余量。本专利技术采用封头整体结构并运用特定的镦拔锻造、热处理和整体成型等工艺方法，使得本专利技术具体如下显著优点：本专利技术实现了核电用压力容器封头这种大型板块状实心构件的整体锻造成型，使得带有人孔的人孔座和带有管孔的管孔座与封头主体之间形成了完整连续的金属流线，而且锻件的金属纤维组织与锻件外形能够最大限度地保持一致，封头成品的力学性能得极大的提高，更能承受蒸汽发生器的高温高压以及交变荷载和蒸汽涡流所形成的恶劣工况，有利于封头工作应力的均匀化，封头工作可靠性大大增强，更利本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种核电用压力容器一体化封头，包括封头主体（11），以及设置于封头主体（11）上的人孔座（14）和管孔座（12），封头主体（11）呈球冠结构，在所述人孔座（14）和管孔座（12）上分别设置有人孔（15）和管孔（13），其特征在于：所述人孔座（14）及管孔座（12）和封头主体（11）锻为一整体，所述人孔（15）的孔中心线和管孔（13）的孔中心线相交于封头主体（11）所在球的球心处。
【技术特征摘要】
1.一种核电用压力容器一体化封头，包括封头主体（11），以及设置于封头主体（11）上的人孔座（14）和管孔座（12），封头主体（11）呈球冠结构，在所述人孔座（14）和管孔座（12）上分别设置有人孔（15）和管孔（13），其特征在于：所述人孔座（14）及管孔座（12）和封头主体（11）锻为一整体，所述人孔（15）的孔中心线和管孔（13）的孔中心线相交于封头主体（11）所在球的球心处。2.根据权利要求1所述的核电用压力容器一体化封头，其特征在于：所述封头主体（11）的球冠半径R与球冠高h之比R/h=1/(0.92—0.95)。3.一种制造权利要求1所述核电用压力容器一体化封头的封头板坯，包括板坯主体（31），其特征在于：所述板坯主体（31）呈圆板状结构，在该板坯主体（31）的一面整体锻造有两个人孔圆台（33）和两个管孔圆台（32），板坯主体（31）的另一面锻造为大锥角圆台面。4.根据权利要求3所述的封头板坯，其特征在于：所述板坯主体(31)的大锥角圆台面上底直径φ1与板坯主体（31）的外径φ与比：φ1/φ=1/（1.80—1.90）。5.一种锻造权利要求1所述的核电用压力容器一体化封头的成型方法，其特征在于：该一体化封头的锻造成型方法包括以下步骤：钢锭加热：将钢锭在加热炉中加热至580℃—620℃，保温3小时，再以55℃/ h—60℃/ h的加热速度加热至830℃—870℃，保温4小时；再以78℃/ h—82℃/ h加热速度加热至1130℃—1170℃，保温4小时；再以78℃/ h—82℃/ h加热速度加热至1210℃—1240℃，保温1小时；锻坯下料：将上述加热钢锭从炉中取出切剁头尾，冒口端切剁量为钢锭重量的12%—16%，尾端切剁量为钢锭重量的8%—10%，去除氧化层形成锻坯；锻坯镦拔：将切剁头尾的锻坯镦粗，镦粗比为3.0—3.5；镦粗后再将锻坯拔长成圆柱状，拔长比为3.0—3.5；锻坯镦拔温度控制在800℃—1240℃范围内；模锻成型：将拔长成圆柱状的锻坯放至带有四孔的展宽砧上镦粗成封头板坯，该封头板坯正面为大锥角圆台面，封头板坯反面的四个圆台分别与核电用压力容器一体化封头的人孔座和管孔座位置相对应；板坯热处理：将封头板坯空冷至640℃—660℃，保温4—6小时；再空冷至300℃—400℃，保温4—6小时后；以45...
【专利技术属性】
技术研发人员：王元华，王兴中，高锦张，张乐福，马武江，丁震峰，
申请(专利权)人：上海新闵东台重型锻造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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