This paper introduces a manufacturing technology of thick-walled integrated cylinder with large-sized side nozzles for nuclear reactor pressure vessel. This forging integrates the inlet nozzle and the outlet nozzle on the nozzle shell with integral flange to form an integrated forging. China First Heavy Industry (CFHI) has successfully realized the manufacturing process of this forging. During the forming stage of the forging, with the help of numerical simulation method, the size of the forging blank is reduced to the greatest extent, and a thick-walled cylinder with a convex structure is designed and forged, and then the punching guide hole is machined at the convex structure of the cylinder, which plays the role of positioning and guiding in the forging process of the side nozzle. We use special-structured forging aids to transfer the load of the forging press to the punch to complete the hot extrusion of the side nozzles, and finally realize the integrated near-net shape of the forging. The forging flow line of the forging is preserved to the greatest extent, and the best forging effect of each part of the forging is guaranteed. After the final heat treatment process of the forging, all parts of the forging obtained excellent mechanical properties.
某高强度合金钢螺栓在使用存放期间发生断裂,为找出其断裂原因,根据螺栓生产过程和使用环节开展分析研究.经过分析排查,发生断裂失效的螺栓内部氢含量高于同时段生产的其它螺栓,螺栓断口形貌经过电镜扫描分析在断裂源位置存在沿晶断裂特征形貌,表明该螺栓失效模式为氢脆断裂.进一步研究发现,产生螺栓氢脆的原因为螺栓电镀时使用的电镀槽液镀覆产品过多,槽液中杂质含量偏高,导致渗氢量增加并在螺栓内部积聚,在螺栓装配预紧力形成的持续静载荷作用下,发生延迟断裂.为预防此类螺栓失效的再次发生,针对其原因制定了控制电镀槽液质量和优化螺栓除氢工艺的预防措施.
20SiMn材质常用于水电水轮机、发电机轴锻件上,钢水纯净度的提升是提高轴类锻件使用寿命的关键所在.通过采用Al镇静钢工艺生产下注20SiMn钢锭的试验,分析了各个节点炉渣成分、夹杂物形貌及成分变化.研究表明:精炼结束炉渣碱度为6.3,VD后炉渣中CaO含量降低、SiO2 含量升高,炉渣碱度降低至 4.9.整个精炼过程夹杂物主要为CaO-SiO2-Al2O3-MgO、SiO2-MnO-Al2O3 两类,不同节点夹杂物类型单一.精炼结束、软吹后钢水中夹杂物以CaO-SiO2-Al2O3-MgO为主,软吹后夹杂物中SiO2、Al2O3 含量有所增加.VD后钢水中夹杂物以SiO2-MnO-Al2O3 为主,Al2O3 含量较低,该类夹杂物在软吹后大量去除.通过对锻件无损检测缺陷处进行取样分析,缺陷处形貌为微裂纹,缺陷区域未发现夹杂物和元素偏析,说明缺陷是由于锻造或锻后热处理过程内应力过大导致开裂造成的.
直径7.8m的特大型管板由于自由锻压机开裆尺寸的限制,通常只能采用分段锻造—拼焊成形的技术方案,本文提出了采用分步分区、不同阶段不同旋压控制的整锻技术方案.为保证管板心部压实效果,同时避免饼形锻件片状缺陷的产生,对锻造工艺参数进行了讨论分析.并且通过数值模拟研究了锤砧宽度和压下量对中心及边缘成形质量的影响,确定了合理的锤砧宽度和压下量.根据讨论分析和数值模拟结果制定了直径7.8m特大型管板的整体锻造工艺方案,并通过实际生产验证了工艺方案的可行性和合理性.
1Mn18Cr18N是一种高强度、高抗腐蚀性的不锈钢,通常用于发电机护环上.它的主要成分为 18%的锰、18%的铬和0.47%以上的氮.通过1Mn18Cr18N钢中氮的溶解度计算,确定了其成分控制目标.通过氮的合金化方案控制,得到了成分合适的电极;通过在常压100%N2 气氛下进行电渣重熔,成功冶炼了一支重量20t级的1Mn18Cr18N高氮钢电渣锭,该钢锭成分均匀、纯净度良好,N能达到0.65%及以上的良好水平.
