專利名稱：一種核島主管道的鍛造方法
技術領域：
本發明涉及一種核島主管道的鍛造方法。
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，我國正在積極研究核島中各個關鍵設備的制造工藝。壓水堆核電站反應堆冷卻系統，又稱“一回路”是位于核島內的核一級設備系統，承擔著將反應堆產生的熱量傳送給蒸汽發生器的功能。由于一回路冷卻劑直接進出核反應堆，具有放射性污染，因此對其可靠性的要求很高。
由于一回路主管道是核安全一級設備，要承受280 320°C、150 160大氣壓和腐蝕性介質，因此對材料和缺陷的控制要求很高，管道必須一次鑄造完成，并進行后續熱處理和機加工等，在各環節都要保證組織、性能、尺寸、精度滿足要求。現有技術中的離心鑄造工藝無法滿足上述要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠消除核島主管道內部缺陷，提高核島主管道安全使用壽命以及耐腐蝕性的核島主管道的制造方法。為達到上述目的，本發明的核島主管道的制造方法包括以下步驟(I)選材，選擇具有如下重量百分比的鋼錠C彡0. 35 %，Si彡0. 80 %，Sn^ 2. 00%, P ^ 0. 020%, S ^ 0. 015%, 11. 50% ^ Ni ^ 12. 50%, 17. 00 ^ Gr ^ 18. 20%,2. 25 % ^ Mo ^ 2. 75 %, N ^ 0. 080 %, B ^ 0. 0010 %, Cu ^ 0. 50 %, Co ^ 0. 10 %,Ta ^ 0. 15%,余量為Fe和雜質；(2)裝爐第一次加熱，將選用的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1250 1280°C，并在該1250 1280°C溫度范圍內保溫5 6小時；(3)鍛造，在8MN液壓機上對加熱后的鋼錠進行兩次鐓拔，保證第一次鐓拔比為
I.3彡鐓粗比彡I. 5，I. I彡拔長比彡I. 3，第二次鐓拔比為1.0彡鐓粗比彡1.2,0. 8長比彡I. 0，并保證始鍛溫度為1250 1280°C，終鍛溫度彡8500C ；(4)裝爐第二次加熱，將鍛造后的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1050 1100°C，并在該1050 1100°C溫度范圍內保溫不超過2 3小時；(5)鍛壓成型，將步驟(4)中所得的鋼錠在8MN液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件；(6)熱處理，將步驟(5)所得的鍛件加熱到920 980°C，并在該920 980°C溫度范圍內保溫6 10小時，然后將鍛件空冷至室溫；(7)涂層，在步驟(6)所得的鍛件的表面涂上鋯合金，該鋯合金含有0. 5 2. Owt的 Nb,0. 025 0. 08wt 的 Cr,0. 03 0. 14wt 的 Ni,0. 7 I. 5wt 的 Sn,0. 07 0. 14wt 的Fe，其余為Zr。優選地，步驟(2)中，從點火直到升溫至1260°C，升溫速度彡1800C /h，如此能夠使鍛件內部缺陷基本消除；優選地，步驟⑵中加熱溫度為1260 1270°C ；優選地，步驟(3)中第一次鐓拔比為1.35彡鐓粗比彡1.45,1. 15彡拔長比(I. 25，第二次鐓拔比為1. 05彡鐓粗比彡I. 15,0. 85彡拔長比彡0. 95 ；優選地，步驟⑷中加熱溫度為1070 1080°C ；優選地，步驟(6)中將鍛件加熱到950 960°C ；優選地，步驟(7)中涂層還包括0. 02 0. 2wt的Cu，0. 35 I. Owt的Si。本發明的有益效果本發明的核島主管道的制造方法通過將耐高溫、抗腐蝕性良好的鋼錠前期高溫加熱鍛壓焊合內部缺陷，后期低溫加熱成型細化內部組織，能夠達到相 關的超聲波探傷要求及晶粒度要求，同時在主管道的表面涂敷具有優異耐腐蝕性的合金，進一步提高其各項性能，從而有效的保證核島主管道的安全可靠性。
