反应堆压力容器的整体顶盖锻件质量检验的取样方法技术

本发明专利技术提供一种反应堆压力容器的整体顶盖锻件质量检验的取样方法，首先在切割前对整体顶盖锻件表面的化学成分分析位置及硫印检查区域的预先设计，然后从整体顶盖锻件的封头部的预设安装孔及法兰部的螺栓孔进行孔内套料取样，再从整体顶盖锻件上切割得到内侧试环、连接区试环、最大损伤区试环以及穹顶中心试块并分别从中截取试样。采用本发明专利技术的取样方法，不仅能够全面检验出反应堆压力容器的整体顶盖锻件的整体质量，可以对所述整体顶盖锻件的制造工艺进行完整评定，符合核电规范RCC-M的工艺评定要求，而且不需要对所述整体顶盖锻件进行完全破坏，取样后所述法兰部依然可以作为法兰产品继续使用，从而降低了取样的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及反应堆压力容器
，尤其涉及一种。
技术介绍
当前国际上又进入了新一轮的核电发展时期，许多国家都在积极准备建设新的核电机组，然而全世界的核岛大型铸锻件的生产能力却十分有限，制造技术主要控制在少数几个制造厂中，这已经不能满足全世界核电发展的需要。结合我们国家发展核电和核电设备国产化的政策，实现我国核电发展规划目标，必须实现反应堆压力容器整体顶盖锻件国产化。要真正实现整体顶盖锻件的国产化，在保证质量的条件下实现批量化生产，不仅需要制造厂在制造技术上进行创新，还需要成功完成核岛大型铸锻件制造工艺的技术评定，当然也必须进行反应堆压力容器整体顶盖锻件的工艺评定工作。 核岛重要部件的制造工艺技术评定是核电技术规范的要求，也是国际惯例，我国的核安全法规也相当重视相关的工作，然而国内在岭澳二期和红沿河项目之前，基本上没有开展过这项工作；由于在先前的核电项目中没有实际介入过评定工作，相关的核电规范RCC-M (《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》的简称)中只有评定的要求，而并没有具体的评定方案和评定规范。评定本身是一项综合性的多学科核电通用技术，也是核电自主化的核心技术之一。它涉及到制造工艺技术、金属材料、理化检验、无损检验、设计分析、断裂力学、寿命管理，以及工程管理等很多学科，通过设备制造工艺评定，以验证制造商的制造能力和管理能力，以及制造商所制造的这些部件或制品的整体和内在质量满足设计和核安全的要求，保证制造质量的可重复性，有效地减少检验项目，降低制造成本和缩短制造周期，从而为制造商批量制造核岛重要部件提供有力条件。反应堆压力容器(RPV, reactor pressure vessel)是安置核反应堆并承受其巨大运行压力的密闭容器，是一回路的主要设备之一，反应堆压力容器固定和包容堆芯及堆内构件，使核燃料的裂变反应限制在一个密封的空间内进行。反应堆压力容器壳体材料除了要承受高温、高压，还处在强烈的中子辐照下，应具有优良的抗中子辐照催化能力，较高的断裂韧性、足够的强度、良好的焊接性能以及大厚件截面的均匀性能等。反应堆压力容器和一回路管道共同组成高压冷却剂的压力边界，是防止放射性物质外逸的第二道屏障之一，是不可更换的设备，必须保证其在核电站40年寿命期内绝对安全可靠。反应堆压力容器规范等级I级，安全等级I级，质量等级I级，抗震类别I级，清洁类别A类。因此，反应堆压力容器部件具有制造技术标准高、难度大和周期长等特点。请参阅图1，其绘示现有技术的示意图。整体顶盖锻件10具有一体锻造成型的法兰部20和半球形的封头部30，所述法兰部20在水口端的内壁下部设有内侧试料环21。所述法兰部20的高度为H1，所述封头部30的内半径为R1，外半径为R2。另外，由于所述整体顶盖锻件10在安装需要，在所述封头部30上预设有多个用于加工安装孔的安装孔位(图中未示)，所述法兰部20上预设有多个用于加工螺栓孔22的螺栓孔位(图中未示)。对所述整体顶盖锻件10的质量检验主要包括化学成分检验、力学性能检验和金相组织检验，其中化学成分检验主要是进行硫印和C、Mn、S分析。每一项质量检验的测试都需要在整体顶盖锻件10上取多个标准试样进行多次测试，因此如何在整体顶盖锻件10上取样，使的测试结果具有代表性，并且能够均衡反映整体顶盖锻件10的实际性能和整体质量，从而验证反应堆压力容器的整体顶盖锻件10的制造工艺是否满足RCC-M规范的要求，是一项重要的工作。现有技术中，针对反应堆压力容器的整体顶盖锻件10的质量检验的取样方法，是在法兰部20分水口端内侧试环21上沿直径方向相对称的两个部位截取多个试样，以满足全部试验和复验所需。而反应堆压力容器的整体顶盖锻件10是组成反应堆压力容器的关键锻件，因其尺寸巨大，一般采用200吨以上的钢锭锻造，钢锭的冶炼难度非常大，锻件的封头部30与法兰部20相连接部分尺寸过渡大，锻造过程中易生产拉应力。由于整体顶盖锻件截面差异大，热处理参数不易选择，生产周期长。