CN102632182B - 一种核电主管道整体空心锻造成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电主管道整体空心锻造成型工艺，其工艺步骤为：将TP316LN不锈钢空心电渣铸件放入加热炉内进行第一次加热和保温，保温工序结束后进行第二次加热，第二次加热结束后进行第三次加热，第三次加热结束后进行锻造加工，所述的锻造加工包括反复拔长，然后压肩分科，然后再拔长成型管坯，最后再进行管嘴拔长及冲孔；在锻造加工时当锻件温度降到880℃时，需要再回炉进行加热，加热速度按接近加热炉功率的升温速度进行加热并保温。采用该工艺可以降低核电主管道的制造成本，还可以解决316LN不锈钢由于是奥氏体不锈钢没有同素异构转变，为防止晶粒度长大锻造加热控制困难的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种管件的锻造加工工艺，具体涉及一种核电主管道整体空心锻造成型工艺。
背景技术
AP1000锻造主管道是核岛核一级重大设备。主管道采用316LN不锈钢整体锻造成型，不允许焊制。在锻造成型技术上目前国内外均在万吨级压机上采用实心钢锭整体实心锻造成型，没有把主管道φ786内孔锻造出来，这不但极大地浪费了昂贵的原材料，而且完全是用机械加工打深孔的办法把20多吨重的内孔材料加工掉，这极大的增加了加工时间，使制造周期大大延长，同时也大大增加了管件的制造成本。再由于受电渣重溶炉能力和成本的限制，空心钢锭的截面尺寸不能满足工艺变形量及锻造比的要求。如果采用墩粗的方法增大空心钢锭的截面尺寸，其工艺过程十分复杂，且需要特大型的锻造设备才能完成全过程。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种满足AP1000技术要求的，大型超低碳控氮316LN不锈钢锻件采用空心钢锭整体空心锻造成型工艺，采用该工艺可以降低核电主管道的制造成本，还可以解决316LN不锈钢由于是奥氏体不锈钢没有同素异构转变，为防止晶粒度长大锻造加热控制困难的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种核电主管道整体空心锻造成型工艺，其特征在于，所述锻造成型工艺包括如下工艺步骤：
s1：将TP316LN不锈钢空心电渣铸件放入加热炉内进行第一次加热和保温，第一次加热温度应小于600℃，第一次加热速度控制在30～45℃／h；然后在850℃下保温，保温时间按D0.65～D0.8min／mm计算，D为锭坯直径；
S2：当s1步的保温工序结束后进行第二次加热，第二次加热将TP316LN不锈钢空心电渣铸件，由850℃加热到950℃，第二次加热的速度为50～70°C／h，加热后不保温；
S3：当S2步的加热工序结束后进行第三次加热，第三次加热将TP316LN不锈钢空心电渣铸件，由950℃加热到1200℃下保温，然后在1200℃，保温时间按D0.30～D0.45min／mm计算；
S4：当s3步的保温工序结束后进行锻造加工，所述的锻造加工包括反复拔长，然后压肩分料，然后再拔长成型管坯，最后再进行管嘴拔长及冲孔；
S5：在S4的锻造加工时当锻件温度降到880℃时，需要再回炉进行加热，加热速度按接近加热炉功率的升温速度进行加热并加温到1180℃，然后再按Dk0.3min／mm保温，式中Dk=(2.5～3.5)S，S为空心管的壁厚。
优选的技术方案包括，将所述TP316LN不锈钢空心电渣铸件放入加热炉内时，工件端头要远离炉门。
优选的技术方案还包括，所述TP316LN不锈钢空心电渣铸件在加热炉内加热时，炉内应严格控制气氛中的游离氧的浓度不高于3％。
优选的技术方案还包括，所述TP316LN不锈钢空心电渣铸件在加热炉内加热时，炉内要保持足够的正压应不低于6Pa。
所述核电主管道为热锻成品，其外径达到φ956mm，管壁厚度85mm，所述核电主管道为弯管，所述弯管弯曲部位的角度为56.4°，在核电主管道上还有两个夹角为45°的管嘴，在所述弯管的弯头两端还有直管段，在所述弯管的本体上设有两个大口径接管角，所述弯管的展开总长度约为6米。
本发明的优点和有益效果在于：采用该核电主管道整体空心锻造成型工艺，解决了目前国内外不能以空心钢锭整体空心锻造成型AP1000主管道的技术难题。在很大程度上解决了现在第三代核电主管道由于成本高，无法大规模推广应用在核电项目上的难题。还解决了AP1000主管道性能控制困难，以及昂贵原材料浪费问题。同时还解决了316LN不锈钢由于是奥氏体不锈钢没有同素异构转变，为防止晶粒度长大锻造加热控制困难的问题。
附图说明
图1是采用本发明工艺锻压核电管道的工艺流程图；
图2是采用本发明工艺锻压核电管道的管件变形过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明是一种核电主管道整体空心锻造成型工艺，所述锻造成型工艺包括如下工艺步骤：
