反应堆一回路冷却剂变径奥氏体不锈钢主管道热态开坯－冷态弯曲整体锻造成形方法技术

本发明专利技术公开了反应堆一回路冷却剂变径奥氏体不锈钢主管道热态开坯－冷态弯曲整体锻造成形方法，包括采用电炉冶炼+AOD+电渣重熔结合进行钢锭冶炼，再依次经过包括第1火次

【技术实现步骤摘要】
反应堆一回路冷却剂变径奥氏体不锈钢主管道热态开坯－冷态弯曲整体锻造成形方法


[0001]本专利技术属于材料加工领域，具体涉及反应堆一回路冷却剂变径奥氏体不锈钢主管道热态开坯－冷态弯曲整体锻造成形方法。

技术介绍

[0002]反应堆一回路主管道属于核安全一级部件，尺寸大、运行条件苛刻(约300℃、16MPa含磷酸、硼酸高温高压水)，对材料性能要求极高，除要求具有良好的综合力学性能(足够的强度、高的塑性和韧性)外，还要求耐高温高压水腐蚀以及具有良好的抗疲劳性能、易加工性和焊接性能。
[0003]拥有双相组织的奥氏体不锈钢能较好的满足以上性能，广泛用于核电站一回路主管道。国外早期核电站一回路管道大多采用ASME304奥氏体不锈钢。后来，为了提高304不锈钢抗高温高压水晶间腐蚀性能，逐渐改用含2％
–
3％ Mo的ASME316型不锈钢。为了进一步延长核电站运行寿命，近几十年国际上对一回路管道材料进行进一步深入研究。美国、日本开发了核级控氮316L不锈钢，法国投入巨资开展一系列奥氏体不锈钢材料的研究，开发了Z2CND18.12和Z3CN20.09M主管道材料
[0004]压水堆一回路主管道可以采用锻造或铸造工艺。采用锻造奥氏体不锈钢时，主管道组织均匀，力学性能较好，但受制于传统制造分体锻造工艺的限制，直管段制造长度受限，使主管道焊缝数量增多，焊接工作量增大，而且由于材料本身特点，在焊接时容易产生焊接缺陷。因此，开发一回路主管道弯曲段整体锻造成形工艺，减少焊缝数量，同时保持锻造纤维全流线是核级安全部件的追求目标。
[0005]现有技术中，上海重型机械厂张灵芳等、吉林昊宇石化电力设备制造有限公司张永胜等提出AP1000直筒带支管嘴的锻造方法(专利技术专利号：ZL200910057934.8、ZL201010259575.7)；鞍钢重型机械有限责任公司朴振胜等提出316LN核电主管道直锻造成形方法(专利技术专利号：ZL201110158358.3)；上海重型机械厂田彩红等提出AP1000核电主管道热段弯管的机械减材加工方法(专利技术专利号：ZL201010524766.1)；江阴南工锻造有限公司赖长德等、通裕重工股份有限公司司兴奎等提出核电主管道直段整体空心锻造成形工艺(专利技术专利号：ZL201210078226.4、ZL201310091963.2)；二重集团(德阳)重型装备股份有限公司门正兴等提出了核电主管道直段短流程制造方法(专利技术专利号：ZL201410356220.8)。综上所述，目前针对反应堆一回路奥氏体不锈钢变径主管道弯曲段整体锻造成形的报道极少，国内外可参考的整体锻造工艺参数非常有限，针对直径≥350mm的奥氏体不锈钢核电主管道整体冷弯技术未见报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提出反应堆一回路冷却剂变径奥氏体不锈钢主管道热态开坯－冷态弯曲整体锻造成形方法，主要解决以下两个关键技术难题：(1)由于奥氏体不锈钢热处
理过程不发生相变，即锻后晶粒组织直接决定服役构件的晶粒组织，大型奥氏体不锈钢锻件经历复杂的热变形历史，如何控制变形过程中晶粒的演变，满足服役条件对晶粒度的要求是面临的关键技术难题之一；(2)一回路冷却剂主管道有大曲率弯管结构，如何满足主管道弯曲段整体锻造成形的几何精度对锻造工艺的合理制定也提出巨大挑战，这是解决的关键技术难题之二。基于此，本专利技术针对核反应堆一回路冷却剂变径奥氏体不锈钢主管道整体锻造成形面临的上述两大技术难题，提出“奥氏体不锈钢大锻件热态开坯+冷态弯曲整体锻造成形方法”。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术提出的反应堆一回路冷却剂变径奥氏体不锈钢主管道热态开坯－冷态弯曲整体锻造成形方法，依次包括以下步骤：
[0009](1)钢锭冶炼：采用电炉冶炼+AOD+电渣重熔结合工艺；
[0010](2)热态开坯和直管锻造，技术路线包括：
①
第1火次
→②
第2
–
3火次
→③
第4
–
6火次
