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超大型核电锻件绿色制造技术

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【作者】王宝忠

【出版社】机械工业出版社

【出版日期】2017年3月

【I S B N】978-7-111-55619-0

【版次】1

【开本】16

【页数】630

【装帧】平装

【图书状态】上架

【所属类别】工艺类 >> 锻造工艺

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内容简介
本书通过大量翔实的试验数据，重点介绍了超大型核电锻件在从自由锻造向绿色制造（胎模锻造、近净成形）发展过程中的先进制造技术及工程应用，对研制过程中的经验教训进行了深入剖析。针对核电装备向大型化、长寿期的发展趋势，对超大型核电锻件未来的发展进行了展望。本书含有1300余幅图表，内容包括所描述的超大型核电锻件1:1评定、解剖、制造等珍贵技术资料，是一代工程技术人员心血的结晶。在全球装备制造业因产能严重过剩而导致价格恶性竞争的新形势下，对稳定和提高超大型核电锻件质量具有很高的参考价值。本书可供从事锻造行业的生产、技术与研发人员使用，也可供高等院校相关方向的研究生和教师参考。

图书目录
序
前言
第1篇综述
第1章核电站与核电堆型简介3
11核电站种类及构成3
12核电的堆型4
121压水堆4
122沸水堆4
123重水堆5
124石墨水冷堆5
125高温气冷堆5
126快堆5
13发展核电的目的与方向6
14核电装备自主化及“走出去”6
第2章核电锻件的重要性8
21核电锻件在核电装备中的地位与作用8
22历史重任及殷切期望8
23不辱使命9
第3章超大型核电锻件的主要特点及
制造要求12
31规格巨大且形状复杂12
311核电常规岛整锻低压转子12
312核电常规岛发电机转子13
313核电一体化封头13
32技术要求高14
33锻件向大型化及一体化方向发展14
331压力容器锻件的大型化及
一体化15
332蒸汽发生器锻件的大型化及
一体化15
34绿色制造16
341胎模锻造17
342近净成形19
35制造资质评定与生产许可22
351取证23
352评定23
353核安全许可25
36制造过程控制要求25
361评定/制造大纲25
362质量计划25
363无损检测规程26
364先决条件检查26
37产品质量的可追溯性26
371母材见证件26
372焊接见证件26
第4章设备与工装特点27
41制造设备的大型化27
411超大型冶炼及铸锭设备27
412超大型锻造设备27
413超大型热处理设备28
42工装的大型化及复杂化29
421二代加SG水室封头管嘴翻边
装置29
422改进型一体化顶盖模锻工装30
423超大型锻件坯料翻转装置31
424转子中心孔超声波检测装置31
425超大型筒体锻件一次性浸水淬火
装置31
第5章创新性评定及验证33
51一体化锻件创新性验证33
511CAP1400RPV一体化顶盖锻件
评定33
512CAP1400RPV一体化底封头锻件
评定34
52超大型锻件的大数据积累37
521CAP1400RPV接管段1∶1解剖
试验37
522CAP1400SG管板1∶1解剖试验38
523AP1000SG水室封头1∶1解剖
检验39
524华龙一号泵壳1∶1解剖评定41
525AP1000RPV接管段法兰全截面
测温及性能检验45
53600t级钢锭的试验验证46
531600t级钢锭的研制46
532600t级钢锭的解剖验证48
54常规岛汽轮机整锻低压转子评定50
541锻造50
542热处理51
543解剖评定52
第6章核电锻件的先进制造技术56
61冶炼及铸锭56
611低Si控Al钢的冶炼及铸锭57
612超大型钢锭58
62压力容器（RPV）一体化锻件59
621RPV顶盖59
622RPV底封头61
63蒸汽发生器（SG）锻件胎模锻造61
631SG管板61
632SG水室封头62
64近净成形63
641RPV接管段63
642SG锥形筒体63
65主管道空心锻造64
66核电常规岛汽轮机整锻低压转子66
661锻件内部质量的纯净性66
662锻件性能的均匀性67
第7章理论与实践的反复完善69
71模拟软件的选择及边界条件的
优化69
72物理模拟及比例试验70
721整体顶盖物理模拟70
722水室封头管嘴翻边比例试验70
723水室封头近净成形比例试验70
724主管道低熔点合金内支撑弯曲
比例试验72
第8章核电锻件制造的走向73
81产品质量稳步提高73
82锻件标准的自主化74
83实现锻件的极端制造75
831RPV一体化接管段75
832CAP1700常规岛汽轮机整
锻低压转子75
833600MW快堆支撑环76
834沸水堆封头76第2篇超大型核电锻件绿色制造的基础
第1章主要设备与工装79
11冶炼设备79
111电弧炉（EAF）79
112钢包精炼炉（LRF）79
113电渣重熔炉（ESR）80
114真空感应熔炼炉（VIM）81
12铸锭设备81
121上注81
122下注82
123真空吸注82
13液压机83
131水压机85
132油压机87
133自由锻水压机与油压机的比较88
134自由锻液压机未来发展方向90
14热处理设备90
141电炉91
142燃气炉91
143淬火冷却设备91