第一步：将TP316LN不锈钢空心电渣铸件放入加热炉内进行第一次加热和保温，第一次加热温度应小于600℃，第一次加热速度控制在30～45℃／h；然后在850℃下保温，保温时间按D0.65～D0.8min／mm计算，D为锭坯直径；
第二步：当第一步的保温工序结束后进行第二次加热，第二次加热将TP316LN不锈钢空心电渣铸件，由850℃加热到950℃，第二次加热的速度为50～70℃／h，加热后不保温；
第三步：当第二步的加热工序结束后进行第三次加热，第三次加热将TP316LN不锈钢空心电渣铸件，由950℃加热到1200℃下保温，然后在1200℃或1180℃下保温，保温时间按D0.30～D0.45min／mm计算；
第四步：当第三步的保温工序结束后进行锻造加工，所述的锻造加工包括反复拔长，然后压肩分料，然后再拔长成型管坯，最后再进行管嘴拔长及冲孔；如图1、图2所示；
第五步：在第四步的锻造加工时当锻件温度降到880℃时，需要再回炉进行加热，加热速度按接近加热炉功率的升温速度进行加热并加温到1180℃，然后再按Dk0.3min／mm保温，式中Dk=(2.5～3.5)S，S为空心管的壁厚。
在本发明中优选的实施方案还包括，将TP316LN不锈钢空心电渣铸件放入加热炉内时，工件端头要远离炉门。
在本发明中优选的实施方案还包括，所述TP316LN不锈钢空心电渣铸件在加热炉内加热时，炉内应严格控制气氛中的游离氧的浓度不高于3％。
在本发明中优选的实施方案还包括，所述TP316LN不锈钢空心电渣铸件在加热炉内加热时，炉内要保持足够的正压应不低于6Pa。
在本发明中所述核电主管道为热锻成品，其外径达到φ956mm，管壁厚度85mm，所述核电主管道为弯管，所述弯管弯曲部位的角度为56.4°，在核电主管道上还有两个夹角为45°的管嘴，在所述弯管的弯头两端还有直管段，在所述弯管的本体上设有两个大口径接管角，所述弯管的展开总长度约为6米。
具体实施例：
由于到目前为止国内外AP1000主管道的技术均采用实心钢锭实心锻造成型，还没有空心钢锭空心锻造成型技术。现在第三代核电主管道由于成本高，无法大规模推广应用在核电项目上。由于AP1000主管道性能控制困难，昂贵原材料浪费严重。316LN不锈钢由于是奥氏体化不锈钢没有同素异构转变，为了防止晶粒度长大锻造加热控制困难。
而次用本发明所述的实施例后
成本，原材料节约方面，对比如下表：
不锈钢加热方面：
正确的加热规范在基本均透加热的前提下确保了“三个零”：零“泡炉”(工件表面不起泡)、零过热(烧)和零开裂。保证不锈钢在锻造过程中尽可能的不使晶粒长大。
为了达到上述目的，正确设定几个关键的温度节点、保温时间、升温速度：
在本实施例中要对装炉温度及其保温时间进行严格的控制，具体控制方法是：
对于TP316LN不锈钢大尺寸锻件，高于600℃装炉是不可取的；考虑到在低温下奥氏体不锈钢膨导比(即膨胀系数与热导率之比)相当于碳素钢的3～4倍，易于出现热裂纹，达到此温度时按D0.8～D1.0min／mm计算保温时间。其中D为锭坯直径；对于碳钢和低合金钢保温时间一般取D(0.30-0.50min)／mm；
第一升温速度及保温温度和保温时间
基于同样的理由，第一加热速度小于600℃至850℃，设定30～45℃／h是适宜的；在850℃下保温，保温时间按D0.65～D0.8min／mm计算。这是因为奥氏体不锈钢在此温度点的一些物理的、化学的、力学的性能往往出现带有拐点性变化。比如，高出此温度以后，材料氧化速度明显加快；同时导热率和塑性也明显提高，此时适当提高加热速度和控制保温时间。
第二升温速度
同样基于上述分析，建议850℃至950℃的第二加热速度取50～70℃／h；其后不再设置保温时间；
第三升温速度
从950℃至最高坯料加热温度区间材料的膨导比已明显下降，材料塑性剧增，大大降低了发生热应力裂纹的危险性。此时，可按接近于炉子功率升温；
最高加热温度及其保温时间
铸态件的最高加热温度为1200℃
锻态件的最高加热温度为1180℃
工件最高加热温度下的保温时间按D0.30～D0.45min／mm计算，锻态件尽可能按下限时间控制。
锻造过程中间再加热的最高加热温度应不超过1180℃，保温时间一般按D0.30～D0.45min／mm的下限计算值计算；最后一两火次的再加热同样按下限计算结果进行保温。
对于成型阶段温度控制如下：
对具有前一道次终锻温度约880℃进炉的在制品，可按接近炉子功率的升温速度进行加热到1180℃；
按Dk0.3min／mm保温，Dk=(2.5～3.5)S计算，S为空心体的壁厚；
工件端头应远离炉门；
炉内应严格控制气氛中的游离氧不高于3％；
炉内保持足够的正压最好不低于6Pa；
通过上述工艺就可以杜绝被加热空心体的“泡炉”问题。