→④
第7
–
10火次；其中：
[0011]所述第1火次的工艺参数包括：铸锭切头≥10％，切尾≥10％，锻件以56
–
62℃/h的加热速度加热至1150
–
1180℃，保温4
–
5h；在开坯过程中，锻件的始锻温度≥1150℃，终锻温度≥800℃，第一火次拔长比≥1.2；
[0012]所述第2
–
3火次的工艺参数包括：回炉在1150
–
1180℃保温≥0.5h，整个变形过程温度≥800℃，经历2次镦粗2次拔长，两次镦粗比为1.4，第1次拔长比≥2.0，第2次拔长比≥1.5；
[0013]所述第4
–
6火次的工艺参数包括：对拔长后的坯料进行号印，并用专用模具对局部分料镦粗压实，挤出两个变径接管，镦粗比≥1.2，始锻温度≥1150℃，温度降低≤800℃时回炉保温0.5
–
1h；
[0014]所述第7
–
10火次的工艺参数包括：预制好的带接管坯料拔长至目标尺寸，当锻件表面温度＜800℃时及时回炉保温，保温温度为1100
–
1180℃，每次保温时间0.5
–
1h；
[0015](3)冷态弯管：室温条件下在≥5000吨压机上进行冷弯成形，弯管轴线在同一水平面内，整体不发生扭曲，且轴线偏差<2mm；
[0016](4)固溶热处理：弯曲成形后的管件在入炉温度为≤600℃、升温速率≤10℃/min的条件下，于1050
–
1070℃保温3h再水冷，冷却水温度≤35℃，整个过程控制在≤70秒；同时结合强制冷却保证整个淬火过程水温的实际温度升高值≤3℃。
[0017]作为优选，还包括所述固溶热处理前的热处理前粗加工和所述固溶热处理后的半精加工、精加工工序。
[0018]作为优选，还包括步骤(2)
–
(4)前后的尺寸检测和UT自检工序。
[0019]作为优选，所述钢锭冶炼的技术路线为：
①
电极坯备料及外观检验
→②
电极焊接
→③
生产前准备
→④
引弧造渣
→⑤
金属电极吊挂及预热
→⑥
电极坯正常重熔和补缩
→⑦
脱模
→⑧
罩冷
→⑨
检验；其中：
[0020]所述引弧造渣采用与奥氏体不锈钢主管道相同的钢种金属电极引弧，引弧剂为钢屑，熔池形成后电压≥60V，加渣时间≥30min；
[0021]所述金属电极吊挂时，先调整电极坯对中，周边与结晶器距离≥50mm。
[0022]作为优选，所述第7
–
10火次的直管锻件变形量大于再结晶临界变形程度，变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.反应堆一回路冷却剂变径奥氏体不锈钢主管道热态开坯－冷态弯曲整体锻造成形方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)钢锭冶炼：采用电炉冶炼+AOD+电渣重熔结合工艺；(2)热态开坯和直管锻造，技术路线包括：第1火次
→
第2
–
3火次
→
第4
–
6火次
→
第7
–
10火次；其中：所述第1火次的工艺参数包括：铸锭切头≥10％，切尾≥10％，锻件以56
–
62℃/h的加热速度加热至1150
–
1180℃，保温4
–
5h；在开坯过程中，锻件的始锻温度≥1150℃，终锻温度≥800℃，第一火次拔长比≥1.2；所述第2
–
3火次的工艺参数包括：回炉在1150
–
1180℃保温≥0.5h，整个变形过程温度≥800℃，经历2次镦粗2次拔长，两次镦粗比为1.4，第1次拔长比≥2.0，第2次拔长比≥1.5；所述第4
–
6火次的工艺参数包括：对拔长后的坯料进行号印，并用专用模具对局部分料镦粗压实，挤出两个变径接管，镦粗比≥1.2，始锻温度≥1150℃，温度降低≤800℃时回炉保温0.5
–
1h；所述第7
–
10火次的工艺参数包括：预制好的带接管坯料拔长至目标尺寸，当锻件表面温度＜800℃时及时回炉保温，保温温度为1100
–
1180℃，每次保温时间0.5
–
1h；(3)冷态弯管：室温条件下在≥5000吨压机上进行冷弯成形，弯管轴线在同一水平面内，整体不发生扭曲，且轴线偏差<2mm；(4)固溶热处理：弯曲成形后的管件在入炉温度为≤600℃、升温速率≤10℃/min的条...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞，马武江，宣禹澄，王元华，王兴中，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：