144热稳定试验机94
145起吊吊具94
15试样制备设备95
151拉伸试样加工专机95
152冲击试样加工专机95
153落锤试样制备设备97
16无损检测设备98
161超声波检测（UT）98
162射线检测（RT）99
163渗透检测（PT）99
164磁粉检测（MT）99
17超大直径钢锭火焰切割设备100
18特殊工装100
181钢锭抬梁及吊钳100
182锻造起重机与翻钢机102
183坯料翻转机103
184坯料回转装置105
185水室封头管嘴翻边定位装置107
186双端不对称变截面筒体同步变形
装置108
第2章研究方法与研究手段110
21材料基础研究110
211化学成分设计与优化110
212热物性参数测试115
213热加工图制定118
214相图与特性曲线测绘119
22工艺研究方法与手段121
221冶炼与铸锭工艺研究121
222成形工艺研究123
223热处理工艺研究126
第3章超大型钢锭研究与制造130
31冶炼及铸锭工艺方法的创新130
311低Si控Al钢的冶炼130
312保护浇注135
313钢锭二次补浇136
314空心钢锭137
32优质耐火材料141
321水口砖142
322塞棒144
323导流管145
33中间包146
331传统中间包147
332新型中间包153
34长水口166
341实验研究166
342工程实践171
35超大型钢锭浇注与脱模171
351保护浇注171
352脱模172
36超大型钢锭的解剖172
361解剖方式172
362钢锭的纯净性173
363钢锭的致密性174
364制造技术的先进性174
37对传统观念的再认识174
371钢锭的横截面形状175
372钢锭模锥度及高径比175
373钢锭的纯净性及致密性176
38小结176第3篇压水堆压力容器锻件
第1章顶盖183
11分体顶盖183
111上封头183
112上封头法兰184
12整体顶盖184
121数值模拟186
122物理模拟 189
123锻件评定190
124产品制造195
13一体化顶盖209
131数值模拟209
132附具研制210
133锻件评定210
134产品制造219
14顶盖制造方式对比221
141华龙一号顶盖221
142AP1000顶盖222
143CAP1400顶盖223
15顶盖制造过程中的经验教训及预防
措施224
151EPR上封头成分超标224
152整体顶盖冲形阶段吊耳开裂226
第2章接管段228
21分体接管段229
211接管筒体229
212接管法兰239
22整体接管段239
221覆盖式锻造240
222半仿形锻造240
223仿形锻造240
224近净成形锻造240
225热处理241
226CAP1400整体接管段解剖243
227国内外制造方式对比 247
23半一体化接管段248
231局部接管覆盖式接管段248
232局部接管翻边式接管筒体248
24一体化接管段249
241数值模拟250
242比例试验252
第3章下封头255
31分体下封头255
32一体化底封头256
321数值模拟256
322附具研制257
323锻件评定259
324补充评定262
325产品制造267
326国内外制造方式对比268
第4章其他锻件271
41堆芯筒体271
42过渡段271
43进出口接管272
431自由锻造272
432胎模锻造272
44安注接管275第4篇压水堆蒸汽发生器锻件
第1章上封头（椭球封头）281
11分体上封头281
111椭球封头上部281
112椭球封头环282
12整体上封头282
121两步锻造282
122胎模锻造284
第2章锥形筒体296
21覆盖式锻造296
22仿形锻造297
23近净成形298
231成形工艺研究298
232附具研制300
233产品制造301
24国内外制造方式对比302
第3章管板303
31锻造303
311自由锻造303
312胎模锻造303
32热处理306
321预备热处理306
322浸入式淬火306
323喷水淬火308
33评定与解剖308
331二代加蒸汽发生器管板锻件
评定308
332CAP1400蒸汽发生器管板锻件解剖313
34国内外制造方式对比314
第4章下封头（水室封头）316
41分体下封头316
411分体水室封头317
412水室封头环318
42整体下封头319
43半胎模锻造319
44胎模锻造320
441数值模拟320
442比例试验325
443附具研制330
444产品制造333
445制造过程中的经验教训338
45管嘴翻边339
451数值模拟339
452比例试验340
453附具研制340
454产品制造340
46国内外制造方式对比343
461带非向心管嘴整体水室封头343
462带向心管嘴整体水室封头344第5篇主管道锻件
第1章基础研究348
11成分优化348
12有害相的成因及避免348
121高温铁素体349
122Y相353
123共晶相354
13冶炼及铸锭355
131双真空355
132电渣重熔（ESR）355
14热塑性研究356
141热塑性试验材料制备356
142热塑性试验方法357
143热塑性试验结果357
144分析讨论358
145结论359
15晶粒度影响因素研究360
151试验材料360
152试验方法360
153试验结果361
154分析讨论366
155关于二次再结晶368