具體實施例方式為了更加清楚地說明本發明的技術方案，下面結合實施例對本發明作進一步描述。實施例I :本發明的核島主管道的制造方法包括以下步驟(I)選材，選擇具有如下重量百分比的鋼錠C彡0. 35 %，Si彡0. 80 %，Sn^ 2. 00%, P ^ 0. 020%, S ^ 0. 015%, 11. 50% ^ Ni ^ 12. 50%, 17. 00 ^ Gr ^ 18. 20%,2. 25 % ^ Mo ^ 2. 75 %, N ^ 0. 080 %, B ^ 0. 0010 %, Cu ^ 0. 50 %, Co ^ 0. 10 %,Ta^ 0. 15%,余量為Fe和雜質；該組分的鋼錠耐高溫、抗腐蝕性好,經過大量實驗證明是核島主管道的最佳材料。鋼錠為圓柱形，其直徑①彡650mm;(2)裝爐第一次加熱，將選用的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1260°C，并在該1260°C溫度范圍內保溫6小時，其中鋼錠從點火直到升溫至1260°C，升溫速度 < 180 0C /h ；(3)鍛造，在8MN液壓機上對加熱后的鋼錠進行兩次鐓拔，保證第一次鐓拔比為鐓粗比為I. 3，拔長比為I. 1，第二次鐓拔比為鐓粗比為1.0，拔長比為0.8，并保證始鍛溫度為1260°C，終鍛溫度彡8500C ；(4)裝爐第二次加熱，將鍛造后的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1070°C，并在該1070°C溫度范圍內保溫不超過3小時；(5)鍛壓成型，將步驟(4)中所得的鋼錠在8MN液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件；(6)熱處理，對步驟(5)所得的鍛件進行正火處理，即將鍛件加熱到950°C，并在該950°C溫度范圍內保溫6小時，然后將鍛件空冷至室溫；(7)涂層，在步驟(6)所得的鍛件的表面涂上鋯合金，該鋯合金含有0. 5 2. Owt的 Nb,0. 025 0. 08wt 的 Cr,0. 03 0. 14wt 的 Ni,0. 7 I. 5wt 的 Sn,0. 07 0. 14wt 的Fe，其余為Zr。實施例2 本發明的核島主管道的制造方法包括以下步驟(I)選材，選擇具有如下重量百分比的鋼錠C彡0. 35 %，Si彡0. 80 %，Sn^ 2. 00%,P ^O. 020%, S ^O. 015%, 11. 50%^ Ni ^ 12. 50%, 17. 00 ^ Gr ^ 18. 20%,2. 25 % ^ Mo ^ 2. 75 %, N ^ 0. 080 %, B ^ 0. 0010 %, Cu ^ 0. 50 %, Co ^ 0. 10 %,Ta ^0. 15%,余量為Fe和雜質；該組分的鋼錠耐高溫、抗腐蝕性好,經過大量實驗證明是核島主管道的最佳材料。鋼錠為圓柱形，其直徑①彡600mm ；(2)裝爐第一次加熱，將選用的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1270°C，并在該1270°C溫度范圍內保溫6小時，其中鋼錠從點火直到升溫至1270°C，升溫速度< 160°C /h ；(3)鍛造，在8MN液壓機上對加熱后的鋼錠進行兩次鐓拔，保證第一次鐓拔比為繳粗比為I. 4,拔長比為I. 2,第二次繳拔比為繳粗比為I. I,拔長比為0. 9,始鍛溫度為1270°C，終鍛溫度彡8500C ；(4)裝爐第二次加熱，將鍛造后的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫 度為1080°C，并在該1080°C溫度范圍內保溫不超過3小時；(5)鍛壓成型，將步驟(4)中所得的鋼錠在8MN液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件；(6)熱處理，對步驟(5)所得的鍛件進行正火處理，即將鍛件加熱到960°C，并在該960°C溫度范圍內保溫6小時，然后將鍛件空冷至室溫；(7)涂層，在步驟(6)所得的鍛件的表面涂上鋯合金，該鋯合金含有0. 5 2. Owt的 Nb,0. 025 0. 08wt 的 Cr,0. 03 0. 14wt 的 Ni,0. 7 I. 5wt 的 Sn,0. 07 0. 