制造鍛件需要經過一整個過程,每一個環節都得落實到,只有做到每個部分都零誤差,才能保證這個鍛件的質量。那么壓力容器大鍛件是怎么制造的呢,我們就來看看吧。
(1)材料
壓力容器大鍛件所用材料為低合金鋼(對應ASME標準為SA508 Gr.3 Cl.1,RCC-M標準為16MND5),由于壓力容器在整個核電站的運行過程中起著極為重要的作用,因此壓力容器用鋼對化學成分有著嚴格的要求。
主要元素的影響及要求如下:
C:保證強度滿足規范要求的主要元素。C含量低則強度難以滿足要求,C含量高則會降低鋼的可焊接性,同時提高輻照脆化性。因此C含量***好控制在0.18%左右。
Mn:除了起強化基體作用外,還能有效地提高鋼的淬透性,Mn應控制在1.40%的范圍內。
Ni:明顯增加鋼的低溫韌性,是保證鍛件厚截面鋼淬透性所必需的元素,但試驗證明較高的Ni會提高輻照脆化性。因此Ni含量應在保證低溫韌性達到要求的情況下盡量控制在規格下限。
Mo:可以提高耐熱性和減少回火脆性。在實際生產中一般把Mo控制在0.50%左右。
Si:為強化元素,但較高的Si會增加輻照脆化性。因此Si含量控制在規范下限為佳。
V:壓力容器鋼要求是本質細晶粒鋼,加少量的V有細化晶粒作用,可提高強度。但V容易引起焊接熱影響脆化,增加鋼的“再熱裂紋”的敏感性。V含量一般控制在0.05%以下。
Cu、S、P:屬于有害元素,其含量越低越好。
As、Sn、Sb:屬于殘余元素,會增加鋼的回火脆性和輻照脆性,因此含量越少越好。
(2)冶煉
隨著鍛件尺寸及重量的增大,其鍛件所需鋼錠的重量也不斷變大(如AP1000的一體化頂蓋及堆芯區的筒體鍛件需要400t等級鋼錠)。隨著鋼錠重量的增加,對多包合澆技術、反偏析補償技術、夾雜物、氣體元素及有害元素控制技術等提出了高的要求,從而加大了冶煉難度。
(3)鍛造
隨著鍛件尺寸、重量的增加及一體化程度的加強(如一體化頂蓋實際上原由頂封頭和頂蓋法蘭兩個鍛件組成,現已改為整體鍛造成型),這就對鍛造成型控制、工裝輔具設計及制造、硬件設施(壓機、操作機、行車等)的極限能力均提出了新的挑戰,鍛造難度明顯增加。
(4)熱處理
隨著核電站安全等級及運行年限的提高,對鍛件的各項性能考核指標也提出了更高的要求(如AP1000堆芯區筒體的無塑性轉變溫度NDTT已提高至-23.3℃不斷裂)。但鍛件尺寸尤其是壁厚的增加,惡化了熱處理條件,限制了鍛件性能的提高,這就對熱處理技術提出了更為嚴格的要求。如性能熱處理爐溫度場的均勻性及溫控精度的控制,強化淬火水槽循環條件及水溫控制措施等,這對鍛件***終性能都會有顯著的影響。
綜上所述,冶煉、鍛造和熱處理是壓力容器大鍛件成功制造的三個關鍵環節,各環節相互影響、相互制約,任一環節出現問題均會有可能造成鍛件***終報廢。要想有效提高鍛件的合格率,需對每一個工序都嚴格控制。