帶支管嘴的核電主管道管坯的鍛造方法
2023-05-29 04:51:56
專利名稱：帶支管嘴的核電主管道管坯的鍛造方法
技術領域：
本發明涉及加工核電主管道的鍛造工藝方法，特別是涉及一種用於AP1000 (第 三代先進壓水堆)核電站的帶支管嘴的核電主管道管坯的鍛造方法。
背景技術：
根據我國中長期核電發展規劃，到2020年我國核能發電總量將達到4000萬千 瓦。為了適應我國核電發展的速度，跟上世界核電技術的發展趨勢，目前已經從美國西 屋公司引進了核電發展的第三代技術——AP1000核電技術。作為AP1000的示範工程， 浙江三門和山東海陽核電站的工程建設已經啟動。而主管道是核島中七大關鍵設備之 一，被稱為核電站的「主動脈」。作為核島核安全1級重大設備，主管道製造國產化的 實現將有效促進我國核電產業的發展。
因此，我國正在積極研究主管道的鍛造方法。其中，熱鍛中兩個互為45度角的 支管嘴鍛造控制一直是難點之一。
目前世界範圍內尚無成功投入使用的AP1000核電站，依據兩示範工程進行的 AP1000主管道試製在世界範圍內是第一次。根據美國西屋公司提供的信息，義大利參與 此次試製的IBF公司未能很好解決AP100主管道製造問題，國內幾家參與試製的單位也 尚未解決。因此，對主管道支管嘴的控制屬世界難題，在國內外尚無先例，如能解決， 在此項技術上應屬於世界領先水平。發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種應用於帶支管嘴的核電主管道管坯的鍛造 方法，能準確地鍛造出主管道管壁上兩個互為角度的支管嘴，而且支管嘴的性能穩定， 符合AP1000核電站的設計要求。
為解決上述技術問題，本發明的帶支管嘴的核電主管道管坯的鍛造方法包括如 下步驟
第一步，滾壓、壓把；將電渣重熔鋼錠加熱到1180 1220°C，輕壓鋼錠表面， 單面壓下量20 50mm，提高表麵塑性，避免產生裂紋；壓鉗把；
第二步，鐓粗，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，經過鐓粗使其錠身 高度由3120mm變為1500士50mm，鍛造比達到1.4以上；鐓粗過程中使電渣重熔鋼錠的 溫度始終保持在930 1220°C範圍內；
第三步，拔長，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220 °C，拔長錠身至 3310士50mm，其截面形狀為正八邊形，以確定支管嘴的方向，鍛造比達到1.5以上，支 管嘴的高度由截面為正八邊形面積大小確定；拔長過程中使電渣重熔鋼錠的溫度始終保 持在930 1220°C範圍內；
第四步，號印，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，按各段重量分料， 分料時需要考慮支管嘴與直管段的高度差；
第五步，拔長；將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，將直管段拔至直 徑1250士25mm，鍛造比達到1.5以上；拔長過程中使電渣重熔鋼錠的溫度始終保持在 930 1220°C範圍內；
第六步，拔支管嘴，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，截面為正八邊 形的相鄰兩條邊的法線成45度角，在相鄰的兩個面上拔出的兩支互為45度的支管嘴，並 修整各段形狀尺寸以滿足鍛件設計要求，鍛造比達到1.3以上；拔長過程中使電渣重熔鋼 錠的溫度始終保持在930 1220°C範圍內。
由於AP1000核電站主管道的管壁上具有兩個互為45度的支管嘴，鍛造時兩個 支管嘴之間的夾角需要精確控制，且要保證一定變形量，是本領域目前所需克服的技術 難題。採用本發明的方法，由於採用特殊的號印及定向方式，可使兩支管嘴的角度準 確，支管嘴部位的材料緻密，金屬流線分布合理，獲得穩定性能。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明
圖1是70T電渣重熔錠的外形及尺寸示意圖2是經過鐓粗的鍛件示意圖3經過拔長的鍛件示意圖4經過號印分料、拔直段後的鍛件示意圖5鍛造後的鍛件示意圖。
具體實施方式
AP1000核電站主管道的材料為TP316LN(見ASME規範第II卷，SA-336)，直 管的外徑為965mm，內徑為785mm，支管嘴高度為387mm，支管嘴的直徑為616mm。 整個主管道支管嘴鍛造的最大難點是它的兩個支管嘴不在一個平面內，兩個支管嘴互為 45度角(參見圖5中的A向視圖，其中標註的1#和2#分別表示兩個支管嘴，由圖可以 看出兩個支管嘴之間的夾角為45度)，且對晶粒度要求較高。因此，對主管道支管嘴的 鍛造要採用特殊的工藝方法。
在一實施例中使用16500噸油壓機，對材料為TP316LN的電渣重熔鋼錠進行鍛 造，包括如下步驟
第一步，滾壓、壓把；將電渣重熔鋼錠加熱到1180 1220°C，輕壓鋼錠表面， 單面壓下量20 50mm，提高表麵塑性，避免產生裂紋；壓鉗把(用於後續拔長等步驟 操作)；在一具體實施例中所述電渣重熔鋼錠鍛件的外形尺寸如圖1所示，其重量為70 噸，高度為2050mm，直徑為2300mm。