14wt 的Fe，其余為Zr。實施例3 本發明的核島主管道的制造方法包括以下步驟(I)選材，選擇具有如下重量百分比的鋼錠C彡0. 35 %，Si彡0. 80 %，Sn 彡 2. 00%，P^O. 020%, S^O. 015%, 11. 50%^ Ni ^ 12. 50%, 17. 00 ^ Gr ^ 18. 20%,2. 25%彡 Mo ( 2. 75%,N ^ 0. 080%,B ^ 0. 0010%,Cu ( 0. 50%,Co ( 0. 10%，余量為 Fe和雜質；該組分的鋼錠耐高溫、抗腐蝕性好，經過大量實驗證明是核島主管道的最佳材料。鋼錠為圓柱形，其直徑O彡600mm ；(2)裝爐第一次加熱，將選用的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1250°C，并在該1250°C溫度范圍內保溫6小時，其中鋼錠從點火直到升溫至1250°C，升溫速度 < 180 0C /h ；(3)鍛造，在8MN液壓機上對加熱后的鋼錠進行兩次鐓拔，保證第一次鐓拔比為繳粗比為I. 4,拔長比為I. 2,第二次繳拔比為繳粗比為I. I,拔長比為0. 9,始鍛溫度為1250°C，終鍛溫度彡8500C ；(4)裝爐第二次加熱，將鍛造后的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1100°C，并在該1100°C溫度范圍內保溫不超過3小時；(5)鍛壓成型，將步驟(4)中所得的鋼錠在8MN液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件；(6)熱處理，對步驟(5)所得的鍛件進行正火處理，即將鍛件加熱到960°C，并在該960°C溫度范圍內保溫6小時，然后將鍛件空冷至室溫；(7)涂層，在步驟(6)所得的鍛件的表面涂上鋯合金，該鋯合金含有0. 5 2. Owt的 Nb,0. 025 0. 08wt 的 Cr,0. 03 0. 14wt 的 Ni,0. 7 I. 5wt 的 Sn,0. 07 0. 14wt 的Fe，0. 02 0. 2wt 的 Cu，0. 35 I. Owt 的 Si，其余為 Zr。
實施例4 本發明的核島主管道的制造方法包括以下步驟(I)選材，選擇具有如下重量百分比的鋼錠C彡0. 35 %，Si彡0. 80 %，Sn^ 2. 00%, P ^ 0. 020%, S ^ 0. 015%, 11. 50% ^ Ni ^ 12. 50%, 17. 00 ^ Gr ^ 18. 20%,
2.25%彡 Mo ( 2. 75%,N ^ 0. 080%,B ( 0. 0010%,Cu ( 0. 50%,Co ( 0. 10%，余量為 Fe和雜質；該組分的鋼錠耐高溫、抗腐蝕性好，經過大量實驗證明是核島主管道的最佳材料。鋼錠為圓柱形，其直徑O彡600mm ；
(2)裝爐第一次加熱，將選用的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1280°C，并在該1280°C溫度范圍內保溫5小時，其中鋼錠從點火直到升溫至1280°C，升溫速度 < 180 0C /h ；(3)鍛造，在8MN液壓機上對加熱后的鋼錠進行兩次鐓拔，保證第一次鐓拔比為繳粗比為I. 4,拔長比為I. 2,第二次繳拔比為繳粗比為I. I,拔長比為0. 9,始鍛溫度為1280°C，終鍛溫度彡8500C ；(4)裝爐第二次加熱，將鍛造后的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1050°C，并在該1050°C溫度范圍內保溫不超過2小時；(5)鍛壓成型，將步驟(4)中所得的鋼錠在8MN液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件；(6)熱處理，對步驟(5)所得的鍛件進行正火處理，即將鍛件加熱到960°C，并在該960°C溫度范圍內保溫6小時，然后將鍛件空冷至室溫；(7)涂層，在步驟(6)所得的鍛件的表面涂上鋯合金，該鋯合金含有0. 5 2. Owt的 Nb,0. 025 0. 08wt 的 Cr,0. 03 0. 14wt 的 Ni,0. 