CN112846672B - 压力管三通的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压力管三通的制造方法，包括：将原料经过粗炼后，采用炉外精炼方法和连铸工艺制成连铸坯；对所述连铸坯采用构筑成形方法制造构筑锻件，作为挤压坯料；采用挤压成形工艺将所述挤压坯料制成三通形状坯料；对所述三通形状坯料实施脱模后，依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品。本发明提供的制造方法可确保三通材料具有强韧性匹配、组织均匀、抗晶间腐蚀和高、低周疲劳特性，满足压力管三通复杂的服役环境及失效模式。并且，本发明提供的制造方法首次采用无焊缝的快堆一体化三通成形工艺，解决了复杂结构锻件大断面钢锭凝固过程存在明显尺寸效应的问题，克服了钢锭的偏析、疏松、粗晶的现象。

Description

压力管三通的制造方法

技术领域

本发明涉及核电主管道制造领域，特别涉及一种压力管三通的制造方法。

背景技术

原子能快堆项目中，压力管用于连接一回路钠泵支承出口与大栅板联箱，为冷却钠液提供流道，是一回路主冷却系统流道的一部分。

压力管的正常工作温度为358℃，事故最高温度为470℃，安全等级为2级，规范等级为NC，质保等级为QA1级，抗震类别为I类。设计压力为0.638MPa，载荷包含自重、压力、温度、流体载荷、泵致振动载荷和流致振动载荷。

压力管部件主要由三通、三维弯管等组成，三通形似裤衩形。三通作为压力管的重要零部件，体积庞大，形状复杂，为减少机加工量，减小机加工难度，保持金属流线的完整性，需要突破传统毛坯成形技术，使之由粗糙成形变为优质、高精度成形技术。

三通部分的另一个难题为型腔加工，由于压力管的内、外型腔结构复杂，为异形复杂曲面，因此需研究型腔的加工切削参数、辅助工装和夹装方式，确定最佳的机加工工艺。

目前，在核电主管道制造领域，还没有科学、合理的核电快堆压力管三通的完整制造工艺。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，针对目前缺乏核电快堆压力管的三通制造工艺的技术问题，本发明提供了一种压力管三通的制造方法。

(二)技术方案

本发明提供了一种压力管三通的制造方法，包括以下步骤：将原料经过粗炼后，采用炉外精炼方法和连铸工艺制成连铸坯；对所述连铸坯采用构筑成形方法制造构筑锻件，作为挤压坯料；采用挤压成形工艺将所述挤压坯料制成三通形状坯料；对所述三通形状坯料实施脱模后，依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品。

根据本公开的实施例，其中，所述采用炉外精炼方法和连铸工艺制成连铸坯的步骤中，所述炉外精炼方法包括：依次采用真空吹氧脱碳法、钢包精炼法和真空脱气法对粗炼后的原料进行精炼。

根据本公开的实施例，其中，所述采用钢包精炼法对粗炼后的原料进行精炼包括：

采用钢包精炼炉进行钢材精炼，并添加合金对精炼过程中的钢水成分进行调整，以使冶炼钢水达到钢种目标成分要求。

根据本公开的实施例，其中，所述对所述连铸坯采用构筑成形方法制造构筑锻件的步骤中，所述构筑成形方法依次包括：连铸坯锯切、表面铣磨、表面清洁处理、堆垛、真空封焊和焊缝打磨。

