[发明专利]百万兆瓦级核电机组高强度护环制造工艺

说明书

本发明公开了百万兆瓦级核电机组高强度护环制造工艺，其工艺步骤如下：下料→锻造前加热→镦拔、接力冲孔、马架扩孔→锻造前加热→辗环→粗车探伤→固溶热处理→冷变形强化→去应力热处理→精车加工。采用上述的百万兆瓦级核电机组高强度护环制造工艺生产的护环的技术指标能达到如下标准：屈服强度Rp0.2（Mpa）≥1150；抗拉强度Rm（Mpa）为1170～1320；延伸率A（%）≥18；冲击功KV2（J）≥75；导磁率（μr）≤1.05；晶粒度为GB/T6394规定的2级或更细。

技术领域

本发明涉及环件锻造领域，具体涉及百万兆瓦级核电机组高强度护环制造工艺。

背景技术

护环是汽轮发电机组的主要部件之一，是汽轮机组承受应力最高的部件。为了保证机组的安全运转，要求护环要有足够高的强度、高的塑性指标、均匀的力学性能和最小的残余应力。对于较大容量机组(300MW 以上)护环的屈服强度都要求在1000MPa以上。护环是在强磁场、潮湿的腐蚀介质中工作，工作温度在100℃以下，为减少墙部线圈电流损失和防止工作温度过高，一般采用奥氏体钢制造。国内外各核电站的发电机组所使用的护环锻件大多采用50Mn18Cr4和50Mn18Cr4WN系列钢制造，这些钢种的护环在使用中，强度、塑性等力学性能和导磁、金相等物理性能可以满足设计使用要求，但随着服役期的延长，却暴露出了它的致命缺点——抗应力腐蚀能力差。而采用1Mn18Cr18N钢做护环，其优良的抗应力腐蚀能力得以充分发挥，是目前国际上采用的新型护环材料。但是由于1Mn18Cr18N钢护环的制造难度很大，并且现有的百万兆瓦级核电机组对护环具有更高的要求，所以采用1Mn18Cr18N来制造百万兆瓦级核电机组高强度护环的制造工艺还不成熟，制造出来的护环的技术指标还无法达到要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：将提供一种能生产高要求护环的百万兆瓦级核电机组高强度护环制造工艺。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：百万兆瓦级核电机组高强度护环制造工艺，其工艺步骤如下：下料→锻造前加热→镦拔、接力冲孔、马架扩孔→锻造前加热→辗环→粗车探伤→固溶热处理→冷变形强化→去应力热处理→精车加工；其特点是：

（1）下料工序中：以钢号为1Mn18Cr18N电渣锭为原材料，其化学成分要求如下： C：≤0.12%、Si：≤0.80%、Mn：17.50～20.00%、 P：≤0.050%、S： ≤0.015 %、Cr：17.50～20.00%、Al：≤0.030%、N：≥0.47%、B：≤0.001%；

（2）锻造前加热工序步骤如下：把下料所得钢坯放于加热炉中，并且在钢坯的四周围一圈碳钢或低温合金钢，钢坯装炉时炉内温度≤400℃；然后加热炉加热，使得炉内温度以≤60℃/h的速率升温至850℃±10℃后保温2.5～3.5h，然后继续加热使得炉内温度以≤100℃/h的速率升温至1210℃±10℃后保温1.5～2.5h；

（3）镦拔、接力冲孔、马架扩孔工序步骤如下：钢坯的始锻温度≤1210℃，钢坯的终锻温度≥950℃，开锻前将工装预热至150～450℃，避免锻造时钢坯表面散热过快引起开裂；首先对钢坯进行第一次拔长，第一次拔长的拔长比为1.2～2.5，然后对钢坯进行第一次镦粗，第一次镦粗的镦粗比为1.3～2.8，接着对钢坯进行第二次拔长，第二次拔长的拔长比为1.2～2.5，然后对钢坯进行第二次镦粗，第二次镦粗的镦粗比为2～4；接着对钢坯进行接力冲孔，使得钢坯上的透孔逐渐扩大，接着将钢坯上马架扩孔；钢坯扩孔完成后立即水冷；

（4）辗环工序如下如下：钢坯的始锻温度≤1210℃，钢坯的终锻温度≥950℃，辗环前将辗环机主模、芯辊、锥辊、托架预热至150～450℃；使用圆柱形芯辊对扩完孔的钢坯进行辗环来制得环件，辗环完毕后立即对环件进行水冷，环件冷却后的冷态尺寸中的外径尺寸需要满足如下条件：所需制造的百万兆瓦级核电机组高强度护环毛坯的外径与环件冷态尺寸中的外径之比≥1.25；