在锻造，性能控制上：
(1)、在带有长芯棒的不锈钢锻造场合，锻件内外表层温降较快，既要考虑芯棒预热，又要预防芯棒粘钢咬合和氧化铁皮压入。芯棒的锥度设计和压下成形工艺的合理设计至关重要，防止芯棒被咬死拔不出来；
(2)、考虑到管嘴长端一侧直管段不要求取样，加上管嘴短端一侧直管段长度有限导致压肩操作有难度，长度上的富余量应尽可能更多分配在管嘴短端一侧；
(3)、两个管嘴凸台被锻打成形后，在后续的直管段拔长、加热过程中，其金属基本上处于不变形状态。为确保管嘴处具有高于3级的晶粒，以下四点应予以足够重视：
①直管段拔长和棱台的锻造之间应有较为合理的衔接，要尽一切可避免存在有“零变形”部位的锻造火次，并竭力维持最后一两火次锻件各部位均具有大体接近的剩余变形量的成形原则；
②管嘴凸台成形和不同区域的成形温度特别是终锻温度和变形速率应得到合理控制与搭配；
③严格掌控三段直管段的同心度，及两管嘴之间的角度与管体的垂直度；
④精细、准确压肩分料以便确保管嘴雏形中心线间距离。
如果要完成上述技术需要工艺技术人员现场指导和生产现场人员具有较为丰富的操作经验。
针对锻制件，西屋公司极为明确地提到的一点是：未经西屋工程部的许可不允许焊接修补。
AP1000主管道毛坯锻造主要工艺流程：
电渣重熔空心钢锭+反复拔长+压肩分料+管嘴拔长及冲孔；
为了有利于控制管嘴处的晶粒度，在成品锻造火次之前的一两道次，给管嘴雏形预留有大于临界变形量的变形余量(通常选用大于20％)。以中间直管段与长端管嘴接触面为分界线号印，压出两个平台，再将短端、45°管嘴、中间直管、直管嘴和长端分别号印，剩余变形量分布在两火次内完成；如果可能，一火内完成变形也可。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种核电主管道整体空心锻造成型工艺，其特征在于，所述锻造成型工艺包括如下工艺步骤：
S1：将TP316LN不锈钢空心电渣铸件放入加热炉内进行第一次加热和保温，第一次加热温度应小于600℃，第一次加热速度控制在30～45℃／h；然后在850℃下保温，保温时间按D0.65～D0.8min／mm计算，D为锭坯直径；
S2：当S1步的保温工序结束后进行第二次加热，第二次加热将TP316LN不锈钢空心电渣铸件，由850℃加热到950℃，第二次加热的速度为50～70℃/h，加热后不保温；
S3：当S2步的加热工序结束后进行第三次加热，第三次加热将TP316LN不锈钢空心电渣铸件，由950℃加热到1200℃，然后在1200℃下保温，保温时间按D0.30～D0.45min／mm计算；
S4：当S3步的保温工序结束后进行锻造加工，所述的锻造加工包括反复拔长，然后压肩分料，然后再拔长成型管坯，最后再进行管嘴拔长及冲孔；
S5：在S4的锻造加工时当锻件温度降到880℃时，需要再回炉进行加热，加热速度按接近加热炉功率的升温速度进行加热并加温到1180℃，然后再按Dk0.3min／mm保温，式中Dk=(2.5～3.5)S，S为空心管的壁厚。
2.如权利要求1所述的核电主管道整体空心锻造成型工艺，其特征在于，将所述TP316LN不锈钢空心电渣铸件放入加热炉内时，工件端头要远离炉门。
3.如权利要求1所述的核电主管道整体空心锻造成型工艺，其特征在于，所述TP316LN不锈钢空心电渣铸件在加热炉内加热时，炉内应严格控制气氛中的游离氧的浓度不高于3％。
4.如权利要求1所述的核电主管道整体空心锻造成型工艺，其特 征在于，所述TP316LN不锈钢空心电渣铸件在加热炉内加热时，炉内要保持足够的正压应不低于6Pa。
5.如权利要求1所述的核电主管道整体空心锻造成型工艺，其特征在于，所述核电主管道为热锻成品，其外径达到φ956mm，管壁厚度85mm，所述核电主管道为弯管，所述弯管弯曲部位的角度为56.4°，在核电主管道上还有两个夹角为45°的管嘴，在所述弯管的弯头两端还有直管段，在所述弯管的本体上设有两个大口径接管角，所述弯管的展开总长度约为6米。
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Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
| CN105328095A (zh) * | 2015-07-29 | 2016-02-17 | 江阴南工锻造有限公司 | 低碳高合金钢的锻造工艺 |
| CN105033132B (zh) * | 2015-09-19 | 2017-06-23 | 中国第一重型机械股份公司 | 一种带超长非对称管咀的主管道空心锻件仿形锻造方法 |
| CN108648838A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-10-12 | 上海核工程研究设计院有限公司 | 一种大口径双接管座整块锻造式主管道热段结构 |
