专利名称：带支管嘴的核电主管道管坯的锻造方法
技术领域：
本发明涉及加工核电主管道的锻造工艺方法，特别是涉及一种用于AP1000 (第 三代先进压水堆)核电站的带支管嘴的核电主管道管坯的锻造方法。
背景技术：
根据我国中长期核电发展规划，到2020年我国核能发电总量将达到4000万千 瓦。为了适应我国核电发展的速度，跟上世界核电技术的发展趋势，目前已经从美国西 屋公司引进了核电发展的第三代技术——AP1000核电技术。作为AP1000的示范工程， 浙江三门和山东海阳核电站的工程建设已经启动。而主管道是核岛中七大关键设备之 一，被称为核电站的“主动脉”。作为核岛核安全1级重大设备，主管道制造国产化的 实现将有效促进我国核电产业的发展。
因此，我国正在积极研究主管道的锻造方法。其中，热锻中两个互为45度角的 支管嘴锻造控制一直是难点之一。
目前世界范围内尚无成功投入使用的AP1000核电站，依据两示范工程进行的 AP1000主管道试制在世界范围内是第一次。根据美国西屋公司提供的信息，意大利参与 此次试制的IBF公司未能很好解决AP100主管道制造问题，国内几家参与试制的单位也 尚未解决。因此，对主管道支管嘴的控制属世界难题，在国内外尚无先例，如能解决， 在此项技术上应属于世界领先水平。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于带支管嘴的核电主管道管坯的锻造 方法，能准确地锻造出主管道管壁上两个互为角度的支管嘴，而且支管嘴的性能稳定， 符合AP1000核电站的设计要求。
为解决上述技术问题，本发明的带支管嘴的核电主管道管坯的锻造方法包括如 下步骤
第一步，滚压、压把；将电渣重熔钢锭加热到1180 1220°C，轻压钢锭表面， 单面压下量20 50mm，提高表面塑性，避免产生裂纹；压钳把；
第二步，镦粗，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，经过镦粗使其锭身 高度由3120mm变为1500士50mm，锻造比达到1.4以上；镦粗过程中使电渣重熔钢锭的 温度始终保持在930 1220°C范围内；
第三步，拔长，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220 °C，拔长锭身至 3310士50mm，其截面形状为正八边形，以确定支管嘴的方向，锻造比达到1.5以上，支 管嘴的高度由截面为正八边形面积大小确定；拔长过程中使电渣重熔钢锭的温度始终保 持在930 1220°C范围内；
第四步，号印，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，按各段重量分料， 分料时需要考虑支管嘴与直管段的高度差；
第五步，拔长；将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，将直管段拔至直 径1250士25mm，锻造比达到1.5以上；拔长过程中使电渣重熔钢锭的温度始终保持在 930 1220°C范围内；
第六步，拔支管嘴，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，截面为正八边 形的相邻两条边的法线成45度角，在相邻的两个面上拔出的两支互为45度的支管嘴，并 修整各段形状尺寸以满足锻件设计要求，锻造比达到1.3以上；拔长过程中使电渣重熔钢 锭的温度始终保持在930 1220°C范围内。
由于AP1000核电站主管道的管壁上具有两个互为45度的支管嘴，锻造时两个 支管嘴之间的夹角需要精确控制，且要保证一定变形量，是本领域目前所需克服的技术 难题。采用本发明的方法，由于采用特殊的号印及定向方式，可使两支管嘴的角度准 确，支管嘴部位的材料致密，金属流线分布合理，获得稳定性能。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明
图1是70T电渣重熔锭的外形及尺寸示意图2是经过镦粗的锻件示意图3经过拔长的锻件示意图4经过号印分料、拔直段后的锻件示意图5锻造后的锻件示意图。
具体实施方式
AP1000核电站主管道的材料为TP316LN(见ASME规范第II卷，SA-336)，直 管的外径为965mm，内径为785mm，支管嘴高度为387mm，支管嘴的直径为616mm。 整个主管道支管嘴锻造的最大难点是它的两个支管嘴不在一个平面内，两个支管嘴互为 45度角(参见图5中的A向视图，其中标注的1#和2#分别表示两个支管嘴，由图可以 看出两个支管嘴之间的夹角为45度)，且对晶粒度要求较高。因此，对主管道支管嘴的 锻造要采用特殊的工艺方法。
在一实施例中使用16500吨油压机，对材料为TP316LN的电渣重熔钢锭进行锻 造，包括如下步骤
第一步，滚压、压把；将电渣重熔钢锭加热到1180 1220°C，轻压钢锭表面， 单面压下量20 50mm，提高表面塑性，避免产生裂纹；压钳把(用于后续拔长等步骤 操作)；在一具体实施例中所述电渣重熔钢锭锻件的外形尺寸如图1所示，其重量为70 吨，高度为2050mm，直径为2300mm。
