摘要：介绍核电大型锻件应用和发展，分析核电大型锻件的技术特点，重点研究目前应用较为广泛且重点发展的核电大型锻件的冶炼技术、锻造技术和热处理技术中的关键技术。
关键词：核电；大型锻件；质量
1引言
目前世界上多个发达国家都在大力发展核电技术，且核电装机容量也成为一个国家经济、工业和科技综合实力和水平的标志。我国近年来投入了大量的资金发展核电技术，并制定了核电中长期规划，大力推动核电站的建设，其中核电主要设备包括压力容器、蒸汽发生器和稳压器等，这些核岛主要设备的基础材料为核电大型锻件，主要分为合金钢锻件和不锈钢锻件，是核电技术中占用成本较高、制约核电技术水平以及核电站运行的安全性和可靠性的关键材料。目前我国在核电大型锻件的生产能力和产量方面已经高居世界第一，但是大型锻件技术水平，尤其是产品质量的稳定性、经济性和生产过程的环保性等方面与国际发达水平还具有较大的差距，所以我国核电大型锻件行业的首要任务仍然是进行技术创新和技术进步。
2核电大型锻件概述
核电站的运行原理极其复杂，核电设备也比较多，主要分为核岛（NI）、常规岛（CI）和电站辅助设施（BOP）。核电大型锻件是组成核岛主设备的核心基础部件，主要应用于压力容器、蒸汽发生器、稳压器、主管道、汽轮机及发电机等核岛和常规岛的主要设备中。核电大型锻件技术涉及众多学科，具有较高的专业性，而且生产制造的工艺复杂、制造难度较大，对其质量进行评定主要分为车间评定和技术评定两个部分，前者主要确保生产厂家具备相应的技术、设备和管理能力；后者则是确保生产工艺方法和参数符合规范要求，以及产品制造具有可复制性。
上世纪60年代相关研究人员通过大型自由锻压机将大型钢锭加工为核电大型锻件，具有比普通锻件具有较少的焊接位置，因此具有更为优良的力学性能，保证了大型锻件的安全性能，大大减少了核电站的停机检修次数和时间，提高了发电效率。因此此技术被大量应用于第二代核电技术中的核岛主设备制造中，而且在第三代核电技术开始采用一体式核岛锻件，使用的是重量超过五六百吨级的钢锭进行冶炼和锻造，
3核电大型锻件的技术特点分析
核电大型锻件具有体积大、重量大、冶炼环节复杂、锻压技术要求高、加工难度大等特点，而且其生产制造的投资较大、生产周期较长，生产过程中的能耗较高；核电大型锻件的技术准备工作较为繁杂，生产工序多且管理较为复杂；对产品质量具有较高的要求。核电大锻件的生产制造过程粗略可分为热加工、冷加工、检验包装和文件关闭，在制造厂的主要制造流程一般由以下几个主要环节组成：技术准备（开工文件批准）、炼钢阶段、毛坯锻造阶段、粗加工阶段、热处理阶段、取样试验阶段、精加工及检验阶段、文件关闭阶段和包装发运阶段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前对核电大型锻件生产制造过程中质量的控制主要通过业主和核安全局进行监造的方式，且监造活动的质量控制内容主要针对热加工成型、机加工成型、质量检验和文件审查四个环节，其中，热加工成型主要包括冶炼、浇注、锻造、热处理；机加工成型主要包括粗加工、取样、半精加工和精加工；质量检验主要包括机械性能试验、金相、化学成分分析及无损检验探伤等过程；文件审查包括对技术文件、原始记录和完工文件报告等的审查。
4核电大型锻件技术发展现状
4.1冶炼技术
冶炼是获得高纯净度钢锭的重要步骤，而钢锭的质量直接决定着核电大锻件的质量。目前在进行冶炼时，首先要将钢水经过电炉粗炼后进行二次精炼来去除其中的有害元素和杂物等。此外，还可以采用钢包真空精炼技术去除钢水中的氢气等有害气体，以及采用真空浇注钢锭的方式进一步去除钢水中的氢元素。其中多包钢水合包浇注技术可以有效解决大型钢锭的制造难题，适应核电大锻件一体化和大型化的发展要求。近年来日本制钢所采用5包合浇技术可以制造出650吨级的双真空冶炼钢锭，我国也具备600吨级真空钢锭的制造能力，但是质量水平与国际先进水平还有一定差距。
4.2锻造技术
核电容器缎件按外外形可分为封头、筒体、接管、法丝和管板锻件，其中对于封头成型技术，日本制钢所的采用的技术较为先进，从最初的板坯冲压成型到目前的采用碾压工艺将封头内球面成型，而管嘴则采用热切割和机械加工的方法成型。目前我国在此方法厂采用将管嘴直接模压成型的半模锻方案。对于直筒体锻件，日本制钢所采用体外锻造技术，可以对大直径的锻件进行锻造成型。而碾压成型技术目前则在尝试采用大型碾压成型设备进行直筒体碾压成型的方式，可以降低锻造余量，提高锻件材料的利用率，且不受自由锻压机开档的影响。
4.3热处理技术
核电容器用SA-508Gr.3锻件需进行淬火＋高温回火以满足其性能要求，淬火冷却一般采用浸水冷却。为保证冷却的均匀性，通常采用大型环形水槽进行淬火，水槽配有外循环装置用于对淬火后被即热的水进行置换，而内循环装置则用于对水流进行驱动，提高工件表面的水流速度，增加热交换系数。目前内循环通常采用喷水管驱动和螺旋桨驱动两种方式。在现有环形水槽的基础上，设计必要的辅助装置实现异型封头锻件均匀、快速的淬火冷却是解决封头热处理问题的最佳方案。除了浸水冷却，目前相关专家在探索采用喷淋淬火的技术，可以有效避免浸水冷却容易出现蒸汽膜的问题，是目前研究和发展的重要方向之一。
5结语
随着核电技术的进步，核电容器用锻件朝大型化和一体化发展，制造难度也随之提高。国内外重机企业在冶炼、锻造、热处理技术方面开展了卓有成效的工作，基本满足了核电建设的需要。与国际领先水平相比，国内重机企业在大部分的核电锻件制造技术方面仍处于追赶阶段，锻件质量的稳定性仍存在较大差距。为进一步提升核电大锻件制造技术，国内重机企业需要在超大型钢锭的冶金特性。
参考文献：
[1] 刘峤，袁育龙，梁书华.核电厂大型锻件重要工艺参数控制研究[J].金属加工（热加工）热加工，2015（21）：75-77.
[2] 李伟民，邱丽芸，韩景伟.核电锻件质量控制要点[J].科技创新与应用，2014（9）：91-91.
论文作者:范波
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/11
标签：核电论文; 技术论文; 钢锭论文; 阶段论文; 质量论文; 文件论文; 较高论文; 《电力设备》2017年第36期论文;