[發明專利]核島蒸汽發生器一體化筒體鍛件及其鍛造成型方法

在審

• 申請號: 202010039261.X
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN113118352A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 宣禹澄;楊婧婧;高錦張
• 申請（專利權）人: 上海新閔（東臺）重型鍛造有限公司
• 主分類號: B21J5/00
• 分類號: B21J5/00;B21J5/06;B21J5/08;B21J1/06;G21D1/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種核島蒸汽發生器一體化筒體鍛件，其鍛件本體包括上筒段，錐筒段和下筒段，上筒段的上端口依次向外設置有上口試料截取段和上口截除段，下筒段的下口端依次向外設置有下口試料截取段和下口截除段；上口試料截取段、上口截除段、上筒段、錐筒段、下筒段、下口試料截取段和下口截除段鍛造為一整體；該一體化筒體鍛件的鍛造成型工藝步驟包括：⑴鋼錠的分段加熱；⑵坯件下料；⑶鍛坯鐓拔：總鐓粗比為3.0～3.1，拔長比2.0～2.1；⑷沖壓筒孔；⑸芯棒擴孔；⑹芯棒拔長：總拔長比3.5—3.8；⑺筒坯成型；⑻鍛后熱處理。本發明不僅使筒體結構具有均勻的金屬顯微組織和力學性能，而且具有更加合理的切削余量，經濟性優。

技術領域

本發明涉及一種核電大型結構件的鍛造成型工藝，尤其涉及核電核島蒸汽發生器上筒體、錐筒體和下筒體組合結構的一體化鍛件。本發明還涉及該一體化鍛件的鍛造成型方法。

背景技術

壓水堆核電站主要由核島和常規島組成，壓水堆核電站核島的四大部件是蒸汽發生器、穩壓器、主泵和堆芯。其中核島蒸汽發生器是核電站最為關鍵的主要設備，其功能是傳遞反應堆內載熱劑的熱量，轉化成產生一定壓力的蒸汽供汽輪機工作。蒸汽發生器與反應堆壓力容器相連，是承擔壓差最大的部件，起到密封和隔離一、二回路冷卻劑的作用，也是一回路側冷卻劑流過管束前或后的匯集腔室，它不僅直接影響電站的功率與效率，而且在進行熱量交換時，還起著阻隔放射性載熱劑的作用，對核電站安全至關重要。蒸汽發生器筒體結構件的材料和制造技術代表了當今制造業之最。

蒸汽發生器殼體主要由筒體以及上、下封頭構成，筒體的兩端分別為上、下封頭；蒸汽發生器筒體以及上、下封頭均屬于大型厚壁鍛件，而蒸汽發生器筒體更屬于大體積、大斷面、復雜曲面的超大型厚壁形鍛件。因此，現有蒸汽發生器筒體的制造方法均是先行分別鍛造出上筒體、錐筒體和下筒體等鍛件單元，然后再將上筒體和下筒體分別焊接于錐筒體的兩端而構成蒸汽發生器筒體。這種通過焊接而進行多單元筒體拼接制造的方法明顯存在諸多不足：首先通過焊接而拼接的結構總是不能形成完整的金屬流線，由于核電蒸汽發生器長期處于高溫高壓的惡劣運行環境中，且承受交變荷載和管道渦流所形成的壓力突變，極易引起應力分布不勻和應力集中，容易產生疲勞、蠕變和損壞，而且這樣焊接制造的方法，工藝復雜、焊接周期長，復雜應力區質量穩定性差，直接造成成品率低，制造成本高。再者為了保證核級鍛件的質量，必須對核級鍛件生產過程中各道工序的金屬微觀組織和力學性能進行全程的監測和評定，因此必須對在鍛件的合理位置預留有足夠的試料試樣，以準確反映鍛件的內部質量、化學成分和力學性能的均勻程度，保證試料試驗具有代表性、準確性；同時還必須考慮具有合理留樣成本。同時由于蒸汽發生器殼體鍛件鍛造材料性能要求極高，材料具有質優價高的特點，分別鍛造的鍛件單元在成品機加工過程中，會產生過多的切削余量，造成大量的切削金屬浪費，因此不合理的試料預留量和精加工切削余量不僅造成高性能高成本金屬的浪費，而且也增加了加工制作成本。

本申請人于2018年9月27日公開了一種“蒸汽發生器上筒錐筒一體化鍛件”實用新型專利申請，專利號：201821579761.7，該專利將蒸汽發生器的上筒體和錐筒體通過整體鍛造而構成了上筒錐筒的一體化鍛件，不僅去除上筒體和錐筒體的連接焊縫，而且也減少了單件鍛件所必須的與焊縫位置相對應的上筒體和錐筒體上的試料預留量，以及單件鍛件的精加工余量；但這種鍛件仍需在錐筒體的下口端再以焊接的方法焊接下筒體。本申請人又于同日公開了一種“蒸汽發生器錐筒下筒一體化鍛件”實用新型申請，專利號：201821579733.5，該專利將蒸汽發生器的錐筒體和下筒體整體鍛造為一體化結構，但仍要以焊接方法將上筒體焊接于錐筒段的上口端，仍不能構筒體的一體化結構。

發明內容

針對現有技術所存在的上述不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種具有無焊縫筒體結構的核島蒸汽發生器一體化筒體鍛件，不僅使筒體結構具有均勻的金屬顯微組織和力學性能，而且具有更加合理的試料預留量和切削余量，經濟性優。本發明另一要解決的技術問題是提供該核島蒸汽發生器一體化筒體鍛件的鍛造成型方法。