| CN109187864B (zh) * | 2018-09-06 | 2021-02-26 | 苏州热工研究院有限公司 | 核电站用锻造主管道制造工艺评定方法 |
| CN109261744A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-25 | 河南中原特钢装备制造有限公司 | 一种大直径双相钢管坯制造方法 |
| CN109940120B (zh) * | 2019-04-10 | 2020-07-31 | 江阴振宏重型锻造有限公司 | 大型低温异构件的生产方法 |
| CN110090914B (zh) * | 2019-04-23 | 2020-04-17 | 上海新闵（东台）重型锻造有限公司 | 反应堆压力容器筒体法兰接管段整体锻造成型方法 |
| CN110964990B (zh) * | 2019-11-11 | 2021-06-01 | 南京工程学院 | 核电用高性能大直径厚壁奥氏体不锈钢锻管及其短流程制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101251215A (zh) * | 2008-03-27 | 2008-08-27 | 二重集团（德阳）重型装备股份有限公司 | 反应堆主管道热段弯管及其制造方法 |
| CN101670416A (zh) * | 2008-09-09 | 2010-03-17 | 上海重型机器锻件厂 | 百万千瓦级核电主管道的锻造成型方法 |
| CN101954439A (zh) * | 2010-08-17 | 2011-01-26 | 吉林省昊宇石化电力设备制造有限公司 | Ap1000核电主管道锻件锻造方法 |
| CN102019334A (zh) * | 2009-09-22 | 2011-04-20 | 上海重型机器厂有限公司 | 带支管嘴的核电主管道管坯的锻造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55126316A (en) * | 1979-03-23 | 1980-09-30 | Japan Steel Works Ltd:The | Manufacture of piping member comprising integrated tee-straight-elbow |
| JPH09126377A (ja) * | 1995-11-01 | 1997-05-13 | Dai Ichi High Frequency Co Ltd | 枝出し管及びその製造方法 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101251215A (zh) * | 2008-03-27 | 2008-08-27 | 二重集团（德阳）重型装备股份有限公司 | 反应堆主管道热段弯管及其制造方法 |
| CN101670416A (zh) * | 2008-09-09 | 2010-03-17 | 上海重型机器锻件厂 | 百万千瓦级核电主管道的锻造成型方法 |
| CN102019334A (zh) * | 2009-09-22 | 2011-04-20 | 上海重型机器厂有限公司 | 带支管嘴的核电主管道管坯的锻造方法 |
| CN101954439A (zh) * | 2010-08-17 | 2011-01-26 | 吉林省昊宇石化电力设备制造有限公司 | Ap1000核电主管道锻件锻造方法 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| AP1000主管道控制锻造工艺探索;孙凤先等;《大型铸锻件》;20100831(第4期);第30-32页 * |
| AP1000主管道的国产化试制和制造许可证审评;那福利;《核安全》;20100630(第2期);第19-24页 * |
| JP昭55-126316A 1980.09.30 |
| JP特开平9-126377A 1997.05.13 |
| 大型核电主管道制造技术的发展;潘品李等;《锻压装备与制造技术》;20110228(第1期);第13-17页 * |
| 孙凤先等.AP1000主管道控制锻造工艺探索.《大型铸锻件》.2010,(第4期),30-32. |
| 潘品李等.大型核电主管道制造技术的发展.《锻压装备与制造技术》.2011,(第1期),13-17. |
| 那福利.AP1000主管道的国产化试制和制造许可证审评.《核安全》.2010,(第2期),第19-24页. |
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