156关于动态再结晶369
157结论370
16晶粒细化及均匀化比例试验371
161包套保温效果试验371
162包套镦粗试验372
163不同锻造比包套拔长试验375
164相同锻造比拔长后包套坯料与
裸料晶粒度对比试验376
17不锈钢的防污染377
171气割377
172气刨377
173局部加热378
174内支撑材料379
第2章管坯锻造381
21实心锻件381
211等效直径试验锻件382
212评定锻件383
22空心锻件383
221扁方管嘴383
222八方管嘴384
23近净成形锻件384
231高温扩散384
232镦粗385
233高温大变形量拔长387
234低于二次再结晶温度拔长388
235差温锻造389
236管嘴挤压390
237锻造过程中的裂纹清理390
24国内外制造方式对比392
241空心锻件与实心锻件对比392
242管嘴覆盖式成形与近净成形
对比392
第3章弯制成形395
31弯制方式395
311压弯395
312推弯396
32内部支撑398
321钢质支撑399
322低熔点合金支撑399
323不同支撑方式的对比400
第4章机械加工与固溶热处理401
41弯制前加工401
42弯制后加工401
43固溶热处理402
431晶粒度控制402
432固溶强化温度选择403
433变形控制403
434性能检验结果405
44固溶后加工408第6篇其他核岛锻件
第1章压水堆其他锻件410
11稳压器锻件410
111PRZ上封头410
112PRZ下封头412
12堆芯补给水箱420
121CMT筒体420
122CMT上封头422
123CMT下封头423
13堆内构件424
131堆芯支撑板425
132压紧弹簧431
14泵壳434
141自由锻造434
142半胎模锻造437
143仿形锻造445
第2章其他堆型锻件453
21快堆453
211堆容器453
212旋塞456
22高温气冷堆457
221压力容器锻件457
222蒸汽发生器锻件457
223堆内构件锻件463
23沸水堆464
231下封头464
232法兰464
233筒体464
第3章新型产品锻件466
31CENTER466
311超大型不锈钢锻件的研究内容466
312结论476
32改进型一体化顶盖477
321工艺性分析477
322主要研究内容477
323满足设计要求及保证质量的
分析477
324制造工艺478
33核废料罐482
331工艺性分析482
332满足设计要求和保证质量的
分析483
333制造工艺484
334性能结果486第7篇核电常规岛锻件
第1章汽轮机低压转子489
11整锻转子489
111首件评定489
112评定件解剖530
113产品制造538
114国内外制造方式对比544
12焊接转子545
121轮盘545
122轴头548
123整锻与分锻的对比551
13热装转子553
131转轴553
132叶轮554
14汽轮机低压转子的发展趋势554
第2章发电机转子555
21冶炼及铸锭555
22锻造555
23热处理556
231取样设计556
232锻后热处理557
233性能热处理557
24产品主要技术指标558
241化学成分558
242力学性能559
243无损检测564
第3章高压转子566
31冶炼及铸锭566
32锻造567
33热处理567
331锻后热处理567
332性能热处理568
34产品主要技术指标568
341化学成分568
342力学性能568
343无损检测569第8篇问题与展望
第1章问题与不足572
11钢锭的纯净性572
111接管段锻件检测缺陷超标572
112接管锻件冲击性能分散580
113汽轮机整锻低压转子锻件缺陷
超标586
114发电机转子锻件缺陷问题587
12锻造及热处理问题588
121水室封头锻造裂纹588
122水室封头淬火裂纹590
123整锻低压转子轴身表面裂纹602
13现有标准的不适应性604
131M310水室封头604
132M310SG管板605
14热处理余量的不合理性607
15特殊性能试验的不完整性608
151辐照环境下性能试验608
152冷却剂环境下性能试验609
16材料成分的最佳组配与微合金化
研究609
17模拟软件边界条件的优化611
171超大型钢锭的凝固模拟611
172锻件成形模拟中成形力偏差611
18取样位置的代表性612
181压力容器封头612
182SG管板613
第2章设备与工艺发展的设想与
展望617
21一体化与近净成形永无止境617
211CAP1700RPV一体化接管段617
212CAP1700常规岛汽轮机整锻低压
转子618
213快堆支承环619
214沸水堆封头621
215主管道的挤压成形621
216封头及泵壳的挤压成形622
22设备与工装能力进一步加大622
221200～1000MN液压机622
222超大直径锻件测量装置623
23千吨级钢锭不是梦想623
231钢锭模的参数623
232钢锭的纯净性及致密性623
233结论624
第3章材料开发与团队建设625
31材料的挖潜与研发625
311原有材料的挖潜625
312新材料的研发626
32团队建设626
321学习型团队626
322综合型人才626
参考文献627

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