7 I. 5wt 的 Sn,0. 07 0. 14wt 的Fe，其余為Zr。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不以本發明為限制，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種核島主管道的鍛造方法，其特征在于，所述鍛造方法包括以下步驟 (1)選材，選擇具有如下重量百分比的鋼錠C^ 0. 35%, Si ^ 0. 80%, Sn ^ 2. 00%,P ^ 0. 020 %, S ^ 0. 015 %, 11. 50 % ^ Ni ^ 12. 50 %, 17. 00 ^ Gr ^ 18. 20 %,2. 25 %≤ Mo ≤ 2. 75%, N≤ 0. 080%, B ≤ 0. 0010%, Cu ( 0. 50%, Co ( 0. 10%, Ta ( 0. 15%,余量為Fe和雜質； (2)裝爐第一次加熱，將選用的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1250 1280°C，并在該1250 1280°C溫度范圍內保溫5 6小時； (3)鍛造，在8MN液壓機上對加熱后的鋼錠進行兩次鐓拔，保證第一次鐓拔比為1.3 <鐓粗比≤I. 5,1. I≤拔長比≤I. 3，第二次鐓拔比為1.0≤鐓粗比≤1.2，0. 8≤拔長比(I. 0，并保證始鍛溫度為1250 1280°C，終鍛溫度≤8500C ； (4)裝爐第二次加熱，將鍛造后的鋼錠裝入室式天然氣加熱爐中進行加熱，加熱溫度為1050 1100°C，并在該1050 1100°C溫度范圍內保溫不超過2 3小時； (5)鍛壓成型，將步驟(4)中所得的鋼錠在8MN液壓機上鍛壓成符合尺寸的鍛件； (6)熱處理，將步驟(5)所得的鍛件加熱到920 980°C，并在該920 980°C溫度范圍內保溫6 10小時，然后將鍛件空冷至室溫； (7)涂層，在步驟(6)所得的鍛件的表面涂上鋯合金，該鋯合金含有0.5 2. Owt的Nb，0.025 0. 08wt 的 Cr,0. 03 0. 14wt 的 Ni, 0. 7 I. 5wt 的 Sn,0. 07 0. 14wt 的 Fe,其余為Zr。
2.如權利要求I所述的鍛造方法，優選地，步驟⑵中，從點火直到升溫至1260°C，升溫速度< 180°C /h，如此能夠使鍛件內部缺陷基本消除。
3.如權利要求I所述的鍛造方法，優選地，步驟(2)中加熱溫度為1260 1270°C； 優選地，步驟(3)中第一次鐓拔比為1. 35≤鐓粗比≤1.45,1. 15≤拔長比≤I. 25，第二次鐓拔比為1. 05≤鐓粗比≤I. 15，0. 85≤拔長比≤0. 95。
4.如權利要求I所述的鍛造方法，優選地，步驟⑷中加熱溫度為1070 1080°C。
5.如權利要求I所述的鍛造方法，優選地，步驟￠)中將鍛件加熱到950 960°C。
6.如權利要求I所述的鍛造方法，優選地，步驟(7)中涂層還包括0.02 0. 2wt的Cu，,0.35 I. Owt 的 Si。
全文摘要
本發明公開了一種核島主管道的鍛造方法，包括以下步驟(1)選材；(2)裝爐第一次加熱；(3)鍛造；(4)裝爐第二次加熱；(5)鍛壓成型；(6)熱處理；(7)涂層，在步驟(6)所得的鍛件的表面涂上鋯合金，該鋯合金含有0.5～2.0wt的Nb，0.025～0.08wt的Cr，0.03～0.14wt的Ni，0.7～1.5wt的Sn，0.07～0.14wt的Fe，其余為Zr。本發明的核島主管道的制造方法通過將耐高溫、抗腐蝕性良好的鋼錠前期高溫加熱鍛壓焊合內部缺陷，后期低溫加熱成型細化內部組織，能夠達到相關的超聲波探傷要求及晶粒度要求，同時在主管道的表面涂敷具有優異耐腐蝕性的合金，進一步提高其各項性能，從而有效的保證核島主管道的安全可靠性。
文檔編號B21K1/14GK102699263SQ20121021135
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月26日 優先權日2012年6月26日
發明者汪新華, 葛艷明, 袁志偉, 許英明 申請人:江蘇金源鍛造股份有限公司