更新時間:2021-08-03 16:22:10
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汽水分離再熱器(M SR)是核電站常規島設備再熱系統中的一個大型關鍵設備,而汽水分離再熱器的管板組合系統作為該裝備的關鍵部件,結構復雜,技術要求十分嚴格。因此,我公司針對此批管板的外形特點,在傳統的管板鍛造工藝基礎上,結合仿形鍛造法,成功鍛造出帶有凹槽的異形管板鍛件。
1.異形管板傳統鍛造工藝
管板粗加工,材質為Q355。用戶要求在水口端取樣做性能檢測,因此,水口端凹槽處存有試環,殼程側(冒口端)內有2240 m m×150mm的凹槽。按采購規要求,管板整個截面上的金屬應鍛透,并宜鍛至接近成品零件的形狀和尺寸。傳統的管板鍛造工藝主要以鐓粗旋壓為主,鍛成圓餅子形狀后,再機械加工去除凹槽處坯料。這樣,不但增加了鍛件的成本及加工工時,而且破壞了鍛件的纖維流線,減短了鍛件的使用壽命。
2.異形管板仿形鍛造數值模擬
用戶要求在管程側凹槽處取一試環,鍛造時需把此側鍛成平面,而將殼程側的凹槽壓制成型。我公司首次采用仿形鍛造工藝,因此利用DE—FORM軟件對異形管板的成形過程進行了數值模擬。上砧采用900mm窄錘頭,下模為專用輔具,其規格為2000mm×150mm。鍛造過程中采用上砧旋壓的方案對異形管板的成形過程進行數值模擬。從模擬結果可以看出,管板的凹槽變形情況可以滿足工藝要求從金屬變形的過程及纖維流線分布的情況來看,殼程側的纖維流線沿著產品的形狀分布,鍛件力學性能得到提高,延長了產品的使用壽命。
3.管板仿形鍛造生產過程
鍛造生產中,以數值模擬結果為參考依據,采用規格為2000mmx150mm的圓板輔具鍛壓出凹槽部分,并對鍛造過程進行了調整,成功鍛造出此批管板。鍛件單重24660 kg,其中凹槽處重量為3650kg,共16件。采用仿形鍛造生產后,鍛件毛坯重量減少58.4t。
第1火:升溫至1240°C,保溫6h后,鋼錠出爐壓鉗11、倒棱,改變鋼錠表面鑄態組織,并消除棱角處應力集中。然后氣割鋼錠錠尾及鉗口余料,保證鋼錠釘足夠的水冒口切除量,以確保鍛件內部無縮孔及偏析等缺陷。
第2火:升溫至1240°C,保溫12,后,鋼錠經鐓祖、WHF(寬砧強壓鍛造法)法拔長主變形,氣割下料。坯料主變形后,內部組織巳完全由柱狀晶破碎為細碎為粒,經下一火次的高溫保溫,內部經壓實后的疏松、孔洞進一步焊合。
第3火:升溫至1240°C,保溫9h后,坯料鐓祖后,選擇窄砧旋壓。此工序是異形管板成型的關鍵點。從數值模擬結果看出,旋壓后的坯料上端直徑大,外形輪廓有錐度。因此,此時壞料在鐓粗時,要求冒口端朝上,并在此工序中不進行翻面鍛造。這樣由于上端面金屬流動阻力小,旋壓后坯料的冒口端a徑較大,為下一火次的凹槽成型創造有利條件。
第4火:升溫至1150°C;,保溫后出爐進行最終成型變形。工裝輔具放置在回轉臺中心,坯料冒門端朝下,對準輔具中心放置。上砧子先以坯料中心為軸線,進行旋轉鐓粗;待輔具鑲嵌進人坯料后,上砧子再從外向內進行小壓下最的旋壓;最后滾鍛外圓、平整端面、出成品。
4.鍛后熱處理
鍛后熱處理執行兩次正火和一次回火工藝,以消除鍛造過程中產生的應力,調整和改善鍛件粗大組織,降低鍛件內部化學成分與金相組織的不均勻性,并通過長時間的高溫回火進行擴氫,防止產生白點、氫脆等氫致缺陷。
通過對這批核電異形管板鍛件合理的鍛造工藝策劃,采用仿形法與旋壓法結合,在節約成本的同時提高了產品的使用壽命,為今后研發各種異形管板類鍛件積累了技術和生產經驗,也為公司開拓核電鍛件市場提供了強有力的支持。
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