第二步，镦粗，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，经过镦粗使其锭身 高度由3120mm变为1500士50mm，锻造比达到1.4以上；镦粗过程中使电渣重熔钢锭的 温度始终保持在930 1220°C范围内；如图2所示。
第三步，拔长，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220 °C，拔长锭身至 3310士50mm，其截面形状为正八边形，以确定支管嘴的方向，锻造比达到1.5以上，拔 长不宜过长，保证坯料拔长后截面八边形的高度尺寸1500 1700mm，使其有足够的变形量去锻造出支管嘴；拔长过程中使电渣重熔钢锭的温度始终保持在930 1220°C范围 内；如图3所示。
第四步，号印，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，按各段重量分料， 分料时需要考虑支管嘴与直管段的高度差，按体积不变原理确定每步号印尺寸，采用45 度号印刀进行号印(结合图4所示)。
第五步，拔长；将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，将直管段拔至直 径1250士25mm，锻造比达到1.5以上；拔长过程中使电渣重熔钢锭的温度始终保持在 930 1220°C范围内，如图4所示直段。
第六步，拔支管嘴，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，截面为正八边 形的相邻两条边的法线成45度角，在相邻的两个面上拔出两支互为45度的支管嘴，并修 整各段形状尺寸以满足锻件设计要求，锻造比达到1.3以上；拔长过程中使电渣重熔钢锭 的温度始终保持在930 1220°C范围内；通过正八边形找到支管嘴的角度，并根据金属 实际流向，选择变形方向。最终锻造成形的锻件外形及尺寸如图5所示。
按以上步骤进行锻压，依据ASME(美国机械工程师学会)规范(ASME颁布的 《锅炉及压力容器规范》简称《ASME规范》)计算，总锻比达25。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的 限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这 些也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种带支管嘴的核电主管道管坯的锻造方法，其特征在于，包括如下步骤第一步，滚压、压把；将电渣重熔钢锭加热到1180 1220°C，轻压钢锭表面，单面 压下量20 50mm，提高表面塑性，避免产生裂纹；压钳把；第二步，镦粗，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，经过镦粗使其锭身高度 由3120mm变为1500士50mm，锻造比达到1.4以上；镦粗过程中使电渣重熔钢锭的温度 始终保持在930 1220°C范围内；第三步，拔长，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220 °C，拔长锭身至 3310士50mm，其截面形状为正八边形，锻造比达到1.5以上；支管嘴的高度由截面为正 八边形面积大小确定；拔长过程中使电渣重熔钢锭的温度始终保持在930 1220°C范围 内；第四步，号印，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，按各段重量分料，分料 时需要考虑支管嘴与直管段的高度差；第五步，拔长；将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，将直管段拔至直径 1250士25mm，锻造比达到1.5以上；拔长过程中使电渣重熔钢锭的温度始终保持在 930 1220°C范围内；第六步，拔支管嘴，将电渣重熔钢锭温度加热到1180 1220°C，截面为正八边形的 相邻两条边的法线成45度角，在相邻的两个面上拔出两支互为45度的支管嘴，并修整各 段形状尺寸以满足锻件设计要求，锻造比达到1.3以上；拔长过程中使电渣重熔钢锭的温 度始终保持在930 1220°C范围内。
2.如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于实施步骤三进行拔长时应保证锭身 拔长后截面八边形的高度尺寸为1500 1700mm。
3.如权利要求1所述的锻造方法，其特征在于实施步骤四时采用45度号印刀进行 号印。
全文摘要
本发明公开了一种带支管嘴的核电主管道管坯的锻造方法，第一步，滚压锻件锭身，压钳把；第二步，镦粗；第三步，拔长，确定支管嘴的方向；第四步，号印，将锻件温度加热至1180～1220℃，按各段重量分料；第五步，将直管段拔至锻件设定尺寸；第六步，拔两个支管嘴，并使这两个支管嘴互为45度。本发明能准确地锻造出主管道管壁上两个互为角度的支管嘴，而且支管嘴的性能稳定，符合AP1000核电站的设计要求。
文档编号B21J5/08GK102019334SQ20091005793
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者叶雨, 张灵芳, 陈永波 申请人:上海重型机器厂有限公司