根据本公开的实施例，其中，所述连铸坯为实心连铸圆棒料，所述连铸坯锯切包括：将所述连铸坯锯切为预设下料长度。

根据本公开的实施例，其中，所述表面铣磨包括：采用旋转的铣刀将经过所述连铸坯锯切之后的坯料加工出平整光滑的表面；

所述表面清洁处理包括：将经过所述表面铣磨的坯料进行表面处理，使坯料表面达到预定的粗糙度及清洁度。

根据本公开的实施例，其中，所述真空封焊包括：将经过所述堆垛后的坯料整体置于真空环境下，进行真空电子束封焊。

根据本公开的实施例，其中，所述采用挤压成形工艺将所述挤压坯料制成三通形状坯料，包括：

所述挤压坯料为直管管坯，将所述挤压坯料放置于挤压成形模具中，通过挤压机带动镦粗杆对所述挤压坯料进行挤压镦粗，使所述挤压坯料在所述挤压成形模具中拉伸出三通支管。

根据本公开的实施例，其中，所述镦粗杆由实心圆柱轴和位于该圆柱轴一端且直径大于该圆柱轴的圆柱凸台组成，其中，所述圆柱轴作为挤压冲头，所述圆柱凸台用于挤压镦粗，所述圆柱凸台直径与挤压成形模具上部主管内壁直径相同。

根据本公开的实施例，其中，所述将挤压坯料放置于挤压成形模具中之前，还包括：

将所述挤压坯料加热到奥氏体区。

根据本公开的实施例，其中，所述将挤压坯料放置于挤压成形模具中之前，还包括：

在所述挤压成形模具的内壁均匀涂抹润滑剂。

根据本公开的实施例，其中，所述挤压坯料在所述挤压成形模具中拉伸出三通支管之后，还包括：

换用所述镦粗杆另一端的挤压冲头反挤所述挤压坯料至所述挤压成形模具中，直至所述挤压坯料和所述挤压成形模具的三通主管端部平齐。

根据本公开的实施例，其中，在所述主管的挤压充形过程中，所述主管上部设有圆形挤压垫，所述圆形挤压垫的直径大小位于所述主管的设计尺寸与所述挤压成形模具的内部尺寸之间。

根据本公开的实施例，其中，所述挤压机设有行程开关，用以限制所述挤压成形模具的中心轴线和所述镦粗杆的中心轴线对齐。

根据本公开的实施例，其中，所述对所述三通形状坯料实施脱模后依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品的步骤中，所述粗加工包括：端面修整、打磨、去除毛刺和倒坡口中的至少一种。

根据本公开的实施例，其中，所述对所述三通形状坯料实施脱模后依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品的步骤中，所述热处理依次包括：固溶加热和快速水冷工艺。

根据本公开的实施例，其中，所述固溶加热和快速水冷工艺包括：

将所述三通形状坯料中的碳化物充分固溶到奥氏体不锈钢基体中，然后在水冷槽中快速水冷，避免所述碳化物析出。

根据本公开的实施例，其中，所述对所述三通形状坯料实施脱模后依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品的步骤中，所述机加工包括：精加工和修磨，以及去除所述三通形状坯料的各端部余量，并对各端口进行坡口切削加工至所述压力管三通成品的设计尺寸。

根据本公开的实施例，其中，所述机加工之后还包括：

对经过所述机加工的坯料进行无损检测，合格后制得所述压力管三通成品。

根据本公开的实施例，其中，所述无损检测包括：渗透检测和超声检测。

根据本公开的实施例，其中，所述压力管三通成品的材料为奥氏体不锈钢，其中，所述奥氏体不锈钢的化学成分中氢的含量小于2ppm。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：

第一，本发明提供的压力管三通的制造方法，通过快堆压力管三通的冶炼与连铸、构筑成形方法、挤压成形工艺，以及热处理工艺的综合应用，制得压力管所用奥氏体不锈钢，其中奥氏体不锈钢的化学成分中氢含量小于2ppm。这种高纯净度的压力管三通成品的质量要求，是通过常规的电渣熔炼过程中难以达到的，能够确保三通材料具有强韧性匹配、组织均匀、抗晶间腐蚀和高、低周疲劳特性，满足压力管三通复杂的服役环境及失效模式。

第二，本发明提供的压力管三通的制造方法，涵盖了大型复杂奥氏体不锈钢锻件的热处理变形规律，据此形成完整的热处理工艺流程。

第三，本发明提供的压力管三通的制造方法，首次采用无焊缝的快堆一体化三通成形工艺，解决了复杂结构锻件大断面钢锭凝固过程存在明显尺寸效应的问题，克服了钢锭的偏析、疏松、粗晶的现象。