研究了华龙一号主管道用X2CrNiMo18.12(控氮)奥氏体不锈钢在电极坯冶炼、电渣重熔、锻造、固溶热处理过程的力学性能和组织变化规律,分析了力学性能变化与组织的关系.提出了采用铁素体含量控制、C和N含量控制、位错密度控制提高华龙一号主管道强度的方法,为华龙一号主管道制造工艺方案制定、力学性能控制和服役性能评价提供参考.
为了实现大尺寸超厚5083 铝合金板热压过程的精确成形,对其热压成形、回弹、保压和冷却至室温的过程进行了热力耦合的数值模拟,分析了整个过程板材的变形及应力变化的规律,并利用缩比试验件验证了数值模拟方法的可靠性,结果表明,板材热压时,卸载后的变形规律为"扩张",冷却过程的变形规律为"收缩",最终的变形为回弹过程的"扩张"与冷却过程的"收缩"的综合结果.
大型L形中空薄壁管道属于异形件,锻造成形难度大,采用传统的自由锻方式制造,锻透压实难度大,材料利用率低,且锻后切削加工量大.通过自由锻+模压成形新工艺,可在保证锻件质量的情况下,大大提高材料利用率及成形精度.通过对成形过程中镦粗行程对成形效果、成形力、冲杆水平方向偏载力方面的影响分析,确定模压成形参数,实现大型L形中空薄壁管道的近净成形.
在超超临界火力发电设备制造过程中经常遇到ZG12Cr10Mo1W1VNbN铸钢件与F92 关键部件异种钢焊接.采用焊条电弧焊(SMAW)方法,使用E9015-G焊条焊接ZG12Cr10Mo1W1VNbN∕F92 试板,对焊接试板进行去应力退火热处理,并利用光学显微镜、拉伸、弯曲、冲击试验机和维氏硬度计等对ZG12Cr10Mo1W1VNbN∕F92 异种钢焊接接头的显微组织和力学性能进行了初步研究.结果表明,采用E911 焊条焊接并进行去应力退火热处理,可获得性能优良、组织稳定的焊接接头,其强度高于F92 母材,HAZ冲击韧性较好,焊缝区硬度适中,焊缝区、HAZ、母材的组织均为回火马氏体.
为降低大型航空模锻件热处理能耗和辅具应用成本,采用高温拉伸、数值模拟等方法对热处理料盘的选材和结构进行了优化设计,结果表明,相同工况下ZG35Cr24Ni7SiN的高温强度优于ZG40Ni35Cr26Si2,推荐使用.10 t载荷下,随着料盘厚度的减少,承受的等效应力增大,当使用叉车出炉时,40 mm的料盘厚度满足使用要求,当使用吊装出炉时,65 mm料盘厚度满足使用要求,Hon1 蜂窝孔料盘在相同工况下,因最大等效应力低而优于Rec1 矩形孔料盘结构.生产应用结果表明,优化后的料盘减重34.15%,寿命提升50%,平均能耗降低77.5 kWh,经济效益明显.
通过对碳化物增强奥氏体不锈钢激光熔覆层进行稳定化处理,研究了稳定化时间对碳化物析出行为、熔覆层硬度及耐蚀性的影响规律.结果表明,随稳定化处理时间的延长,碳化物的析出量和尺寸逐渐增加,但析出速度逐渐降低.经2h稳定化处理后有0.492%的Nb和0.260%的Ti与C形成相应碳化物.随稳定化时间延长,熔覆层硬度先增后降,在1h处达到最高点.稳定化处理会降低熔覆层的耐蚀性,与未经处理的熔覆层相比,经2h的稳定化的熔覆层的腐蚀速率增加了50 多倍.
基于9Cr3W3Co钢的热压缩试验,获取了该钢种的真实应力应变曲线,探究了变形温度及应变速率对其流变应力及组织演变的影响规律.结果表明:试验钢在变形时的应变速率越小、变形温度越高,对应的流变应力越小,越有助于发生动态再结晶.在此基础上,通过分析峰值应力、应变速率、变形温度之间的关系,拟合出该钢种的本构方程.根据9Cr3W3Co钢的应力应变数据绘制了 0.4 应变下的热加工图,分析得出在较高变形温度及较低应变速率下,材料的热加工性能较好,为材料热加工工艺制定提供了试验依据.
