制造锻件需要经过一整个过程,每一个环节都得落实到,只有做到每个部分都零误差,才能保证这个锻件的质量。那么压力容器大锻件是怎么制造的呢,我们就来看看吧。
(1)材料
压力容器大锻件所用材料为低合金钢(对应ASME标准为SA508 Gr.3 Cl.1,RCC-M标准为16MND5),由于压力容器在整个核电站的运行过程中起着极为重要的作用,因此压力容器用钢对化学成分有着严格的要求。
主要元素的影响及要求如下:
C:保证强度满足规范要求的主要元素。C含量低则强度难以满足要求,C含量高则会降低钢的可焊接性,同时提高辐照脆化性。因此C含量***好控制在0.18%左右。
Mn:除了起强化基体作用外,还能有效地提高钢的淬透性,Mn应控制在1.40%的范围内。
Ni:明显增加钢的低温韧性,是保证锻件厚截面钢淬透性所必需的元素,但试验证明较高的Ni会提高辐照脆化性。因此Ni含量应在保证低温韧性达到要求的情况下尽量控制在规格下限。
Mo:可以提高耐热性和减少回火脆性。在实际生产中一般把Mo控制在0.50%左右。
Si:为强化元素,但较高的Si会增加辐照脆化性。因此Si含量控制在规范下限为佳。
V:压力容器钢要求是本质细晶粒钢,加少量的V有细化晶粒作用,可提高强度。但V容易引起焊接热影响脆化,增加钢的“再热裂纹”的敏感性。V含量一般控制在0.05%以下。
Cu、S、P:属于有害元素,其含量越低越好。
As、Sn、Sb:属于残余元素,会增加钢的回火脆性和辐照脆性,因此含量越少越好。
(2)冶炼
随着锻件尺寸及重量的增大,其锻件所需钢锭的重量也不断变大(如AP1000的一体化顶盖及堆芯区的筒体锻件需要400t等级钢锭)。随着钢锭重量的增加,对多包合浇技术、反偏析补偿技术、夹杂物、气体元素及有害元素控制技术等提出了高的要求,从而加大了冶炼难度。
(3)锻造
随着锻件尺寸、重量的增加及一体化程度的加强(如一体化顶盖实际上原由顶封头和顶盖法兰两个锻件组成,现已改为整体锻造成型),这就对锻造成型控制、工装辅具设计及制造、硬件设施(压机、操作机、行车等)的极限能力均提出了新的挑战,锻造难度明显增加。
(4)热处理
随着核电站安全等级及运行年限的提高,对锻件的各项性能考核指标也提出了更高的要求(如AP1000堆芯区筒体的无塑性转变温度NDTT已提高至-23.3℃不断裂)。但锻件尺寸尤其是壁厚的增加,恶化了热处理条件,限制了锻件性能的提高,这就对热处理技术提出了更为严格的要求。如性能热处理炉温度场的均匀性及温控精度的控制,强化淬火水槽循环条件及水温控制措施等,这对锻件***终性能都会有显著的影响。
综上所述,冶炼、锻造和热处理是压力容器大锻件成功制造的三个关键环节,各环节相互影响、相互制约,任一环节出现问题均会有可能造成锻件***终报废。要想有效提高锻件的合格率,需对每一个工序都严格控制。