第四，本发明提供的压力管三通的制造方法，节约了原材料，缩短了制造周期，大大提高了快堆一体化三通制造的可靠性。

附图说明

图1示意性示出了本发明实施例的快堆压力管三通的三维结构图。

图2示意性示出了本发明实施例的快堆压力管三通的二维结构图。

图3示意性示出了本发明实施例的压力管三通的制造方法的流程图。

图4示意性示出了本发明实施例的炉外精炼方法的操作流程图；

图5示意性示出了本发明实施例的构筑成形方法的操作流程图；

图6示意性示出了本发明实施例的挤压成型工艺过程示意图。

【附图标记说明】

1-压力管三通；2-挤压成形模具；3-挤压坯料；4-镦粗杆

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

原子能快堆项目中，压力管用于连接一回路钠泵支承出口与大栅板联箱，为冷却钠液提供流道，是一回路主冷却系统流道的一部分。

压力管部件的功能是把主钠泵输出的钠送到大栅板联箱。液态钠在压力管部件内流动时，会产生摩擦压降、加速压降和重位压降，在弯管处以及压力管与大栅板联箱连接处会产生局部压降。

压力管所受工况载荷复杂，包括冷却剂压力、温度、流体流致振动载荷、泵转动产生的载荷等；涉及失效模式多，包括强度、低周疲劳、高周疲劳等，决定了压力管的设计与普通管道的常规设计有较大区别。

压力管为大口径薄壁管道，根据工作环境和载荷分析，其材料需要强韧性匹配、组织均匀、抗晶间腐蚀和高、低周疲劳特性。为减小主管道的断裂风险，压力管制造要求无纵缝、少环缝。

目前，在核电主管道中，压力管部件主要由三通、弯管、过渡段、密封环、密封组件及波纹管组件等组成，其中，三通位于钠泵入口腔，与泵接头套管焊接。

图1示意性示出了本发明实施例的快堆压力管三通的三维结构图。图2示意性示出了本发明实施例的快堆压力管三通的二维结构图。

参阅图1和图2，压力管三通1为大口径薄壁管道，包括一个主管和两个支管，其中，主管和支管分别位于所述压力管三通1的两端。可以看出，本发明实施例中，压力管三通1形似裤衩形，全部由曲面构造而成，形状复杂。

三通作为压力管的重要零部件，体积庞大，形状复杂，为减少机加工量，减小机加工难度，保持金属流线的完整性，需要得到高性能锻件，通过近净锻造成形技术，突破传统毛坯成形技术，使之由粗糙成形变为优质、高精度成形技术。

三通部分的另一个难题为型腔加工，由于压力管的内、外型腔结构复杂，为异形复杂曲面，因此需研究型腔的加工切削参数、辅助工装和夹装方式，确定最佳的机加工工艺。通过三通成形的工艺验证，固化压力管成形的技术条件。

图3示意性示出了本发明实施例的压力管三通的制造方法的流程图，该方法包括以下步骤：步骤S1，将原料经过粗炼后，采用炉外精炼方法和连铸工艺制成连铸坯；步骤S2，对所述连铸坯采用构筑成形方法制造构筑锻件，作为挤压坯料；步骤S3，采用挤压成形工艺将所述挤压坯料制成三通形状坯料；步骤S4，对所述三通形状坯料实施脱模后，依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品。

以下将结合具体的实施例对本发明实施例的压力管三通的制造方法中的各步骤进行详细说明。

步骤S1，将原料经过粗炼后，采用炉外精炼方法和连铸工艺制成连铸坯。

所述粗炼包括：将废钢通过电炉熔炼产生粗钢。

可选地，该电炉为电弧炉或氧气转炉，具体规格可根据实际需要进行选择，例如该电炉可以采用180t电弧炉。

图4示意性示出了本发明实施例的炉外精炼方法的操作流程图。

如图4所示，根据本公开的实施例，其中，所述炉外精炼方法依次包括：真空吹氧脱碳法(Vacuum Oxygen Decarburization，简称VOD)、钢包精炼法(Ladle Furnace，简称LF)和真空脱气法(Vacuum Degassing，简称VD)。

