核電瓦坯鍛件制造工藝及質(zhì)量控制

趙全強(qiáng)　白　泉

(1.太原重工股份有限公司質(zhì)量部，山西030024；2.太原重工股份有限公司大型鍛件研究所，山西030024)

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核電瓦坯鍛件制造工藝及質(zhì)量控制

趙全強(qiáng)1白泉2

(1.太原重工股份有限公司質(zhì)量部，山西030024；2.太原重工股份有限公司大型鍛件研究所，山西030024)

通過(guò)對(duì)核電用瓦坯鍛件的關(guān)鍵工藝方案及質(zhì)量控制進(jìn)行優(yōu)化來(lái)提高瓦坯類(lèi)鍛件的質(zhì)量，并總結(jié)出了一套較為成熟的制造工藝及過(guò)程質(zhì)量控制方法。

瓦坯鍛件；制造工藝；質(zhì)量控制

瓦坯鍛件是我公司與某公司簽訂用于福清核電工程3#、4#百萬(wàn)千瓦級(jí)二代改進(jìn)型壓水堆核電機(jī)組上的產(chǎn)品，材質(zhì)為16Mn。按照核電安全分級(jí)看，屬于非核級(jí)別常規(guī)島鍛件，但制造過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行核級(jí)鍛件的質(zhì)量保證大綱及程序文件，其技術(shù)水平也代表了低合金鋼的較高水準(zhǔn)。

1　瓦坯鍛件技術(shù)指標(biāo)要求

材料牌號(hào)16Mn，成品分析要求見(jiàn)表1。

材料力學(xué)性能要求見(jiàn)表2。

瓦坯鍛件采用超聲檢測(cè)，超聲波符合NBFM13008 C中A級(jí)要求。

正式開(kāi)工制造前，編制鍛件質(zhì)量計(jì)劃、鍛造工藝、熱處理工藝、機(jī)加工工藝等文件，提交用戶進(jìn)行審查、批復(fù)。

2　制定生產(chǎn)制造工藝

2.1材料冶煉成分控制

為能夠滿足表2的力學(xué)性能要求，對(duì)關(guān)鍵化學(xué)元素進(jìn)行了內(nèi)控，以確保過(guò)程控制的余度。材料的內(nèi)控成分見(jiàn)表3。

2.2瓦坯的鍛造工藝

瓦坯在45 MN水壓機(jī)上鍛造，用11 t鋼錠鍛造2件，要求鍛比≥3，鍛造溫度控制在1 260～800℃。鍛后進(jìn)行正火+回火熱處理，并在空氣中冷卻。根據(jù)大鍛件鍛后熱處理規(guī)范，鍛件進(jìn)行了充分去氫處理。

表1　成品分析要求(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

表2　材料的力學(xué)性能要求

表3　材料的內(nèi)控成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)

制造過(guò)程中，嚴(yán)格按照工藝規(guī)范進(jìn)行裝爐、加熱及鍛造，做好過(guò)程檢驗(yàn)記錄及監(jiān)督，包括每一火次的鍛造時(shí)間、始終鍛溫度。鍛造完成后毛坯尺寸能夠滿足圖1要求。鍛造結(jié)束后，鍛件要及時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)到熱處理爐進(jìn)行正火+回火處理。

圖1　瓦坯鍛件毛坯圖

圖2　熱處理曲線

表4　瓦坯鍛件力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果

2.3性能熱處理工藝

由于用戶對(duì)產(chǎn)品的性能要求較高，經(jīng)過(guò)分析、評(píng)審確定，在鍛后熱處理及粗加工工序完成后，對(duì)鍛件進(jìn)行正火+回火性能熱處理，并在正火完成后對(duì)鍛件進(jìn)行快速冷卻，以便進(jìn)一步提高產(chǎn)品的力學(xué)性能，從而達(dá)到用戶對(duì)性能的要求。熱處理執(zhí)行曲線見(jiàn)圖2。

2.4檢測(cè)結(jié)果

瓦坯鍛件力學(xué)性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

3　制造工藝技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1鋼錠的冶煉與澆注技術(shù)要點(diǎn)

鋼錠冶煉和澆注過(guò)程中，選擇合適的生產(chǎn)工藝及澆注溫度，并控制有害氣體和殘余元素含量，如[H]、Cu、 P、 S。

3.2鍛造技術(shù)要點(diǎn)

瓦坯鍛件為筒類(lèi)鍛件，成型工序較為復(fù)雜，需鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、擴(kuò)孔、平整。鍛造過(guò)程中考慮成型、壓實(shí)內(nèi)部缺陷及防止晶粒粗大三個(gè)方面的問(wèn)題。裝料前需檢查表面質(zhì)量，如有缺陷應(yīng)及時(shí)清理，嚴(yán)格控制每道次的壓下量及鍛造溫度范圍，壓下量約30 mm～50 mm，鍛造溫度范圍1 260～800℃，過(guò)程中及時(shí)清理產(chǎn)生的氧化皮，避免影響鍛件表面尺寸。

3.3熱處理技術(shù)要點(diǎn)

主要控制鍛件正火出爐后，采取快冷方式，使鍛件溫度迅速冷卻。

3.4質(zhì)量控制要點(diǎn)

為確保產(chǎn)品質(zhì)量可靠性，在工藝制定中，對(duì)鋼錠化學(xué)成分、鍛造、熱處理等關(guān)鍵工藝進(jìn)行識(shí)別并組織評(píng)審，并制定應(yīng)急預(yù)案。在生產(chǎn)制造過(guò)程中做好過(guò)程的監(jiān)測(cè)、記錄，針對(duì)出現(xiàn)的異?；蛘卟环锨闆r及時(shí)分析、糾正。

4　結(jié)論

通過(guò)對(duì)生產(chǎn)制造過(guò)程中關(guān)鍵工序進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制，順利完成了4件瓦坯鍛件的生產(chǎn)制造，總結(jié)出了一套較為成熟的制造工藝及過(guò)程質(zhì)量控制方法，為后續(xù)同類(lèi)產(chǎn)品的制造提供了工藝、質(zhì)量控制依據(jù)及制造業(yè)績(jī)。

編輯杜青泉

Manufacturing Process and Quality Control of Nuclear Tile Billet Type Forgings

Zhao Quanqiang, Bai Quan

By optimizing the key process and the quality control of nuclear tile billet type forgings, the quality of this kind of forgings has been improved. Meanwhile, a series of better and mature manufacturing process and process quality control method has been summarized.

tile billet type forgings; manufacturing process; quality control

2016—05—16

趙全強(qiáng)(1983—)，助理工程師，從事質(zhì)量管理研究。

白泉(1983—)，工程師，從事鍛造及熱處理工藝研究。

TG316

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