[发明专利]固体金属部件和用于生产固体金属部件的方法

说明书

本发明具体涉及固体金属部件。该部件(1)尤其值得注意的是，其包括芯部(5)和在所有方向上包围所述芯部(5)的外壳(3)，该芯部(5)和该壳(3)由不同钢种制成，所述芯部(5)的钢具有的马氏体和贝氏体临界冷却速率低于所述壳(3)的一种或更多种钢的马氏体和贝氏体临界冷却速率。

技术领域

本发明涉及固体金属部件制造的一般领域。

本发明涉及大尺寸和大厚度的金属部件的制造中的非排他性应用，例如在核电厂蒸汽发生器的下部部分的金属部件，称为“管板”。

背景技术

这种蒸汽发生器的功能是将水的热量(热源)从核电厂的反应堆经由数千根U形管转移，这些U形管与将处于汽态的供给水接触，以便输出到回路(称为“二次回路”)，该回路将致动涡轮机以驱动交流发电机的转子发电。在将其热量释放到蒸汽发生器中之后，水流回到反应堆入口。

所述数千根的管具有非常大的长度，并且通过焊接到管板中的间隔件保持在规则高度，管板露出提供水自由流入和流出的孔。隔板安装在管板的底部处的所谓的“水箱”中，以分离各种循环水。

压水发电厂中的蒸汽发生器的管板为厚的(50至60cm)且大直径的锻件，其钻有数千个孔，以用于交换管的通道。由于两侧的压力差，管板受到高度机械应力，因此其刚性由其厚度和其制造材料(即碳锰类的低合金钢)的机械性能获得。

这种部件的极其坚固的性质是两个主要制造困难的来源：

-由于所需的铸锭尺寸和最终厚度所要求的低锻造水平，部件内的冶金和化学均匀性非常差，这导致其整体机械性能的变化；

-所用钢的非常大的厚度和有限的淬透性的组合不允许在质量热处理后的板材芯部中形成回火贝氏体或马氏体的微观结构，这是耐受性和韧性之间的最佳折衷的保证。

典型地，在部件的中心，屈服强度、抗拉强度和韧性承载强度(ductile bearing)降低，而弹性转变温度增加超过50°0。

改善这些一般的性质将有可能设计出不太坚固因而更容易制造的板材，或者提供甚至更大的安全边际量。

以相关的方式，也强烈期望在交付时间和供应自由方面获得收益。

该管板所需的基本功能主要包括：

-压差充电下的抗弯强度；

-其在制造和操作过程中接收和保持管束的机械稳定性；

-其能够焊接在蒸汽发生器的套圈和碗状部上；

-其能够通过焊接不锈钢或镍基合金被包覆。

因此，为了简化，需要寻求的折衷涉及三个性能：

-弹性极限和抗拉强度；

-韧性和弹性；

-焊接性。

关于这最后一个性能(焊接性)，应当注意，根据EN 10028-2计算的钢的碳当量(C*)约为0.52％(典型值)至0.62％(针对“18MND 5”钢，该钢已针对热处理进行了优化)，这代表了目标值不应超过太多，否则各种焊接的预热温度可能会受到影响，但最重要的是可能存在冷裂纹的风险。

这种制造的技术水平表明，对于上述第一个缺陷(均匀性差)，很难实现铸锭浇注、偏析区的脱落和板材锻造，并且存在浪费的风险。

还表明，除了改变钢种之外，由于机械性能、淬透性和焊接性之间的必要的折衷，第二个问题(有限的淬透性)没有解决方案。

本发明的目的是克服这些缺点。

发明内容