具体地，真空吹氧脱碳法可以包括：向真空罐内的钢液面上顶吹入氧气进行脱碳，通过钢包底部吹氩促进钢液的循环，以补充喷嘴附近脱碳反应的需要，并防止铬的局部氧化，同时在真空下用氩气搅拌钢液以促进非金属夹杂物上浮。

真空吹氧脱碳法的处理过程具体为：在粗炼之后，将电弧炉或转炉熔炼的钢水除渣之后，倒入钢包内，并将钢包放入到真空罐内盖上盖子，从设在钢包底部的多孔透气砖吹入氩气，以搅拌钢包内的钢水。同时，开动真空系统，当达到所需真空度时，便从设在盖上的氧枪吹入氧气，进行真空脱碳到C小于0.07％，添加铁合金，进行真空脱气，整个处理过程结束。此外，VOD炉不但可以正确控制电炉或转炉的停吹，提高生产率，而且还能减少耐火材料的消耗，提高铬的回收率。

根据本公开的实施例，其中，钢包精炼法可以包括：在还原性气氛下用石墨电极埋弧加热，利用透气砖吹氩搅拌脱气与高碱度渣精炼，从而去除钢材中的氢、氧、硫和夹杂物。

进一步地，钢包精炼法还可以包括：采用LF炉进行钢材精炼，并添加合金对精炼过程中的钢水成分进行调整，以便使冶炼钢水达到钢种要求的目标成分。

可以理解的是，LF精炼作为炉外精炼的一种技术手段，对钢水洁净化具有重要作用。同时，LF精炼在转炉和连铸之间起到缓冲调节、稳定生产、缩短冶炼时间、提高生产效率、降低生产成本等作用。

通过本发明的实施例，其中，真空脱气法可以包括：在真空条件下实现钢水脱气。

可以理解的是，应用VD法的真空脱气设备主要由钢包、真空室和真空系统组成，基本功能就是抽真空使钢水脱气。VD型真空处理炉通过抽真空，在钢包底部吹氩，通过炉盖上的合金加料室加入合金料，利用测温取样装置进行测温取样，从而有效地脱气，减少钢液中的氢和氮的含量。VD法和VOD法的处理过程大致相同，不同之处在于吹氧管可由真空罐上盖处自由升降，将氧气吹进真空罐钢液内进行脱碳，产生大量的一氧化碳气体，因此VOD法需增加排气功能。

需要说明的是，由于VD型真空处理炉没有加热功能，需要和LF炉配合使用。

通过本发明实施例可以看出，本发明在连铸坯制造过程中，综合采用了VOD+LF+VD的炉外精炼方法，按照原料粗炼——VOD精炼真空脱碳——LF炉精炼脱硫——VD精炼脱气等冶炼工艺路线，得到高纯净度铸件。制得的高纯净度铸件品质要求包括：无夹渣、气孔、裂纹等铸造缺陷，二级超声波探伤和性能检测合格。

具体地，本发明实施例的步骤S1中的炉外精炼方法具体处理过程为：

首先，通过VOD精炼真空脱碳完成了真空氧脱碳，保证钢中碳质量分数较低于0.01％。然后，LF炉精炼脱硫完成后，保证了钢中的N、H、夹杂物等进一步降低，以提高钢液的纯净度。继续进行VD精炼脱气后，出钢中的硫可达到0.001％要求。

进一步地，经过上述炉外精炼方法之后，还需进行连铸和火切工艺。

可以理解的是，连铸是钢铁生产中的重要一环，其主要过程是高温的钢水在结晶器内部受强冷形成一定厚度的坯壳，内部仍然为液态钢液。从结晶器中出来的含有液心的铸坯，进入二冷区后，在水喷嘴或汽水雾化喷嘴的强冷下，继续冷却降温直至内部钢液完全凝固。

