CN101169984B - 百万千瓦级核电压力容器安全端制造工艺 - Google Patents
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Abstract
一种百万千瓦级核电压力容器安全端制造工艺，该工艺包括选料熔炼、锻坯加热、锻制成形、锻件冷却及锻后热处理工序，加热锻制过程中，控制中温阶段保温时间、高温阶段的升温时间和保温时间，锻制时从第二火次开始增大锻坯的变形量，并将变形量控制在30％～70％，锻造比达到8以上，最后一火次的终锻温度为850～780℃，最后一火次变形量≥30％，锻制成形结束后，将锻件在空气中自然冷却后固溶。采用本发明制造的压力容器安全端，各项性能均满足RCC-M标准要求，保证了百万千瓦级压力容器安全端使用要求，使其安全性、可靠性大为提高。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种百万千瓦级核电站压力容器安全端的制造工艺，属于核电压力容器控制装置接管技术领域。
二、背景技术：
核电站安全端是核电站反应堆压力容器的重要、关键件，它广泛应用于核电站反应堆压力容器入、出口接管连接部，起保障正常工作、保障其安全性能的作用。
安全端锻件性能要求很高，主要是晶粒度要求需大于3级，常规工艺方法不能满足要求，因此目前核电安全端锻件还不能国产化，多向国外定购。
三、发明内容：
本发明的目的是提供一种使百万千瓦级核电压力容器安全端工件综合力学性能高、晶粒细小、工作性能安全可靠的的制造工艺，克服现有制造技术的不足，满足核电站压力容器需求。
本发明所述百万千瓦级核电压力容器安全端工件坯料尺寸为：φ890/φ650×350，其制造工艺包括：选料、熔炼、锻坯加热、锻制成形、冷却及锻后热处理工序，具体步骤及要求是：
1)选取原材料Z2CND18-12后熔炼，取浇包样品测试其化学成份，调整各微量元素含量使其重量百分比满足：
C≤0.035％，Mn≤2.0％，Si≤0.80％，P≤0.020％，S≤0.015％， Ni11.50％-12.50％，Cr17.00％-18.20％，Mo2.25％-2.75％，Cu≤U.50％，N≤0.080％，B≤0.0010％，Co≤0.10％，Nb+Ta≤0.15％；
2)锻坯加热，锻坯加热至800～850℃中温阶段时，保温3小时，升至1200±20℃高温阶段的升温时间为2小时，保温1.5小时；
3)锻制成形，锻制时第一火次钢锭出坯，以较小的变形量轻击钢锭，使粗大晶粒、块状物等初步破碎，第二火次开始增大锻坯的变形量，并将变形量控制在30％～70％，反复纵、横向镦拔锻坯3～5次、方型锻坯6面中心压实3～5次，使锻造比达到8以上，最后一火次的终锻温度为850～780℃，最后一火次变形量≥30％；
4)冷却和锻后热处理：锻件在空气中自然冷却后固溶。
采用本发明所述工艺制造的安全端锻件的晶粒度达到3级(含3级)以上，各项性能均满足RCC-M和ASTM标准要求，保证了百万千瓦级压力容器安全端使用要求，使其安全性、可靠性大为提高，满足了国内技术需求。
四、附图说明(无附图)
五、具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明所述制造工艺作详细说明：
本发明所述百万千瓦级核电站压力容器安全端工件坯料为：φ890/φ650×350，制造工艺及要求为：
1)选取优质原材料Z2CND18-12后熔炼，取浇包样品测试其化学成份，通过调整各微量元素含量，得实际测得值与要求值对比为下表所示：
Z2CND18-12化学成份(wt％ 重量百分比)
| C | Mn | Si | P | S | Ni | Cr | |
| 要求值 | ≤ 0.035 | ≤2.00 | ≤0.80 | ≤ 0.020 | ≤ 0.015 | 11.50～ 12.50 | 17.00～ 18.20 |
| 测得值 | 0.024 | 1.15 | 0.70 | 0.019 | 0.008 | 11.66 | 17.04 |
| Mo | Cu | N | B | Co | Nb+Ta | ||
| 要求值 | 2.25～ 2.75 | ≤0.50 | ≤ 0.080 | ≤ 0.0010 | ≤0.10 | ≤0.15 | |
| 测得值 | 2.38 | 0.15 | 0.050 | 0.0001 | 0.037 | 0.046 | |
对比后确定满足要求。
2)锻坯加热：加热升温过程中控制中温阶段的保温时间，高温阶段的升温及保温时间，具体要求为：升温至800～850℃中温阶段时，保温3小时，使锻坯受热均匀，并保证锻坯心部充分热透、提高锻坯的热塑性。继续升温至1200±20℃高温阶段，该升温时间控制为2小时，保温1.5小时，以保证安全端锻坯不产生过热、过烧、晶粒粗大等缺陷。
3)锻件成形：锻制时第一火次钢锭出坯，以较小的变形量轻击钢锭，使粗大化晶粒，从第二火次开始增大锻坯的变形量，并将变形量控制在30％～70％，锻造比达到8以上。为避免再结晶时晶粒粗大，最后一火次的终锻温度为800℃，最后一火次变形量40％，以保证锻件具有细小的晶粒。
4)锻件的冷却和锻后热处理：锻件在空气中自然冷却后进行热处理，热处理状态为固溶。
采用上述技术方案制作结束后，对工件进行测试得下表所示数据
拉伸试验要求指标及实测值
| Rp0.2(MPa) | Rm(MPa) | A％(5d) | Z％ | |
| 室温拉伸指标 | ≥220 | ≥520 | ≥40 | ≥50 |
| 实测值 | 325 | 565 | 61 | 77 |
KV冲击试验指标及实测值
| 最小个别值横向(J) | 最小个别值(J) | |
| 20℃KV冲击试验 | ≥60 | ≥100 |
| 实测值 | 147 | 147 |
由此可见，按本发明所述制造工艺制得的百万千瓦级核电压力容器安全端工件的各项性能指标均能满足RCC-M和ASTM标准要求。
Claims (1)
1.一种百万千瓦级核电压力容器安全端制造工艺，该安全端工件坯料尺寸为：φ890/φ650×350，其特征在于：所述安全端制造工艺包括选料、熔炼、锻坯加热、锻制成形、冷却及锻后热处理工序，具体步骤及要求是：
1)选取原材料Z2CND18-12后熔炼，取浇包样品测试其化学成份，调整各微量元素含量使其重量百分比满足：
C≤0.035％，Mn≤2.0％，Si≤0.80％，P≤0.020％，S≤0.015％，Ni11.50％-12.50％，Cr17.00％-18.20％，Mo2.25％-2.75％，Cu≤0.50％，N≤0.080％，B≤0.0010％，Co≤0.10％，Nb+Ta≤0.15％；
2)锻坯加热，锻坯加热至800～850℃中温阶段时，保温3小时，升至1200±20℃高温阶段的升温时间为2小时，保温1.5小时；
3)锻制成形，锻制时第一火次钢锭出坯，以较小的变形量轻击钢锭，使粗大晶粒、块状物初步破碎，第二火次开始增大锻坯的变形量，并将变形量控制在30％～70％，反复纵、横向镦拔锻坯3～5次、方型锻坯6面中心压实3～5次，使锻造比达到8以上，最后一火次的终锻温度为850～780℃，最后一火次变形量≥30％；
4)冷却和锻后热处理：锻件在空气中自然冷却后固溶。
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