[發(fā)明專利]百萬千瓦級核電廠主管道的離心鑄造工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110189296.2
• 申請日: 2011-07-07
• 公開（公告）號: CN102233417A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王根啟;李政軍;趙天明;徐志強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺臺海瑪努爾核電設(shè)備股份有限公司
• 主分類號: B22D13/00
• 分類號: B22D13/00;C21D9/08;B22C3/00
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于特種鑄造技術(shù)領(lǐng)域。具體地說是一種百萬千瓦級核電廠主管道的離心鑄造工藝。

背景技術(shù)

壓水堆核電站反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)(又稱一回路)是位于核島內(nèi)的核一級設(shè)備系統(tǒng)，承擔(dān)著將反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量傳送給蒸汽發(fā)生器的功能。由于一回路冷卻劑直接進(jìn)出核反應(yīng)堆，具有放射性污染，因此對其可靠性的要求很高。

一回路運(yùn)行條件苛刻，要承受280～320℃、150～160大氣壓和腐蝕性介質(zhì)(反應(yīng)堆冷卻劑中含有硼酸等)，因此對材料和制造技術(shù)的要求很高。主管道材料為不銹鋼，采用離心鑄造技術(shù)制成。該部件尺寸大、性能要求高。

由于一回路主管道是核安全一級設(shè)備，它的破裂可能導(dǎo)致核污染泄漏，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(jìn)行后續(xù)熱處理和機(jī)加工等，在各環(huán)節(jié)都要保證組織、性能、尺寸、精度滿足要求。

作為現(xiàn)有技術(shù)的離心鑄造工藝無法滿足上述要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種百萬千瓦級核電廠主管道的離心鑄造工藝，通過對工藝參數(shù)和過程的嚴(yán)格控制，制造出滿足要求的百萬千瓦級核電站用主管道。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種百萬千瓦級核電廠主管道的離心鑄造工藝，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行：

(一)、冶煉

鋼水出爐溫度控制在1640±10℃；

(二)、型筒涂布

1)、噴涂前將型筒預(yù)熱到225±25℃，并恒溫1-3小時；

2)、噴涂壓力：0.5Mpa～1.0Mpa，噴涂過程中保持型筒溫度在200℃～250℃范圍以內(nèi)；噴涂次數(shù)5次～10次，涂層厚度要求4±0.3mm；

3)、涂后烘烤至型筒溫度≥280℃，進(jìn)行下一步的澆注；

(三)、澆注

離心澆注在臥式離心澆注機(jī)上進(jìn)行，離心鑄管成型的模具為內(nèi)壁經(jīng)過第(二)步型筒涂布的鍛造合金鋼型筒；

所用鋼水在鋼包中的溫度控制在1570±10℃，鎮(zhèn)靜時間不少于4min，型筒轉(zhuǎn)速控制在800r/min～870r/min，澆注速度≥100kg/s；

澆注完畢后水冷卻至300℃以下，脫模；

離心鑄管的毛坯管壁厚100mm；

(四)、熱處理

首先進(jìn)行第一次熱處理：裝爐溫度為室溫，前期提溫到800～900℃，前期提溫速度不高于50℃/h；后期提溫到1150℃，后期提溫速度不高于150℃/h；溫度在爐內(nèi)的波動范圍要求：1150±15℃，保溫6小時以上，淬火；然后進(jìn)行第二次熱處理：將臺車式固溶熱處理爐爐溫預(yù)熱至接近500℃，裝爐進(jìn)行第二次熱處理。前期提溫到800～900℃，前期提溫速度不高于50℃/h；后期提溫到1150℃，后期提溫速度不高于150℃/h，溫度在爐內(nèi)的波動范圍要求：1150±15℃，保溫6小時以上，淬火。

本發(fā)明的積極效果在于：

根據(jù)本發(fā)明方法制備的直管沖擊值為標(biāo)準(zhǔn)值的3.4倍。拉伸屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷面收縮率均有較大余量，尤其是斷面收縮率提高60～70％。鐵素體含量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，鐵素體在組織中分布均勻。經(jīng)金相分析符合組織上的要求。晶間腐蝕試驗表明，直管的耐蝕能力滿足設(shè)計要求。無損檢驗表明，其內(nèi)部組織滿足要求。

關(guān)于型筒內(nèi)涂料及其涂布工藝：

針對核島主管道，采用鋯英粉——石英粉為基本的涂料，其高溫強(qiáng)度好、易剝離，在懸浮劑與結(jié)合劑的選用上充分考慮了涂布性、潰散性及發(fā)氣性。

通過采用本發(fā)明的涂料及其涂布方法，涂層既達(dá)到一定的絕熱效果，又有一定的導(dǎo)熱性，這種平衡對于調(diào)節(jié)管坯的凝固特性非常重要。

對涂料涂布后的烘烤溫度與時間進(jìn)行了篩選，形成一定的高溫強(qiáng)度，能夠有效防止因涂料被沖刷形成夾雜物。

關(guān)于離心澆注：

離心鑄管的毛坯管壁厚100mm，厚壁的離心鑄管易在內(nèi)壁出現(xiàn)疏松，其原因是鑄件由外向內(nèi)和由內(nèi)向外的雙向凝固和G值小造成。在凝固的初始階段，鑄件由外向內(nèi)快速凝固，但隨著型筒溫度的升高，溫度梯度減小，凝固速度也減小；由于厚壁，鋼水量多，凝固時間長，鑄件內(nèi)表面直接與空氣接觸會造成由內(nèi)向外的凝固現(xiàn)象，在內(nèi)表某一深度出現(xiàn)疏松。為此，本發(fā)明設(shè)計型筒時適當(dāng)加厚了型筒壁厚，以提高型筒冷卻能力；提高轉(zhuǎn)速用較大的重力加速度值，使內(nèi)表凝固層破碎。

澆注過程控制：澆注時采用快速澆注、強(qiáng)制水冷，以細(xì)化結(jié)晶組織并提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。