由于连铸的生产过程是钢液连续浇铸的过程，在扇形段出口铸坯是连续拉出的过程，但实际上，还需要根据下游工艺的要求需要将铸坯切割成一定长度的尺寸，因此还需采用火切工艺。

具体来说，火切工艺可以包括：利用燃气和氧气将铸坯快速燃烧切断铸坯，得到所需长度的铸坯。

经过火切工艺之后的铸坯，也就是步骤S1最终制得的连铸坯。

步骤S2，对所述连铸坯采用构筑成形方法制造构筑锻件，作为挤压坯料。

图5示意性示出了本发明实施例的构筑成形方法的操作流程图。

如图5所示，根据本公开的实施例，其中，在步骤S2之中，构筑成形方法例如可以依次包括：连铸坯锯切、表面铣磨、表面清洁处理、堆垛、真空封焊和焊缝打磨。

具体地，连铸坯为实心连铸圆棒料，连铸坯锯切例如可以包括：将所述连铸坯锯切为预设下料长度。该预设下料长度为初步设计设定的长度，可根据实际需要进行调整，具体本发明不做限制。

需要说明的是，锯切下料给坯料边部增加的额外应力较小，这非常有利于后续对坯料进行真空封焊时的应力控制。

具体地，表面铣磨包括：采用旋转的铣刀将经过所述连铸坯锯切之后的坯料加工出平整光滑的表面。

可以理解的是，在经过表面铣磨之后，工件表面会产生碎屑、残存的油污，或者其他杂质残留于工件表面，为便于后续堆垛处理，还需进行表面清洁处理。

基于此，表面清洁处理例如可以包括：将经过所述表面铣磨的坯料进行表面处理，使坯料表面达到预定的粗糙度及清洁度。

根据本公开的实施例，其中，堆垛例如可以包括：将经过表面清洁处理后的坯料堆垛起来。

根据本公开的实施例，其中，真空封焊例如可以包括：将经过所述堆垛后的坯料整体置于真空环境下，进行真空电子束封焊。

可以理解的是，真空封焊作为一种更可靠的焊接工艺，需要工件在真空环境下进行。特别地，真空电子束封焊利用定向高速运动的电子束流撞击工件使动能转化为热能而使工件熔化，形成焊缝。尤其对于大厚件的焊接工件，与普通焊接相比，真空电子束封焊的电子束可以精确的确定焊缝的位置，精度和重复性误差几乎为零，焊缝纯净、光洁，呈镜面，无氧化等缺陷，焊接速率更高。

进一步地，焊缝打磨包括：对经过真空封焊之后的坯料焊缝进一步修整打磨。具体来说，焊缝打磨例如可以包括：对焊缝余高的打磨，去除表面划伤区域，去除焊接飞溅，对焊缝接头的打磨以及焊缝磨平。打磨质量可根据实际需要进行设置，例如可以为：打磨后整体应无毛刺、凹坑和焊接不良处，表面无明显打磨不均匀现象。

步骤S3，采用挤压成形工艺将所述挤压坯料制成三通形状坯料。

本发明实施例中，步骤S3还包括：

所述挤压坯料为直管管坯，将所述挤压坯料放置于挤压成形模具中，通过挤压机带动镦粗杆对所述挤压坯料进行挤压镦粗，使所述挤压坯料在所述挤压成形模具中拉伸出三通支管。

图6示意性示出了本发明实施例的挤压成型工艺过程示意图。

如图6所示，本发明实施例中，镦粗杆4由实心圆柱轴和位于该圆柱轴一端且直径大于该圆柱轴的圆柱凸台组成，其中，该圆柱轴作为挤压冲头，该圆柱凸台直径与挤压成形模具2上部主管内壁直径相同，用于挤压镦粗。

