[发明专利]核电蒸汽发生器用高温合金锻件的制造方法

说明书

本发明公开了一种核电蒸汽发生器用高温合金锻件的制造方法，包括以下步骤：步骤一，提供一种核电高温气冷堆蒸汽发生器用800H合金锻件；步骤二，控制O、N、Nb的含量如下：O≤35ppm、N≤130ppm、Nb≤0.01％，wt；步骤三，控制Al及Ti元素的含量如下：Al为0.37～0.45％、Ti为0.37～0.45％，wt。本发明的最终锻件满足核电高温气冷堆蒸汽发生器用800H合金锻件的晶粒度及夹杂物检测要求，高温力学性能满足标准检测要求。

技术领域

本发明涉及一种锻件的制造方法，特别是一种核电蒸汽发生器用高温合金锻件的制造方法。

背景技术

800H合金系19世纪中期美国特种金属公司(SMS)研制的一种Ni-Cr-Fe系奥氏体耐热合金，由于其碳含量较800合金有所提高，有着更加优异的耐高温、抗蠕变及持久性能。截止2018年年底，全球首台高温气冷堆蒸汽发生器在我国制造完成，中国核电设备设计制造又迈向了一个新的高度。蒸汽发生器是高温气冷堆核电系统中最关键的设备之一，其作用是将核反应堆的热量转换成接近600℃的水蒸汽，推动汽轮发电机组产生电能。

核电高温气冷堆蒸汽发生器锻件用800H合金制造主要依据的标准为ASME SB564，其对应材料牌号为Alloy UNS N08810。目前我国核电高温气冷堆蒸汽发生器用800H合金锻件完全依赖进口，尚未进行国产化生产，且国内外对核电高温气冷堆蒸汽发生器用800H合金锻件的研究较少，对相关夹杂物及晶粒度控制这两个方面更是鲜有涉及。

对于800H合金的晶粒度，ASME SB564中对Alloy UNS N08810合金锻件的要求为5级或更粗，核电高温气冷堆蒸汽发生器用800H合金的晶粒度要求为2～5级。对于800H合金锻件，其M₂₃C₆型碳化物的开始析出温度较高，约1100℃左右，由于M₂₃C₆型碳化物的存在对锻件再结晶的形核及晶粒长大均具有较大影响，故其晶粒度的控制难点在于如何控制M₂₃C₆型碳化物的形态及分布，以控制800H合金锻件的晶粒度，使锻件组织均匀，以提高锻件的高温力学性能并使其稳定化，此为该类型锻件制造的最大难点之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对核电高温气冷堆蒸汽发生器用高温合金锻件研究出一套稳定、可靠的生产制造工艺。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种核电蒸汽发生器用高温合金锻件的制造方法，包括以下步骤：

步骤一，提供一种核电高温气冷堆蒸汽发生器用800H合金锻件；

步骤二，控制O、N、Nb的含量如下：O≤35ppm、N≤130ppm、Nb≤0.01％，wt；步骤三，控制Al及Ti元素的含量如下：Al为0.37～0.45％、Ti为0.37～0.45％，wt。

优选地，还包括：步骤四，控制Cu元素的含量如下：Cu≤0.10％，wt。

优选地，还包括：步骤五，将步骤四后的800H合金冶炼成电极棒，并重熔冶炼成电渣锭，所述电渣锭所包括的合金元素的成分及其百分比为：C为0.075～0.095％，Cr为21.5～22.5％，Ni为33.0～34.0％，Fe≥39.5％，Al为0.37～0.45％，Ti为0.37～0.45％，Cu≤0.10％，Si为0.40～0.60％，Mn为0.90～1.10％，Nb≤0.01％，O≤35ppm，N≤130ppm，wt。

优选地，还包括如下步骤：在钢锭锻造前，将钢锭加热到1180～1210℃，保温20小时，保温结束后用10吨电液锤进行锻造，锻件回炉保温度为1180±10℃，保温时间不超过2小时。

优选地，还包括如下步骤：将终锻温度控制在1100℃以上，且锻件在锻造结束后立即进行水冷。