第二步，鐓粗，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，經過鐓粗使其錠身 高度由3120mm變為1500士50mm，鍛造比達到1.4以上；鐓粗過程中使電渣重熔鋼錠的 溫度始終保持在930 1220°C範圍內；如圖2所示。
第三步，拔長，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220 °C，拔長錠身至 3310士50mm，其截面形狀為正八邊形，以確定支管嘴的方向，鍛造比達到1.5以上，拔 長不宜過長，保證坯料拔長後截面八邊形的高度尺寸1500 1700mm，使其有足夠的變形量去鍛造出支管嘴；拔長過程中使電渣重熔鋼錠的溫度始終保持在930 1220°C範圍 內；如圖3所示。
第四步，號印，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，按各段重量分料， 分料時需要考慮支管嘴與直管段的高度差，按體積不變原理確定每步號印尺寸，採用45 度號印刀進行號印(結合圖4所示)。
第五步，拔長；將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，將直管段拔至直 徑1250士25mm，鍛造比達到1.5以上；拔長過程中使電渣重熔鋼錠的溫度始終保持在 930 1220°C範圍內，如圖4所示直段。
第六步，拔支管嘴，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，截面為正八邊 形的相鄰兩條邊的法線成45度角，在相鄰的兩個面上拔出兩支互為45度的支管嘴，並修 整各段形狀尺寸以滿足鍛件設計要求，鍛造比達到1.3以上；拔長過程中使電渣重熔鋼錠 的溫度始終保持在930 1220°C範圍內；通過正八邊形找到支管嘴的角度，並根據金屬 實際流向，選擇變形方向。最終鍛造成形的鍛件外形及尺寸如圖5所示。
按以上步驟進行鍛壓，依據ASME(美國機械工程師學會)規範(ASME頒布的 《鍋爐及壓力容器規範》簡稱《ASME規範》)計算，總鍛比達25。
以上通過具體實施例對本發明進行了詳細的說明，但這些並非構成對本發明的 限制。在不脫離本發明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這 些也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種帶支管嘴的核電主管道管坯的鍛造方法，其特徵在於，包括如下步驟第一步，滾壓、壓把；將電渣重熔鋼錠加熱到1180 1220°C，輕壓鋼錠表面，單面 壓下量20 50mm，提高表麵塑性，避免產生裂紋；壓鉗把；第二步，鐓粗，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，經過鐓粗使其錠身高度 由3120mm變為1500士50mm，鍛造比達到1.4以上；鐓粗過程中使電渣重熔鋼錠的溫度 始終保持在930 1220°C範圍內；第三步，拔長，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220 °C，拔長錠身至 3310士50mm，其截面形狀為正八邊形，鍛造比達到1.5以上；支管嘴的高度由截面為正 八邊形面積大小確定；拔長過程中使電渣重熔鋼錠的溫度始終保持在930 1220°C範圍 內；第四步，號印，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，按各段重量分料，分料 時需要考慮支管嘴與直管段的高度差；第五步，拔長；將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，將直管段拔至直徑 1250士25mm，鍛造比達到1.5以上；拔長過程中使電渣重熔鋼錠的溫度始終保持在 930 1220°C範圍內；第六步，拔支管嘴，將電渣重熔鋼錠溫度加熱到1180 1220°C，截面為正八邊形的 相鄰兩條邊的法線成45度角，在相鄰的兩個面上拔出兩支互為45度的支管嘴，並修整各 段形狀尺寸以滿足鍛件設計要求，鍛造比達到1.3以上；拔長過程中使電渣重熔鋼錠的溫 度始終保持在930 1220°C範圍內。
2.如權利要求1所述的鍛造方法，其特徵在於實施步驟三進行拔長時應保證錠身 拔長後截面八邊形的高度尺寸為1500 1700mm。
3.如權利要求1所述的鍛造方法，其特徵在於實施步驟四時採用45度號印刀進行 號印。
全文摘要
本發明公開了一種帶支管嘴的核電主管道管坯的鍛造方法，第一步，滾壓鍛件錠身，壓鉗把；第二步，鐓粗；第三步，拔長，確定支管嘴的方向；第四步，號印，將鍛件溫度加熱至1180～1220℃，按各段重量分料；第五步，將直管段拔至鍛件設定尺寸；第六步，拔兩個支管嘴，並使這兩個支管嘴互為45度。本發明能準確地鍛造出主管道管壁上兩個互為角度的支管嘴，而且支管嘴的性能穩定，符合AP1000核電站的設計要求。
文檔編號B21J5/08GK102019334SQ20091005793
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月22日 優先權日2009年9月22日
發明者葉雨, 張靈芳, 陳永波 申請人:上海重型機器廠有限公司