具体来说，本步骤中，操控挤压机，使挤压机带动镦粗杆4向下移动，挤压坯料3为直管管坯并放置于挤压成形模具2中，此时，镦粗杆4缓慢进入到挤压成形模具2上部的主管位置处承压挤压坯料3，随着镦粗杆4的缓慢运行，直管管坯上表面承受的压力逐渐增大，直管管坯沿着挤压成形模具2下部的两侧支管位置分流，这样就可逐渐将直管管坯向两侧支管位置填满，在两侧支管完全填满之后，压力机即可停止，直管管坯被压制成型为具体三通形状的异形管坯。

进一步地，在所述挤压坯料3在所述挤压成形模具2中拉伸出三通支管之后，还包括：

换用所述镦粗杆4另一端的挤压冲头反挤所述挤压坯料3至所述挤压成形模具2中，直至所述挤压坯料3和所述挤压成形模具2的主管上端部平齐。

可以理解的是，本步骤将镦粗杆4反挤至所述挤压成形模具2中，以避免镦粗杆4在正向对该挤压坯料3进行镦粗导致的挤压成形模具2的上部主管位置未能达到完整充形。

具体来说，参阅图6，由于在上述挤压镦粗过程中，挤压坯料3已经填满了该挤压成形模具2下部的三通支管，然而，挤压成形模具2上部的主管之间还存在大量空隙尚未填满，为此本发明采用挤压冲头反挤，直至挤压坯料3和挤压成形模具2的主管上端部平齐，从而使得挤压坯料3填满于挤压成形模具2上部的主管内壁。

本发明实施例中，将挤压坯料3放置于挤压成形模具2中之前，还包括：将所述挤压坯料3加热到奥氏体区。具体来说，由于本发明中的挤压成形工艺具体采用了热挤压成形，加热到奥氏体区以便于挤压坯受压变形。

进一步地，将挤压坯料3放置于挤压成形模具2中之前，还包括：

在所述挤压成形模具的内壁均匀涂抹润滑剂。

可以理解的是，先在挤压成形模具2的内壁均匀涂抹润滑剂，然后再将挤压坯料3放置于挤压成形模具2上，能够提高镦粗挤压坯料3的质量和镦粗工作效率。

需要说明的是，三通挤压过程中，变形抗力大，容易发生充形不完整问题。挤压前应合理设置模具支管高度，确保三通支管充形完整。例如，所述挤压成形模具2的内部尺寸可以为压力管三通成品的设计尺寸的1.1～1.3倍。

根据本公开的实施例，压力管三通1包括一个主管和两个支管，在主管的挤压充形过程中，主管上部设有圆形挤压垫，所述圆形挤压垫的直径大小位于所述主管的设计尺寸与所述挤压成形模具2的内部尺寸之间。

可以理解的是，在三通主管上部设置挤压垫，挤压垫的直径设计使挤压垫与模具间留有更小的缝隙，阻碍飞边过度生长，防止镦粗杆4卡死，确保三通主管的充形完整。

在一些实施例中，用于挤压成形的挤压机设有行程开关，用以限制所述挤压成形模具2的中心轴线和所述镦粗杆4的中心轴线对齐。

具体来说，挤压机下方设置有行程开关，当挤压成形模具2的中心位置在挤压机的推动作用下与上方的镦粗杆4中心位置对齐时，该行程开关发出限位信号，从而使挤压机带动镦粗杆4进行挤压动作。

可选地，行程开关的设计精度可以在±2mm以内。需要说明的是，根据本发明的实施例，该设计精度可以根据实际需要进行适应性调整，本发明对此不作具体限制。

由于采用了挤压成形模具2，本发明采用挤压成形工艺制造的产品表面余量较少，材料利用率高。另外，由于采用了镦粗杆4及其另一端头的挤压冲头对步骤S2制得的构筑锻件的内部材料进行了挤压，使得构筑锻件通过金属流动补偿到制得的产品本体上去，在提高材料利用率的同时大大减小产品的热处理壁厚。这对构筑锻件的后续热处理工艺的制定带来了较大的益处，能大大降低材料内外温差较大造成的材料内部缺陷。

