[发明专利]一种核电用护环的成形方法

说明书

本发明涉及核电用护环的成形方法，其工艺步骤包括锻制棒料与粗加工，坯料热挤压，环坯的机加工，环坯固溶处理，预胀形与主胀形等。本发明达到的有益效果是，能够实现ASTM A289M标准中最高性能等级(8级)的护环的制造，其中95‑105℃高温拉伸屈服强度平均达1220MPa，延伸率平均达22％，性能分布均匀；且护环生产稳定，在生产过程中不易出现开裂。

技术领域

本发明涉及一种核电用护环的成形方法，属于金属加工技术领域。

背景技术

AP1000和CP1400是我国三代核电站压水堆的主力堆型之一。AP1000和CAP1400的反应堆冷却剂主循环泵(以下简称主泵)均采用单级、全密封、高转动惯量、屏蔽式的电动泵，它是一回路系统中唯一的旋转设备，是核岛的心脏，属于核安全一级设备，是压水堆核电站的关键设备之一。屏蔽式主泵的最大特点就是无轴封，可实现零泄漏，安全性更高，在三代核电技术不断发展的趋势下这项优势越来越被看重。为增加主泵转动惯量，延长惰转时间，在主泵电机上下两侧各设置了1套飞轮组件，飞轮组件主要是由数块重金属钨合金热套在高强度、高刚性的不锈钢护环内组成。飞轮护环服役工况复杂，处于高速旋转、强磁场、潮湿的腐蚀介质条件下，综合力学性能要求高(达到ASTM A289M最高等级8级)，是核岛内唯一必须冷变形强化的大型锻件，制造工艺极为复杂，目前全部依赖进口，现已成为主泵电机国产化的瓶颈问题。相比于其它火电机组用护环，核电用电机飞轮等高性能护环尺寸较小、性能要求更高、合金元素含量更高，成形难度极大，采用传统的自由锻热锻工艺及单次冷胀形工艺极易出现开裂，影响产品质量，造成性能不均匀、产品废品率高等问题。

发明内容

本发明针对现有技术成形难度大，在胀形过程中容易开裂且性能等级偏低的问题，提供一种核电用护环的成形方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种核电用护环的成形方法，其特殊之处在于，其工艺步骤为：

一、锻制棒料，将钢锭经过三个火次的镦拔锻制成棒料；

二、棒料粗加工、锯割，将棒料外圆面进行粗加工，然后将其锯割，分割成热挤压用坯料；

三、坯料热挤压，将坯料加热至温度为1200℃±20℃，并保温时间不低于8h后出炉，置于挤压模具中，使用压机持续进行挤压，将坯料打出圆孔形成环坯；

四、环坯的机加工，按胀形工艺的要求将环坯机加工至胀形前尺寸；

五、环坯固溶处理，将经过机加工的环坯以1060±20℃的温度进行固溶温度保温，保温时间1—3小时，之后快速水冷；

六、预胀形，将固溶处理后的环坯在变形预热到温度不高于300℃，采用外补液液压胀形装置进行胀形，胀形的速率小于2.5mm/min，控制中径变形量为6-20％；

七、主胀形，经过预胀形后的环坯在变形预热温度不高于300℃，采用外补液液压胀形装置进行胀形，胀形的速率小于2.5mm/min，控制中径变形量为32-52％。

为了使本发明的技术方案具有更好的效果和针对性及实时性，可以对上述的技术方案进一步的完善和细化：

进一步，所述的锻制棒料步骤中的钢锭为氮元素含量为0.60-0.75％，采用电渣重熔工艺生产的钢锭，其直径600-800mm，长度不小于1780mm，重量为5-6吨，表面无渣沟缺陷。