超大型核电锻件绿色制造技术与实践PDF电子书下载

第1篇绪论 5

第1章 核电锻件概述 5

1.1 核电简介 5

1.2 发展核电的必要性 10

1.3 核电锻件自主化及核电装备“走出去” 11

1.4 核电锻件的重要性 12

第2章 超大型核电锻件特性及绿色制造 18

2.1 规格超大形状复杂 18

2.2 技术要求高 20

2.3 大型化及一体化 20

2.3.1 RPV锻件 21

2.3.2 SG锻件 21

2.4 绿色制造 22

2.4.1 胎模锻造及仿形锻造 23

2.4.2 近净成形锻造 25

2.5 锻件制造资质 31

2.5.1 制造资格取证 31

2.5.2 锻件评定 32

2.5.3 核安全许可 33

2.6 制造过程控制 33

2.7 产品质量的可追溯性 35

2.7.1 母材见证件 35

2.7.2 焊接见证件 35

第3章 锻件制造设备与工装特点 36

3.1 制造设备的超大型化及自动化 36

3.1.1 冶炼及铸锭设备 37

3.1.2 锻造设备 41

3.1.3 热处理设备 44

3.1.4 试样制备设备 49

3.2 工装的超大型化及复杂化 52

3.2.1 SG水室封头管嘴翻边装置 52

3.2.2 小型堆一体化顶盖模锻工装 53

3.2.3 转子中心孔超声波探伤装置 53

3.2.4 钢锭抬梁及吊钳 53

3.2.5 锻造起重机及翻钢机 56

3.2.6 坯料翻转机 57

3.2.7 回转装置 59

3.2.8 非对称锁紧式半球体夹紧装置 60

3.2.9 双端不对称变截面筒体同步变形装置 61

3.2.10 超大直径钢锭火焰切割机 63

第4章 核电锻件的评定、解剖检测及验证 64

4.1 评定 64

4.1.1 一体化顶盖 64

4.1.2 一体化底封头 67

4.1.3 泵壳 68

4.1.4 整锻低压转子 72

4.2 解剖检测 78

4.2.1 RPV接管段 78

4.2.2 SG管板 79

4.2.3 SG水室封头 80

4.3 研制及验证 83

4.3.1 600t级钢锭的研制 83

4.3.2 600t级钢锭的验证 86

4.3.3 RPV接管段法兰全截面测温及性能检测 87

第5章 核电锻件制造技术对比 90

5.1 冶炼及铸锭 90

5.1.1 低硅控铝钢的冶炼 91

5.1.2 超大型钢锭制造 93

5.2 RPV一体化锻件 94

5.2.1 顶盖 94

5.2.2 底封头 97

5.3 SG锻件胎模锻造 98

5.3.1 管板 98

5.3.2 水室封头 98

5.4 近净成形锻造 100

5.4.1 接管段 100

5.4.2 锥形筒体 100

5.4.3 主管道空心锻造 101

5.5 整锻低压转子的纯净性与均匀性 103

5.5.1 纯净性 103

5.5.2 均匀性 104

第6章 典型核电锻件成形过程的数值模拟与比例试验 105

6.1 成形工艺研究 105

6.1.1 自由锻成形工艺 105

6.1.2 数值模拟 107

6.1.3 物理模拟 107

6.1.4 比例试验 108

6.2 数值模拟软件的选择及边界条件的优化 108

6.3 物理模拟及比例试验 109

6.3.1 整体顶盖物理模拟 109

6.3.2 水室封头管嘴翻边比例试验 109

6.3.3 水室封头近净成形比例试验 110

6.3.4 主管道低熔点合金内支撑弯曲比例试验 111

第7章 核电锻件制造的发展前景 113

7.1 产品质量稳定与提高 113

7.2 标准的自主化 114

7.3 锻件的绿色制造与极端制造 115

第2篇超大型钢锭研制及应用 121

第1章 核电用钢化学成分设计与优化 121

1.1 Mn-Mo-Ni钢 121

1.2 不锈钢 122

1.3 Cr-Ni-Mo-V钢 127

1.3.1 电炉氧化及LF炉精炼原料成分控制 127

1.3.2 超纯转子钢冶炼及铸锭要求 131

第2章 制造方法的创新 133

2.1 低硅控铝钢的冶炼 133

2.1.1 低硅的影响 134

2.1.2 控制铝含量 136

2.2 保护浇注 137

2.3 二次补浇 138

2.4 空心钢锭 140

2.4.1 大气浇注 140

2.4.2 真空浇注 143

2.5 直桶型精炼钢包底吹氩新工艺 146

2.5.1 试验原理及方法 146

2.5.2 试验结果分析与讨论 150

2.5.3 结论 156

2.6 MP工艺研究 156

2.6.1 研究目标及研究内容 157

2.6.2 研究方案及研究过程 157

2.6.3 结论 161

第3章 优质耐火材料 162

3.1 水口砖 163

3.1.1 镁碳砖 163

