CN105112625B - 一种压水堆核电站屏蔽泵叶轮锻件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压水堆核电站屏蔽泵叶轮锻件的制造方法，其特征在于所述制造方法包括如下步骤：锻造具有足够切除量的钢锭构成锻件；对所述锻件进行淬火性能热处理，将所述锻件升温至1052℃，保温6.5 h后空冷至19℃；之后对所述锻件进行回火性能热处理，将所述锻件升温至680℃，保温16h后空冷至23℃，再次升温至597℃～600℃并保温16h，最后空冷至20℃。本发明的优点是，用锻件取代铸件，与铸件相比，锻件消除了内部缺陷，产生了连贯一致的组织，并通过合适的锻造和热处理工艺方法，保证了锻件优异的综合性能；在应力和晶体内腐蚀问题严重的地方，锻件都能够保证较长的使用寿命和无故障服务。
Description
技术领域
本发明属于锻造及机加工技术领域，具体涉及一种压水堆核电站屏蔽泵叶轮锻件的制造方法。
背景技术
AP1000反应堆冷却剂主泵是专门为AP1000堆型设计的，其主要功能是为反应堆冷却剂提供驱动压头，保证足够的强迫循环流量通过堆芯，把反应堆产生的热量送至蒸汽发生器，产生推动汽轮机做功的蒸汽。
叶轮锻件是主泵中的关键部件之一，制造技术的难度很高，主要存在的技术难点如下：
（1）除了要求具有较好的强度及塑韧性的配合外，还要求耐蚀性、可焊性和加工性能良好；
（2）锻件毛坯尺寸为Φ860*620，截面尺寸及厚度较大，并且要求锻件内外圈的性能同时满足要求，所以需要保证锻件充分锻透，满足无损检测和性能均匀性的要求；其次，锻件高径比不大，锻件内部的金属流向情况比较复杂，而锻件考核切向性能，需要通过锻造方法解决锻件切向性能的问题；
（3）按照输入文件的要求，锻件淬火后需要进行两次长时间的回火，而且试样要另外进行长时间的模拟焊后热处理，需同时保证调质态和模拟热处理状态的性能满足要求；根据以往的经验，该材料抗回火性能不好，经过长时间回火后材料强度将急剧下降，所以要通过一定的热处理方法使其满足要求。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种压水堆核电站屏蔽泵叶轮锻件的制造方法，该制造方法通过对钢锭进行多火次小变形量和大变形量相结合的锻造，并对锻件进行淬火和回火的性能热处理，获得综合性能优异的锻件。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种压水堆核电站屏蔽泵叶轮锻件的制造方法，其特征在于所述制造方法包括如下步骤：锻造具有足够切除量的钢锭构成锻件；对所述锻件进行淬火性能热处理，将所述锻件升温至1052℃，保温6.5 h后空冷至19℃；之后对所述锻件进行回火性能热处理，将所述锻件升温至680℃，保温16h后空冷至23℃，再次升温至597℃～600℃并保温16h，最后空冷至20℃。
对所述锻件进行淬火性能热处理的过程中，将所述锻件升温至600℃后，控制所述锻件从600℃升温至1052℃的过程中升温速率≤100℃/h。
对所述钢锭锻造过程中，第一火轻拍所述钢锭表面，每锤压下量≤2mm，该火次所述钢锭总变形量≤5%；第二火逐渐加大锤击所述钢锭的力度，每锤压下量3～5mm，该火次所述钢锭总变形量≤15%；第三火重锤击打所述钢锭，每锤压下量≥15mm，该火次所述钢锭总变形量≥100%。
本发明的优点是，用锻件取代铸件，与铸件相比，锻件消除了内部缺陷，产生了连贯一致的组织，并通过合适的锻造和热处理工艺方法，保证了锻件优异的综合性能；在应力和晶体内腐蚀问题严重的地方，锻件都能够保证较长的使用寿命和无故障服务。
附图说明
图1为本发明中锻件制造工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种压水堆核电站屏蔽叶轮锻件的制造方法，具体包括如下步骤：
（1）原材料
外购采用由EAF-VODC-VCD-LF-VD-VOH真空冶炼+电渣重熔技术冶炼的钢锭，确保钢锭的纯洁度和均匀性；
（2）锻造
