[发明专利]一种核电站蒸汽发生器承压边界部件用钢及其制造方法

说明书

本发明公开一种核电站蒸汽发生器承压边界部件用钢及其制造方法。钢中含有C：0.15％～0.22％；Si：0.10％～0.30％；Mn：0.55％～0.75％；P≤0.015％；S≤0.010％；Ni：0.30％～0.60％；Cr：0.70％～1.10％；Mo：0.80％～1.50％；Al：0.020％～0.040％；Nb：0.010％～0.030％；B：0.0005％～0.002％；Cu≤0.05％，其余为Fe和不可避免的杂质。厚度<80mm采用转炉‑连铸工艺，加热温度1180～1250℃，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃；厚度≥80mm采用电炉‑模铸生产；加热温度≥1200℃，开轧温度≥1050℃，终轧温度≥850℃。轧后进行调质处理；生产的30～150mm钢板具有良好的高温性能和强韧匹配。

技术领域

本发明属于黑色金属材料，涉及一种核电用钢金属材料，特别涉及核电站蒸汽发生器承压边界部件用、具有良好综合力学性能和内部质量的钢材及其制造方法。

背景技术

核能由于清洁、经济等诸多优势，逐渐成为世界各国使用的重要能源，是世界发达国家一次能源消费结构中的重要组成部分。由于核电站在运行期间消耗很少的核燃料，就可以产生大量的电能，在发电效率方面远高于火力发电。对于像我国这样以煤炭为主的能源消费结构特点，不但承受着经济成本、运输成本方面的直接经济压力，同时也承受着环境保护方面的大国政治责任压力。正因为如此，大力发展核电成为我国优化实现电力工业结构、实现能源保障多样化以及提升我国综合经济实力、工业技术水平和国际地位的必然选择。

核电机组蒸汽发生器是产生汽轮机所需蒸汽的换热设备。蒸汽发生器既是一回路设备，又是二回路设备，被称为一、二回路的枢纽。蒸汽发生器能否安全、可靠地运行对整个核动力装置的经济性和安全可靠性有着十分重要的影响。作为核一级关键设备，按照核电质量保证体系要求，蒸汽发生器所属承压边界部件(主要包括隔板、防震板条、一次侧人孔盖板、二次侧人孔盖板以及人孔盖板等)也同样属于核一级部件，对于核电机组的安全、平稳运行极为重要。正是由于蒸汽发生器所属承压边界部件对于核电机组的重要性以及其高温、高压的服役环境，对钢板的综合指标提出了更高的要求：一是最大厚度规格达到150mm；二是对钢板内部质量提出了更高的要求，超声波探伤检测等级为Ⅰ级；三是增加了调质、调质加模拟焊后热处理两种状态的350℃高温拉伸性能要求；四是增加了钢板头尾Z向性能要求，断面收缩率不小于35％。

目前生产的核电站蒸汽发生器关键部件用钢的相关专利如下：

浙江大隆合金钢有限公司申请的名为“18MND5核电用低合金结构钢及工艺控制方法”的专利，申请号为201210387824.X，公开号为CN102912222A，钢中含有C≤0.22％，Si：0.10％～0.30％，S≤0.012％，P≤0.012％，H≤1.5ppm，O≤30ppm，Mn：1.15％～1.60％，Ni：0.50％～0.80％，Mo：0.43％～0.57％，Al≤0.04％，N≤0.013％，Cr≤0.25％，Co≤0.08％，B≤0.0018，V≤0.01％，Cu≤0.08％，As≤0.01％，Sb≤0.002％，Sn≤0.01％，余量为Fe。该发明的方法生产的18MND5材料的力学性能明显优于其他钢种，可以作为核电承压用18MND5高强度低合金结构钢。但是该钢中采用锻造的方法生产18MND5钢，从材料均匀性和制造成本两个方面，均与轧制钢板有一定差距，同时也没有给出钢板的350℃抗拉强度实际指标。