根据本公开的上述实施例，通过测量可知，步骤S3制得的三通形状坯料的晶粒度较为理想，加工裕量较大，有利于控制三通后续的热处理和加工过程中的外形尺寸。

基于上述内容可以看出，本发明中结合了构筑成形方法和挤压成型工艺，经由构筑成形方法制得构筑锻件，作为挤压坯料，在此基础上进行三通成形，其氢含量可得到有效控制，进而满足压力管技术要求。构筑锻件的化学成分、力学性能均匀性、稳定性均优于传统锻件，用于挤压坯料具有较大优势。

步骤S4，对所述三通形状坯料实施脱模后，依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品。

通过本发明的实施例，其中，粗加工包括：端面修整、打磨、去除毛刺和倒坡口中的至少一种。

热处理包括：固溶加热和快速水冷工艺。

具体来说，固溶加热和快速水冷工艺包括：

将所述三通形状坯料中的碳化物充分固溶到奥氏体不锈钢基体中，然后在水冷槽中快速水冷，避免所述碳化物析出。

需要说明的是，固溶热处理可将析出相重溶回奥氏体中，形成过饱和溶体，从而实现对锻件组织与性能调控。

可以看出，本申请采用的固溶加热和快速水冷的热处理工艺，保证了碳氢化物的充分固溶，快速水冷过程进而避免该碳化物的析出，保证材料的强韧性匹配和高温长时性能，从而提高了压力管三通成品的抗晶间腐蚀能力。

由于壁厚较薄且形状复杂，三通快速水冷过程中，在热应力作用下容易发生变形。针对固溶处理中的变形问题，由于后续有机加工工序，在本发明实施例中，可以通过加大设计裕量以保证加工后的尺寸符合要求。

本发明实施例中，机加工包括：精加工和修磨，以及去除所述三通形状坯料的各端部余量，并对各端口进行坡口切削加工至所述压力管三通成品的设计尺寸

进一步地，机加工之后还包括：对经过所述机加工的坯料进行无损检测，合格后制得所述压力管三通成品。

本发明实施例中，压力管三通成品的材料为奥氏体不锈钢，其中，所述奥氏体不锈钢的化学成分中氢的含量小于2ppm。

需要说明的是，本发明中制造压力管三通成品所用的奥氏体不锈钢的化学成分中氢含量要求小于2ppm，常规的电渣熔炼过程中由于会增加氢和氧，难以达到上述要求。

所述无损检测包括：渗透检测和超声检测。此外，由于本发明的压力管三通应用于核电快堆之中，该无损检测操作过程需要严格按照相关标准规范进行。

综上所述，本发明实施例提供一种压力管三通的制造方法，通过快堆压力管三通的冶炼与连铸、构筑成形方法、挤压成形工艺，以及热处理工艺的综合应用，制得压力管所用奥氏体不锈钢，其中奥氏体不锈钢的化学成分中氢含量小于2ppm。这种高纯净度的压力管三通成品的质量要求，是通过常规的电渣熔炼过程中难以达到的。

需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“正面”、“背面”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种压力管三通的制造方法，其特征在于，包括：

将原料经过粗炼后，采用炉外精炼方法和连铸工艺制成连铸坯；

对所述连铸坯采用构筑成形方法制造构筑锻件，作为挤压坯料；

采用挤压成形工艺将所述挤压坯料制成三通形状坯料；

对所述三通形状坯料实施脱模后，依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品；

其中，在挤压成形工艺中，使用镦粗杆将所述挤压坯料制成三通形状坯料，所述镦粗杆由实心圆柱轴和位于该圆柱轴一端且直径大于该圆柱轴的圆柱凸台组成，所述圆柱轴作为挤压冲头，所述圆柱凸台用于挤压镦粗，所述圆柱凸台直径与挤压成形模具上部主管内壁直径相同；

所述采用挤压成形工艺将所述挤压坯料制成三通形状坯料，包括：

所述挤压坯料为直管管坯，将所述挤压坯料放置于挤压成形模具中，通过挤压机带动所述镦粗杆对所述挤压坯料进行挤压镦粗，使所述挤压坯料在所述挤压成形模具中拉伸出三通支管，所述挤压坯料填满所述挤压成形模具下部的三通支管；