3.1.2 复合砖 164

3.1.3 锆质砖 164

3.2 导流管 165

3.2.1 分体式 165

3.2.2 整体式 166

3.3 塞棒 167

3.3.1 分体式 167

3.3.2 整体式 167

3.4 长水口 169

3.4.1 试验研究 169

3.4.2 工程应用 174

第4章 中间包 178

4.1 传统中间包 179

4.1.1 数值模拟 179

4.1.2 温度场计算结果分析 181

4.2 新型中间包 185

4.2.1 包内钢液流动数值模拟研究结果分析 185

4.2.2 工程应用 199

第5章 超大型钢锭的解剖 200

5.1 解剖方案 200

5.2 纯净性 201

5.3 致密性 202

5.4 制造技术对比 202

5.5 对传统观念的突破 203

第3篇压力容器锻件研制及应用 213

第1章 压水堆顶盖 213

1.1 分体式 213

1.2 整体式 214

1.2.1 产品研制 214

1.2.2 产品制造 225

1.3 一体化 236

1.3.1 产品研制 236

1.3.2 产品制造 249

1.4 制造方式对比 250

1.5 经验教训及预防措施 255

第2章 压水堆接管段 259

2.1 分体式 260

2.2 整体式 269

2.2.1 锻造 269

2.2.2 热处理 272

2.2.3 解剖检测 275

2.2.4 国内外制造方式对比 279

2.2.5 经验教训 280

2.3 半一体化 290

2.4 一体化 292

第3章 压水堆下封头 298

3.1 分体式 298

3.2 一体化 299

3.2.1 产品研制 299

3.2.2 产品制造 311

3.2.3 国内外制造方式对比 315

第4章 其他锻件 318

4.1 压水堆其他锻件 318

4.1.1 筒体 318

4.1.2 过渡段 318

4.1.3 接管 318

4.2 沸水堆锻件 323

4.2.1 下封头 323

4.2.2 法兰 323

4.2.3 筒体 324

4.3 小型堆一体化顶盖 325

4.3.1 工艺性分析 326

4.3.2 主要研究内容 326

4.3.3 满足设计要求及保证质量的分析 326

4.3.4 制造工艺 326

4.4 高温气冷堆锻件 331

第4篇蒸汽发生器锻件研制及应用 341

第1章 压水堆上封头（椭球封头） 341

1.1 分体式 341

1.2 整体式 343

第2章 压水堆锥形筒体与管板 354

2.1 锥形筒体 354

2.1.1 覆盖式锻造 354

2.1.2 仿形锻造 355

2.1.3 近净成形锻造 356

2.2 管板 363

2.2.1 锻造 363

2.2.2 热处理 367

2.2.3 评定与解剖 370

2.3 国内外制造方式对比 376

2.3.1 锥形筒体 376

2.3.2 管板 377

第3章 压水堆下封头（水室封头） 378

3.1 分体式 379

3.2 整体式 382

3.3 胎模锻造 383

3.3.1 产品研制 384

3.3.2 产品制造 397

3.3.3 经验教训 403

3.4 管嘴翻边 417

3.4.1 产品研制 417

3.4.2 产品制造 419

3.5 国内外制造方式对比 422

3.5.1 带非向心管嘴整体水室封头 422

3.5.2 带向心管嘴整体水室封头 423

第4章 其他锻件 424

4.1 压水堆其他锻件 424

4.1.1 上部筒体 424

4.1.2 下部筒体 426

4.2 高温气冷堆锻件 428

第5篇其他Mn-Mo-Ni钢锻件研制及应用 435

第1章 稳压器及堆芯补给水箱锻件 435

1.1 稳压器锻件 435

1.1.1 上封头 435

1.1.2 下封头 437

1.2 堆芯补给水箱锻件 449

1.2.1 筒体 449

1.2.2 上封头 451

1.2.3 下封头 452

第2章 主泵锻件 454

2.1 泵壳 454

2.1.1 自由锻造 454

2.1.2 仿形锻造 457

2.1.3 近净成形锻造 466

2.2 壳法兰锻件 472

2.2.1 强韧性提升方案 473

2.2.2 优化效果 474

第3章 核废料罐锻件 478

3.1 工艺性分析 478

3.2 满足设计要求和保证质量的分析 478

3.3 制造工艺 479

3.4 性能结果 481

第6篇不锈钢锻件研制及应用 486

第1章 基础研究 486

1.1 主管道用不锈钢材料介绍 486

1.2 材料特性及成分优化 486

1.2.1 321不锈钢 486

1.2.2 316LN不锈钢 501

1.3 冶炼及铸锭 505

