AP1000主管道控制锻造工艺探索.pdf

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1、No．4《大型铸锻件》July2010HEAVYCASrINGANDF0RGINGAP1000主管道控制锻造工艺探索孙凤先马庆贤(1．鞍钢重型机械有限责任公司，辽宁l14031；2．清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室，北京100084)摘要：AP1000主管道整体锻件是成形难度较大的一种锻件。通过研究防止表面裂纹产生和控制晶粒细化的方法，确定了主管道锻件成形工艺参数，成功地用于实际产品生产，并取得了满意的效果。关键词：核电主管道；316LN钢；锻造中图分类号：TG316文献标识码：BResearchontheCont

2、rolForgingProcessesforAP1000MainPipeSunFengxian，MaQingxianAbstract：AP1000mainpipeentireforgingsisonetypeofforgingsdifficultytoform．ThispaperhasresearchedonthemethodforpreventingtheproductionofsurfacecracksandforeontmHinggrainrefinement．Basedonthis，theen-tireforgingpr

3、ocessparametersofmainpipehasbeendeterminedandappliedtoactualproductiontoobtainthesatisfiedresults．Keywords：nuclearmampipe；316LNsteel；forging核电主管道是核岛内七大关键设备之一，被称为核电站的“主动脉”。主要功能是输送含有放射性物质的压力水和保持压力边界的完整性，防止放射性物质外泄，它在高温、高压的工况下要运行60年。以往国外制造厂家大多采用铸件主管道，或是采用几个锻件焊接而成，对核电整体工程

4、质量有一定的影响。因此，第三代核电技术要求主管道用整体锻件代替以往的铸件或锻焊结构件，实现一体化以保证质量。由于核电主管道部图1APIO00主管道结构示意图件技术要求高，而且外形较为特殊，所以制造难度Figure1ThestructuresketchofAP1000mainpipe非常大。过程包括制锭、热锻实心轴坯并制出管嘴部分、机热锻毛坯是主管道的制造难点之一。主管道加工管坯、冷弯曲成形，精加工到尺寸。要求两个材料为316LN超低碳奥氏体不锈钢，该钢种工艺管嘴与轴体为整体锻件，无疑大大增加了锻造工塑性差、变形抗力大，而且无相变

5、，不能通过热处艺的难度。理改善组织，因此锻造过程中防止表面裂纹和控主管道热锻工艺的难点在于钢锭镦粗、拔长制晶粒细化是保证产品生产至关重要的环节。等压实阶段能有效控制表面裂纹的产生，在锻件目前，国内许多制造企业开始研制核电主管成形阶段能控制组织细匀、完成组织强化。针对道制造技术。鞍钢重型机械有限责任公司通过研上述难点，专门分析研究制定了控制裂纹工艺，以制控制锻造技术，制造出AP1000主管道样品，目及细化晶粒、强化组织的技术手段。前正在进行各项检验和测试工作。1主管道控制锻造工艺要点2316LN钢热锻控制裂纹分析为防止锻件表面产生

6、裂纹，应合理制订镦粗、AP1000主管道结构示意图如图1所示，制造拔长等热锻工艺和弯管工艺的参数范围。收稿日期：20lO—o4—02镦粗过程中侧表面开裂是最常见的缺陷之作者简介：孙凤先，鞍钢重型机械有限责任公司技术部部长，从事锻造研发和新产品开发。一。锻坯的表面开裂，既和镦粗工艺时的应力状资助项目：“十一五”国家科技支撑计划重点项目课题(2007BAF02B07)态、应变速率大小有关，又和锻坯的化学成分、高30《大型铸锻件》NO．4HEAVYCAsTINGANDFORGINGJuly2010温下的组织性能有关。由于端面摩擦的影响

7、，毛砧宽比和压下率增大，塑泥试件表面裂纹产生愈坯产生不均匀变形，其明显标志是侧表面产生鼓加明显。而采用铅试件进行相同实验时，由于铅形。不均匀变形导致轴向、周向产生附加应力，鼓试件材料塑性较好，没有观察到裂纹产生¨J。形的大小决定附加应力的大小。因此，制订首次通过模拟实验得到上平下V砧拔长时，在压镦粗压下率不超过30％，锻造温度不低于1050下率8％和15％时的变形分布规律。试件心部网℃。在以后镦粗时，工艺条件可适度放宽。格变化和等效应变分布如图3所示。在拔长工艺中，试件表面产生裂纹的原因是因此，在制定主管道拔长工艺时，借鉴上述实

8、由于试件与上砧边缘接触处发生了较大的变形，验结果，采用压应力较大的V型砧和较小的砧宽产生了较大的拉应力所致。如在FM法拔长工艺比(≤0．5)进行拔长变形。考虑到心部材料最终模拟实验中，砧宽比为0．75，压下率为15％和将要被切除，选取拔长压下率不超过15％。2l