所述挤压坯料在所述挤压成形模具中拉伸出三通支管之后，还包括：

换用所述镦粗杆另一端的挤压冲头反挤所述挤压坯料至所述挤压成形模具中，直至所述挤压坯料和所述挤压成形模具的三通主管端部平齐，使得所述挤压坯料填满所述挤压成形模具上部的主管内壁；

将所述挤压坯料放置于所述挤压成形模具中之前，还包括：

将所述挤压坯料加热到奥氏体区；

在所述主管的挤压充形过程中，所述主管上部设有圆形挤压垫，所述圆形挤压垫的直径大小位于所述主管的设计尺寸与所述挤压成形模具的内部尺寸之间；

所述压力管三通为快堆压力管三通。

2.根据权利要求1所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述采用炉外精炼方法和连铸工艺制成连铸坯的步骤中，所述炉外精炼方法包括：依次采用真空吹氧脱碳法、钢包精炼法和真空脱气法对粗炼后的原料进行精炼。

3.根据权利要求2所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述采用钢包精炼法对粗炼后的原料进行精炼包括：

采用钢包精炼炉进行钢材精炼，并添加合金对精炼过程中的钢水成分进行调整，以使冶炼钢水达到钢种目标成分要求。

4.根据权利要求1所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述对所述连铸坯采用构筑成形方法制造构筑锻件的步骤中，所述构筑成形方法依次包括：连铸坯锯切、表面铣磨、表面清洁处理、堆垛、真空封焊和焊缝打磨。

5.根据权利要求4所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述连铸坯为实心连铸圆棒料，所述连铸坯锯切包括：将所述连铸坯锯切为预设下料长度。

6.根据权利要求4所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述表面铣磨包括：采用旋转的铣刀将经过所述连铸坯锯切之后的坯料加工出平整光滑的表面；

所述表面清洁处理包括：将经过所述表面铣磨的坯料进行表面处理，使坯料表面达到预定的粗糙度及清洁度。

7.根据权利要求4所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述真空封焊包括：将经过所述堆垛后的坯料整体置于真空环境下，进行真空电子束封焊。

8.根据权利要求1所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，将所述挤压坯料放置于所述挤压成形模具中之前，还包括：

在所述挤压成形模具的内壁均匀涂抹润滑剂。

9.根据权利要求1所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述挤压机设有行程开关，用以限制所述挤压成形模具的中心轴线和所述镦粗杆的中心轴线对齐。

10.根据权利要求1所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述对所述三通形状坯料实施脱模后依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品的步骤中，所述粗加工包括：端面修整、打磨、去除毛刺和倒坡口中的至少一种。

11.根据权利要求1所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述对所述三通形状坯料实施脱模后依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品的步骤中，所述热处理依次包括：固溶加热和快速水冷工艺。

12.根据权利要求11所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述固溶加热和快速水冷工艺包括：

将所述三通形状坯料中的碳化物充分固溶到奥氏体不锈钢基体中，然后在水冷槽中快速水冷，避免所述碳化物析出。

13.根据权利要求1所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述对所述三通形状坯料实施脱模后依次经过粗加工、热处理和机加工后制得压力管三通成品的步骤中，所述机加工包括：精加工和修磨，以及去除所述三通形状坯料的各端部余量，并对各端口进行坡口切削加工至所述压力管三通成品的设计尺寸。

14.根据权利要求13所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述机加工之后还包括：

对经过所述机加工的坯料进行无损检测，合格后制得所述压力管三通成品。

15.根据权利要求14所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述无损检测包括：渗透检测和超声检测。

16.根据权利要求1所述的压力管三通的制造方法，其特征在于，所述压力管三通成品的材料为奥氏体不锈钢，其中，所述奥氏体不锈钢的化学成分中氢的含量小于2ppm。

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