异形分模模具的防错移设计是异形分模锻件错移控制的必要手段,但对于错移力超过 30 MN的大型异形分模锻件,其锻件错移控制难度极大.因此,本研究通过在型腔内的特定角度偏移抵消部分错移力,再结合导柱-导柱孔方式控制压制成形初期的错移力,最后使用无斜度锁扣设计控制压制成形末期的错移力,从而实现对大型异形分模锻件错移的有效控制.该模具设计方法为复杂锻件极限制造下的错移控制提供了一种有效解决途径.
以大型锻件和表面喷涂的广泛应用为背景,针对人工进行喷涂存在效率较低、工人劳动强度高、安全性低、准确性和均匀稳定性不高等问题,运用信息化和智能化技术,设计了一种新型自动喷涂系统及方法.首先建立锻造喷涂系统的运行坐标系,然后在锻造喷涂系统中输入当前喷涂锻件的相关信息和三维模型确定喷涂方案;其次在锻造喷涂系统上设置视觉成像仪器,确定出锻件在锻造喷涂系统的运行坐标系中的位置,将三维模型匹配到锻造喷涂系统的运行坐标系中,最终按照三维模型上确定的喷涂方案对锻件进行喷涂并对不合格的喷涂区域进行二次喷涂.
分析了TC21钛合金准β锻工艺中不同变形量与力学性能之间的关系,通过自主设计的一套具有不同变形量的阶梯式腹板锻模,结合DEFORM-3D模拟了不同位置的应变场等,随后针对不同位置的力学性能进行分析,结果表明:随着变形量的增大,TC21钛合金横、纵向抗拉、屈服强度都呈现先增大再减小趋势,在应变量区间15％ ～21％时最小;随着变形量的增加,纵向伸长率无明显变化规律,横向伸长率呈现逐渐增加的趋势,横向和纵向的伸长率都在10.5％以上;除了在变形量区间15％ ～21％之外,其它变形量区间纵向收缩率都要大于对应区间的横向收缩率,纵向和横向收缩率全部都大于13％;纵向冲击吸收能量随着变形量增加,先增加后减小,在变形量区间为21％ ～32％之间时,纵向冲击吸收能量达到最大值56.9 J/cm2;断裂韧性随变形量的增加而降低.
端面齿式剖分叉头具有结构复杂、端面齿重复定位精度高、承载扭矩大、易拆装的特点.此次依托某项目端面齿式剖分叉头进行制造加工方法研究,通过准确控制剖分面半圆盘端面齿加工精度和重复定位精度,成功完成了端面齿式剖分叉头的制造,且各项指标均满足设计要求.
采用热膨胀仪测量10Cr9Mo1VNbN钢在不同冷却速度下的连续转变行为.利用硬度计测试不同冷却速度下的维氏硬度,利用金相显微镜和扫描电子显微镜观察不同冷却速度下的显微组织,分析组织的演变规律.结果表明,10Cr9Mo1VNbN钢的硬度值随着冷却速度的增加而增加;当冷却速度较小时,10Cr9Mo1VNbN钢显微组织以铁素体为主,有少量马氏体析出,随着冷却速度增加,先共析铁素体的含量降低,直至组织全部转变为马氏体.
介绍了使用25CrNi1MoV钢制造大型空冷发电机转轴锻件的制造工艺要点,根据该类材料80 MW及以下规格参数的转轴锻件实际生产经验,对100 MW等级空冷发电机转轴锻件的热加工相关工艺进行研究和产品试制,最终经过理化检验,完全满足产品设计技术规范,从而验证了该类型转轴制造工艺的可行性.
根据华龙一号主管道用X2CrNiMo18.12(控氮)奥氏体不锈钢的化学成分、力学性能及制造工艺,研究了X2CrNiMo18.12(控氮)奥氏体不锈钢电极坯冶炼、电渣重熔、锻造、固溶热处理过程的组织演变,分析了影响力学性能的主要因素,提出了利用N元素固溶强化和位错强化来提高材料强度的措施,为X2CrNiMo18.12(控氮)奥氏体不锈钢热加工工艺方案的制定、性能控制和服役性能评价提供参考.
板坯电渣重熔是获得高质量大单重、特厚板的先进方法,其中板坯结晶器是电渣重熔技术的核心和关键.结合产品实际需求,在数值模拟的基础上,对40 t大型电渣板坯结晶器进行了设计与优化.实践表明,固定式结晶器具备良好的导热性,成型质量好,寿命高;结合单相单电极同轴导电的结构设计,生产的大型电渣板坯成分均匀、组织致密,完全满足质量要求.该关键技术具有完全的自主知识产权,可推广使用.