具体的制造工艺难点如下 采用电弧炉粗炼+钢包精炼钢水，钢锭要最大程度地减小偏析，细化晶粒，减少夹杂物是一项非常复杂的技术问题； 封头板坯锻造过程中，在镦粗工序，存在上下两个难变形区，这两个难变形区互相挤压，易产生夹杂性裂纹，当夹杂性裂纹汇集在一起，往往在超声波检测时会呈现出超标缺陷； 冲型过程的模具设计要考虑工件的回弹量，还要考虑冲型温度及时间对机械性能的影响； 封头类锻件由于淬火过程中在球顶部分水蒸汽无法排出，影响热量交换，进而影响机械性能； 封头部和法兰部分壁厚差别较大，热处理参数的选择难度较大，锻件壁厚较大，力学性能不容易达到要求； 板坯形状特殊，需要优化设计和大量的机加工； 在对存在两个厚度差别很大的封头成型过程中容易造成较薄的封头部分与较厚的法兰部分之间的联接部位损伤； 锻件整体质量不易检查，非规范取样部位取样困难。由于反应堆压力容器的整体顶盖锻件存在上述制造难点，锻件各部位的性能很难保证一致，且局部位置容易产生损伤，如何对所述整体顶盖锻件进行取样来检验锻件整体质量也将十分重要。由于整体顶盖的制造成本非常高，正常生产过程中，不可能对每一件顶盖进行彻底地检验，必须在工艺评定过程中充分考虑各种制造因素和使用条件，设计出既能完全检验出锻件整体质量又能最大程度地降低检验成本的取样方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能够满足既能完全检验出反应堆压力容器的整体顶盖锻件整体质量又能最大程度地降低成本的取样方法。为达到上述目的，本专利技术提供一种，所述整体顶盖锻件包括封头部和法兰部，所述封头部上预设有多个用于加工安装孔的安装孔位，所述法兰部上预设有多个用于加工螺栓孔的螺栓孔位，所述法兰部还具有内侧试环，其特征在于，所述取样方法包括以下步骤 (1)在所述整体顶盖锻件的上表面和下表面，分别沿相互垂直的两条径向直线间隔设置多个化学成分分析取样位置； (2)在所述的径向直线方向上分别设置用以对所述整体顶盖锻件进行硫印检查的长条形的硫印检查区域； (3)在所述内侧试环沿直径方向上相对称的两个部位分别截取多个试样； (4)在所述封头部上的安装孔位处及所述法兰部上的螺栓孔位处分别套料取样，得到圆柱形试样； (5)在所述封头部的下部，沿与所述整体顶盖的中心轴线相垂直的横截面切口，将所述封头部和所述法兰部进行横向切割分离； (6)在切割分离后的所述封头部的下端，沿与所述整体顶盖的中心轴线相垂直的横截面，切割得到环形的连接区试环，在所述连接区试环上分别从相对的两个象限区域内截取多个试样； (7)通过计算机模拟分析，获取所述整体顶盖成型过程的有效应变分布图，根据所述有效应变分布图获得所述整体顶盖上的封头部的最大损伤区域范围，在所述最大损伤区域范围内，沿与所述整体顶盖的中心轴线相垂直的横截面，切割得到环形的最大损伤区试环，在所述最大损伤区试环上分别从相对的两个象限区域内截取多个试样； (8)在所述封头部上，以其顶部中心为圆心截取圆形的穹顶中心试块，在所述穹顶中心试块的内部，从其厚度方向上均匀间隔地进行分层截取多个试样。较佳地，上述步骤(I)中，每两个所述多个化学成分分析取样位置之间的间距小于或等于200mm。较佳地，上述步本文档来自技高网...

【技术保护点】
反应堆压力容器的整体顶盖锻件质量检验的取样方法，所述整体顶盖锻件包括封头部和法兰部，所述封头部上预设有多个用于加工安装孔的安装孔位，所述法兰部上预设有多个用于加工螺栓孔的螺栓孔位，所述法兰部还具有内侧试环，其特征在于，所述取样方法包括以下步骤：（1）在所述整体顶盖锻件的上表面和下表面，分别沿相互垂直的两条径向直线间隔设置多个化学成分分析取样位置；（2）在所述的径向直线方向上分别设置用以对所述整体顶盖锻件进行硫印检查的长条形的硫印检查区域；（3）在所述内侧试环沿直径方向上相对称的两个部位分别截取多个试样；（4）在所述封头部上的安装孔位处及所述法兰部上的螺栓孔位处分别套料取样，得到圆柱形试样；？（5）在所述封头部的下部，沿与所述整体顶盖的中心轴线相垂直的横截面切口，将所述封头部和所述法兰部进行横向切割分离；（6）在切割分离后的所述封头部的下端，沿与所述整体顶盖的中心轴线相垂直的横截面，切割得到环形的连接区试环，在所述连接区试环上分别从相对的两个象限区域内截取多个试样；（7）通过计算机模拟分析，获取所述整体顶盖成型过程的有效应变分布图切口，根据所述有效应变分布图获得所述整体顶盖上的封头部的最大损伤区域范围，在所述最大损伤区域范围内，沿与所述整体顶盖的中心轴线相垂直的横截面，切割得到环形的最大损伤区试环，在所述最大损伤区试环上分别从相对的两个象限区域内截取多个试样；（8）在所述封头部上，以其顶部中心为圆心截取圆形的穹顶中心试块，在所述穹顶中心试块的内部，从其厚度方向上均匀间隔地进行分层截取多个试样。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱喜斌，刘钊，阚玉琦，梁书华，黄大鹏，张绍军，刘璐，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司，中国广东核电集团有限公司，
类型：发明
国别省市：