1.3.1 双真空 506

1.3.2 ESR 506

1.4 晶粒度影响因素研究 506

1.5 晶粒细化及均匀化比例试验 520

1.6 不锈钢的防污染研究 526

第2章 主管道锻件管坯锻造 530

2.1 实心锻件 530

2.2 空心锻件 532

2.3 近净成形锻件 533

2.4 国内外制造方式对比 542

第3章 主管道弯制、机加工及热处理 545

3.1 弯制方式 545

3.2 内部支撑 549

3.3 机械加工 552

3.4 固溶热处理 553

第4章 其他不锈钢锻件 560

4.1 CENTER 560

4.1.1 超大型不锈钢锻件的研究内容 561

4.1.2 结论 570

4.2 堆内构件 571

4.2.1 堆芯支撑板 571

4.2.2 压紧弹簧 575

4.3 快堆支撑环 577

4.3.1 冶炼及铸锭 578

4.3.2 锻造 578

4.3.3 热处理 578

第7篇常规岛锻件研制及应用 583

第1章 常规岛转子简介 583

1.1 常规岛汽轮发电机组 583

1.2 核电转子的发展历程 583

1.3 核电转子工况及要求 585

1.3.1 转子工况 585

1.3.2 核电转子材料 585

1.3.3 核电转子要求 585

第2章 核电转子制造技术及装备研究 586

2.1 核电转子国外研究进展 586

2.2 锻造技术研究 587

2.2.1 镦粗研究 588

2.2.2 拔长方法选择 592

2.2.3 FM法的优化研究 596

2.2.4 FM法对水压机振动的影响研究 613

2.2.5 JTS锻造方法研究 615

2.2.6 材料热锻性能及晶粒演化研究 616

2.3 热处理技术研究 620

2.3.1 锻后热处理工艺研究 621

2.3.2 性能热处理工艺研究 624

2.4 大型开合式热处理装备研制 629

2.4.1 加热和淬火设备形式研究 629

2.4.2 开合式热处理炉研制 629

2.4.3 开合式淬火设备研制 630

2.4.4 大型开合式热处理装备研制效果 632

第3章 核电转子试制与评定 633

3.1 整锻低压转子试制 633

3.1.1 冶炼及铸锭 633

3.1.2 锻造 634

3.1.3 热处理 636

3.2 试制转子的性能检测 638

3.2.1 化学成分分析 639

3.2.2 力学性能分析 640

3.2.3 组织、晶粒度、夹杂物分析 641

3.2.4 长心棒拉伸试验 642

3.2.5 无损检测 643

3.3 试制转子解剖 643

3.3.1 解剖方案 643

3.3.2 解剖 644

3.3.3 各种解剖数据分析 647

3.3.4 解剖分析结论 651

第4章 产品制造 652

4.1 汽轮机整锻低压转子 652

4.1.1 冶炼及铸锭 653

4.1.2 锻造 655

4.1.3 热处理 663

4.2 汽轮机焊接转子 665

4.2.1 轮盘 665

4.2.2 轴头 667

4.3 汽轮机低压转子整锻与分锻的对比 670

4.4 发电机转子 672

4.4.1 冶炼及铸锭 672

4.4.2 锻造 672

4.4.3 热处理 673

4.4.4 产品主要技术指标 674

第8篇存在的问题与未来发展设想 685

第1章 问题与不足 685

1.1 锻件质量不稳定 685

1.2 现有标准的不适应性 685

1.2.1 M310SG水室封头 685

1.2.2 M310SG管板 685

1.3 热处理余量的不合理性 688

1.4 特殊性能试验的不完整性 690

1.4.1 辐照环境下性能试验 690

1.4.2 冷却剂环境下性能试验 690

1.5 材料的潜力有待挖掘 690

1.6 模拟软件边界条件需要不断优化 692

1.6.1 超大型钢锭的凝固模拟 692

1.6.2 锻件成形模拟中成形力偏差 692

1.7 取样位置的代表性有待探讨 693

1.7.1 RPV封头 694

1.7.2 SG管板 695

第2章 设想与展望 698

2.1 材料的挖潜与研发 698

2.1.1 原有材料的挖潜 698

2.1.2 新材料的研发 698

2.2 制造工艺的创新 699

2.2.1 钢锭／制坯 699

2.2.2 成形 701

2.2.3 晶粒与应力 703

2.3 设备与工装能力进一步加大 705

2.3.1 200～1000MN液压机 705

2.3.2 1200MN锻挤压机 706

2.3.3 超大直径锻件测量装置 708

2.4 团队建设 708

2.4.1 学习型团队 708

2.4.2 综合型人才 709

参考文献 710

索引 715