[发明专利]一种快中子反应堆核电站用SA105材质法兰及其制造方法

说明书

本发明公开了一种快中子反应堆核电站用SA105材质法兰，所述的碳钢法兰含有下列化学成分：0.15～0.28wt％的碳、0.12～0.30wt％的硅、0.75～1.35wt％的锰、≤0.015wt％的磷、≤0.003wt％的硫、≤0.15wt％的铜、0.20～0.40wt％镍、≤0.12wt％的钼、0.05～0.08wt％的钒，余量为铁；铜、镍、铬、钼和钒的含量总和不超过1.00％，铬和钼元素的含量总和不超过0.32％。还公开了一种快中子反应堆核电站用SA105材质法兰的制造方法，包括如下步骤：原料冶炼；锻造；热处理；性能测试；机加工；无损检测；成品。通过上述方式，本发明对化学成分进行精控，使化学成分含量有力的保障了性能要求。核电碳钢法兰和锻件对力学性能均匀性要求较高，本发明控制化学成分均匀性，避免成分偏析，提高材料性能稳定性。

技术领域

本发明涉及碳钢锻造技术领域，特别是涉及一种快中子反应堆核电站用SA105材质法兰及其制造方法。

背景技术

在核电站的建设和发展中，经历了二代核电站和三代核电站，现在在建的核电站基本都是第三代压水堆核电站，安全性能明显高于二代和二代+核电站。目前我公司承接的核电站法兰和锻件，绝大部分是压水堆机型，具有多年生产经验，制造工艺成熟稳定。一般压水堆采用3％～4％的浓缩铀235为原料，这意味着，真正参与核反应的原料铀235只有3％～4％，余下是会产生辐射的铀238核废料。快中子反应堆则有望改变这一现状。

快中子反应堆，简称快堆。快中子堆是由快中子引起原子核裂变链式反应，并可实现核燃料增殖的核反应堆，能够使铀资源得到充分利用，还能处理热堆核电站生产的长寿命放射性废弃物。在快堆中，常用的核燃料是钚239，钚239发生裂变时放出来的快中子会被装在反应区周围的铀238吸收，又变成钚239，从而使堆中核燃料变多，反应开始循环持续下去，从而将铀资源的利用率从目前的约1％提高至60％以上。

快堆中大量使用碳钢(SA105)法兰，SA105碳钢是一种通用性的碳钢材料。在ASMESA105标准中，SA105化学成分为C≤0.35％，Si 0.10％～0.35％，Mn 0.60％～1.05％，Cr≤0.30％，Ni≤0.40％，Mo≤0.12％，其余为Fe元素。力学性能要求为Rm≥485MPa，Rp≥250MPa，A≥22％，Z≥30％。

由于快堆与压水堆的差异较大，对法兰和锻件的性能要求与其他压水堆核电站不同。使用传统工艺生产的碳钢法兰和锻件可以满足标准要求，但快中子反应堆中使用的SA105碳钢法兰和锻件对材料性能有更高的要求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种快中子反应堆核电站用SA105材质法兰及其制造方法，能够满足快中子反应堆工程对碳钢法兰在性能方面的特殊要求。

为达到上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种快中子反应堆核电站用SA105材质法兰，所述的法兰含有下列化学成分：0.15～0.28wt％的碳、0.12～0.30wt％的硅、0.75～1.35wt％的锰、≤0.015wt％的磷、≤0.003wt％的硫、≤0.15wt％的铜、0.20～0.40wt％镍、≤0.12wt％的钼、0.05～0.08wt％的钒，余量为铁；铜、镍、铬、钼和钒的含量总和不超过1.00％，铬和钼元素的含量总和不超过0.32％。

优选的，所述的法兰含有下列化学成分：0.28％的碳、0.30％的硅、1.30％的锰、0.015％的磷、0.003％的硫、0.15％的铜、0.30％镍、0.12％的钼、0.07％的钒，余量为铁；铜、镍、铬、钼和钒的含量总和不超过1.00％，铬和钼元素的含量总和不超过0.32％。

一种快中子反应堆核电站用SA105材质法兰的制造方法，包括如下步骤：

原料冶炼：将原料通过电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气冶炼+电渣重溶方式冶炼成上述成分的SA105材质，并铸成钢锭；