核电AP1000整锻低压转子的试制.pdf

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1、No．4《大型铸锻件》July2011HEAVYCASTINGANDFORGING核电APIO00整锻低压转子的试制曹志远张海峰季雪高建军(天津重型装备工程研究有限公司，天津300457)摘要：利用150MN水压机，使用580t钢锭，采用两次镦粗三次拔长工艺，并将FM法作为钢锭压实的主要拔长方法成功试制了核电AP1000整锻低压转子，探伤结果未发现超标缺陷。关键词：核电；低压转子；转子锻件中图分类号：TK263．61文献标识码：BTria1．ManufactureofAPIO00LPIntegralRotorforNuclearPowerPlantCao

2、Zhiyuan，ZhangHaifeng，jiXue，GaoJianjanAbstract：With580tingotin150MNhydraulicpress，adoptingtwotimesupsettingandthreetimesFMdrawingouttechnique，thenuclearAP1000LPintegralforgedrotorhasbeenproducedsuccessfully，andtheexaminationresultsdontdiscoverover—standarddefects．Keywords：nuclearp

3、owerplant；LProtor；rotorforging常规岛低压锻件是核电机组的关键零部件，粒粗化和细化；在中等温度和应变速率下应力应采用整锻转子可以大幅降低叶轮的切向应力，进变曲线呈单峰型，它对应动态再结晶和晶粒细化；而降低叶轮的合成应力，这样转子就可以采用较在高温和低应变速率下应力应变曲线呈多峰型，低屈服强度的材料制造。转子材料通过选用更低它对应晶粒长大。引入z参数：的屈服应力和超低的磷硫含量，可以显著降低应z=()(1)力腐蚀(SCC)发生的可能性。同时，采用整锻转子能够有效减少产生汽轮机飞射物的可能性。目其中和分别为应变速率和温度，R和Q前

4、常规岛整锻低压转子是世界上所需钢锭最大分别为波尔兹曼常数和激活能。图2为平均晶粒(600t级)、锻件毛坯最重(173t)、截面尺寸最大度D随z参数的变化。可以看出低z值(高温和(02796mm)、技术要求最高的实心锻件，是热低应变速率)对应晶粒长大，中等Z值(中等温度加工综合技术水平最高的代表产品。和应变速率)对应晶粒细化，高z值(低温高应变为实现AP1000核电整锻低压转子的试制，速率)对应晶粒度不变。图3为再结晶体积分数一重在热加工炼钢、锻造、热处理方面进行了大量X随应变的变化，图4是再结晶晶粒度D：随z参的科研准备工作，本文仅对锻造研究内容进行简数

5、的变化，可以看出z越大，D：越小；z越小，D：要的叙述。越大，当lnZ】=21．5时，D2=D0=275m，可认为1材料的热锻力学性能和动态再结晶规律研究这是晶粒细化与长大的界限。显然z是初始晶粒度的函数。实验材料：30Cr2Ni4MoV转子钢，锻态，初始晶粒尺寸275txm；2压实方法的研究试验方法：热压缩试验获取热锻力学性能，热根据材料的流变曲线，用Deform软件对直径压缩后立即淬水，金相试验测定晶粒尺寸，获取晶4500inn的锻坯进行数值模拟。按起始砧宽比粒演化规律。0．5对WHF、KD、FM三种拔长方法(见图5)进行实验结果：图1为转子钢在不同

6、温度和不同单道次20％压下量的数值模拟。边界参数为：上应变速率下的应力应变曲线，可以看出有三类形模均速取20mm／s，模具与锻坯热摩擦系数取0．状曲线：低温高应变速率下的应力应变曲线呈单7，材料30Cr2Ni4MoV的流变曲线取自图1所示调上升状，它对应动态回复，形成亚晶，但没有晶的实验参数，不考虑温度场按恒温1200~(2模拟。收稿日期：2011—__o4__0l模拟后的后处理主要以等效应变、静水压力、x、8《大型铸锻件》NO．4HEAVYCASI'INGANDF0RGINGJuly2011器真应变(b)；=10-Vs鲁趟真应变真应变(c)；§(d)i

7、：1。-I／g图I30Cr2Ni4MoV钢的真应力一真应变曲线Figure1Thestress．straincurveof30Cr2Ni4MoVsteelIIIR2=．88931l置态再结爵一矗Dr275p向一晶粒长大一——动态回复——一．●1nZ图2平均晶粒度D(1．Lm)与InZ的关系(真应变8=0．7)Figure2ThecurveofmeangrainsizeD(m)-lnZ(Truestrain6=0．7)ln图4lnD2-lnZ关系图Figure4TherelationshipcurveoflnD2一lnZY、z方向的应力分布以及水压机载荷来

8、分析，分析结果见表1。根据以上研究结论并综合考虑锻造600t级图3不同温度下(￡