在锻造前，S41500钢锭应具有足够的切除量，以保证锻件无缩孔和减少偏析，并在5000T油压机上采用适当的锻造比进行整体锻制，确保锻件整个截面得到充分锻透以及锻件得到合适的锻造显微组织；并采用多火次小变形量和大变形量相结合的锻造工艺，保证锻件的晶粒度、金属流向和内在质量，本实施例中多火次小变形量和大变形量相结合的锻造工艺具体为：
小变形量多火次：钢锭截面尺寸较大(Φ1000*960)，钢锭表面及心部组织不均匀，内应力很大，锻造时极易发生开裂，因此在锻造的初始阶段采用多火次小变形量的锻造方法，即，第一火轻拍钢锭表面，以释放钢锭内部应力,每锤压下量≤2mm，该火次钢锭的总变形量≤5%；第二火逐渐加大锤击力度，使钢锭组织逐渐均匀并细化，每锤压下量3～5mm，该火次钢锭的总变形量≤15%；第三火重锤击打钢锭，做足锻造比，进一步均匀组织，细化晶粒，每锤压下量≥15mm，该火次钢锭的总变形量≥100%；
大变形量：锻造力尽量大，目的是为了防止晶粒粗大，提高机械性能，确保锻件一火次完成拔长、墩粗滚圆成型；
（3）性能热处理及理化性能处理
性能热处理前，将锻件内孔加工出来，以改善热处理条件，并进行超声波无损检测；之后对锻件进行性能热处理，包括淬火和回火,其步骤为：
（3.1）淬火：
将工件升温至1052℃（当升温至600℃后缓慢加热，控制升温速率≤100℃/h，以减小由于锻件内外温差产生的热应力)，之后保温6.5h(按照工件截面尺寸计算，每100mm至少保温1h)，随后空冷至19℃(要求冷却至26℃以下)，以保证材料马氏体转变充分，得到以板条马氏体为主的显微组织，为材料的高强度和高韧性提供保证；
（3.2）回火
两次回火均采用了自带内循环***的专用回火炉，精度达到±3℃，能满足锻件的各部位温度的均匀性；
第一道回火的主要作用是调整组织，通过适当温度的回火获得合适的马氏体和逆变奥氏体的比例，为最终决定材料性能的回火提供了组织基础；首先升温至680℃回火（在这一升温过程中，当升温至400℃以上之后控制升温速率≤100℃/h直至达到680℃），之后按照每25.4mm/h的要求保温16h，待完成保温后出炉空冷至23℃(要求冷却至26℃以下)，得到合适的马氏体和逆变奥氏体的比例；
第二道回火目的是获得稳定合适的组织状态，保证最终的性能满足要求；首先将回火温度精确控制在597℃～600℃这一狭窄的温度区间内（在这一升温过程中，当升温至400℃以上之后控制升温速率≤100℃/h直至达到597℃～600℃），之后按照每25.4mm/h的要求保温16h，最后空冷至20℃；
通过上述淬火和回火过程，材料最终得到了由回火索氏体和逆变奥氏体组成的组织，其中针状的逆变奥氏体穿插于回火索氏体间，保证了材料具有良好的低温韧性；回火温度的控制关系到材料最终的组织状态，保证了材料强度、塑性和韧性的合理搭配；经过性能热处理及理化性能处理后的锻件试样力学性能如下表所示，可以发现调质态试样以及模拟焊后热处理状态试样的力学性能均远高于指标中所规定的值；
（4）机加工
成品加工过程中采用立式车床、镗床进行加工，确保尺寸、光洁度满足要求；
（5）之后按如图1中所示步骤依次进行超声波无损检测、锯试料、试样加工、理化试验、成品加工、外观检查、PT检查。
Claims (2)
1.一种压水堆核电站屏蔽泵叶轮锻件的制造方法，其特征在于所述制造方法包括如下步骤：锻造具有足够切除量的钢锭构成锻件；对所述锻件进行淬火性能热处理，将所述锻件升温至1052℃，保温6.5 h后空冷至19℃；之后对所述锻件进行回火性能热处理，将所述锻件升温至680℃，保温16h后空冷至23℃，再次升温至597℃～600℃并保温16h，最后空冷至20℃；对所述钢锭锻造过程中，第一火轻拍所述钢锭表面，每锤压下量≤2mm，该火次所述钢锭总变形量≤5%；第二火逐渐加大锤击所述钢锭的力度，每锤压下量3～5mm，该火次所述钢锭总变形量≤15%；第三火重锤击打所述钢锭，每锤压下量≥15mm，该火次所述钢锭总变形量≥100%。
2.根据权利要求1所述的一种压水堆核电站屏蔽叶轮锻件的制造方法，其特征在于对所述锻件进行淬火性能热处理的过程中，将所述锻件升温至600℃后，控制所述锻件从600℃升温至1052℃的过程中升温速率≤100℃/h。
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