本發(fā)明涉及一種核電設(shè)備鍛件的熱處理工藝，具體涉及一種核電蒸發(fā)器用橢圓封頭鍛件的熱處理工藝。

背景技術(shù)：

cap1400蒸汽發(fā)生器是在ap1000蒸汽發(fā)生器的基礎(chǔ)上自主開(kāi)發(fā)的第三代核電蒸汽發(fā)生器，是未來(lái)將要發(fā)展的主要蒸汽發(fā)生器堆型。與ap1000蒸汽發(fā)生器鍛件相比，cap1400蒸汽發(fā)生器鍛件的噸位和尺寸更大、一體化程度更高，大大增加了鍛件的制造難度。

cap1400核電蒸汽發(fā)生器用橢圓封頭鍛件采用sa508gr.3cl.2鋼制造，如附圖1所示。該鍛件采用封頭蓋和封頭環(huán)一體化成型的制造方式，相比ap1000橢圓封頭鍛件噸位更大、形狀更復(fù)雜，屬于典型的特厚異型復(fù)雜鍛件。鍛件熱處理外徑尺寸不小于φ6000mm，熱處理噸位超過(guò)100噸。由于橢圓封頭鍛件不同部位壁厚差異較大，尤其是凸臺(tái)處和碗口端壁厚差異大，以圖1為例，凸臺(tái)處最大壁厚640mm，碗口壁厚約200mm，不同部位壁厚差異最大可達(dá)400mm以上，以及鍛件形狀復(fù)雜，鍛件鍛壓變形的過(guò)程中不同位置變形量不一致，碗口端變形量較大，凸臺(tái)處變形量相對(duì)較小，很容易造成兩個(gè)位置晶粒度和組織的差異，凸臺(tái)處甚至有可能因?yàn)樽冃瘟坎蛔阍斐纱志Щ蛘呋炀?wèn)題。另外，熱處理過(guò)程中，兩端由于壁厚的顯著差異造成加熱保溫時(shí)間不一致，碗口端實(shí)際保溫時(shí)間較長(zhǎng)，容易造成晶粒粗化。該封頭鍛件兩端都需要取樣考核力學(xué)性能，所以熱處理難度很高。

sa508gr.3cl.2鋼核電大鍛件性能熱處理的常規(guī)工藝通常采用正火作為預(yù)備熱處理，對(duì)于初始狀態(tài)晶粒粗大的鍛件，該工藝難以充分細(xì)化組織晶粒度。采用常規(guī)熱處理工藝，cap1400蒸發(fā)器橢圓形封頭鍛件凸臺(tái)位置的晶粒度無(wú)法得到有效細(xì)化，晶粒度僅為6級(jí)，而碗口端會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間高溫加熱保溫而造成晶粒進(jìn)一步粗化。

按現(xiàn)有技術(shù)中(比如cn103627873a)的常規(guī)熱處理工藝獲得的ap1000橢圓封頭和cap1400橢圓形封頭的晶粒度都僅為6級(jí)，其強(qiáng)韌性力學(xué)參數(shù)也僅僅是勉強(qiáng)能達(dá)到使用要求，所以cap1400蒸發(fā)器橢圓形封頭鍛件采用常規(guī)熱處理工藝生產(chǎn)時(shí)存在產(chǎn)品強(qiáng)韌性性能不合格率較高的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種sa508gr.3cl.2鋼核電蒸發(fā)器用橢圓封頭鍛件的熱處理工藝，其能夠解決常規(guī)工藝不能有效細(xì)化鍛件晶粒，鍛件晶粒度低，且鍛件的強(qiáng)韌性不足的問(wèn)題。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的一種sa508gr.3cl.2鋼核電蒸發(fā)器用橢圓封頭鍛件的熱處理工藝，包括：

第一步：將鍛件在加熱爐中加熱至720～810℃，進(jìn)行保溫；

保溫時(shí)長(zhǎng)由鍛件壁厚決定，每100mm保溫1～2h，保溫結(jié)束后將鍛件吊出加熱爐轉(zhuǎn)水槽中水冷淬火；

第二步：將鍛件在加熱爐中加熱至880～900℃，進(jìn)行保溫；

保溫時(shí)長(zhǎng)由鍛件壁厚決定，每100mm保溫1～2h，保溫結(jié)束后將鍛件吊出加熱爐轉(zhuǎn)水槽中水冷淬火；

第三步：將鍛件在加熱爐中加熱至635～655℃，進(jìn)行保溫；

保溫時(shí)長(zhǎng)由鍛件壁厚決定，每100mm保溫1～2h，保溫結(jié)束后將鍛件吊出加熱爐空冷。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：本發(fā)明的熱處理工藝控制第一步在720～810℃進(jìn)行保溫，第二步在880～900℃進(jìn)行保溫，第一步在635～655℃進(jìn)行保溫，通過(guò)上述三步工藝，一方面可以防止碗口端壁厚較小的位置因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間高溫奧氏體化保溫造成晶粒粗化；另一方面晶粒細(xì)化效果有利于消除凸臺(tái)處壁厚較大的位置因?yàn)樽冃尾蛔愣斐傻拇志У挠绊?。?jīng)本發(fā)明的熱處理工藝處理后，橢圓封頭鍛件的壁厚差異較大的封頭碗口端和凸臺(tái)位置都獲得了7級(jí)的晶粒度，相比常規(guī)工藝獲得6級(jí)晶粒度提高了一個(gè)等級(jí)，并使鍛件整體強(qiáng)韌性也得到了較大提高，相比性能考核要求有了較大的富余，可降低產(chǎn)品出現(xiàn)不合格的風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的采用sa508gr.3cl.2鋼制造的核電蒸汽發(fā)生器用橢圓封頭鍛件的熱處理余量圖。

圖2為本發(fā)明的熱處理工藝圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明的sa508gr.3cl.2鋼核電蒸發(fā)器用橢圓封頭鍛件的熱處理工藝，其主要是應(yīng)用于cap1400蒸汽發(fā)生器外徑尺寸不小于ф6000mm的橢圓形封頭鍛件進(jìn)行熱處理，包括以下步驟：

第一步：將鍛件在加熱爐中加熱至720～810℃，進(jìn)行保溫；保溫時(shí)長(zhǎng)由鍛件壁厚決定，每100mm保溫1～2h，保溫結(jié)束后將鍛件吊出加熱爐轉(zhuǎn)水槽中水冷淬火；

第二步：將鍛件在加熱爐中加熱至880～900℃，進(jìn)行保溫；保溫時(shí)長(zhǎng)由鍛件壁厚決定，每100mm保溫1～2h，保溫結(jié)束后將鍛件吊出加熱爐轉(zhuǎn)水槽中水冷淬火；

第三步：將鍛件在加熱爐中加熱至635～655℃，進(jìn)行保溫；保溫時(shí)長(zhǎng)由鍛件壁厚決定，每100mm保溫1～2h，保溫結(jié)束后將鍛件吊出加熱爐空冷。

水冷過(guò)程按大鍛件常規(guī)水冷方法進(jìn)行即可。保溫時(shí)長(zhǎng)一般可以按碗口區(qū)取樣部位的壁厚來(lái)計(jì)算。

橢圓封頭鍛件性能熱處理之后，碗口端分別在t/4、t/2、t3/4、位置取樣，凸臺(tái)處距表面20mm×40mm位置取樣。試樣進(jìn)行性能和組織分析之前經(jīng)600℃×48h模擬焊后熱處理。鍛件最終的力學(xué)性能及組織晶粒度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

作為對(duì)比，將該橢圓封頭鍛件性能熱處理之前取下的試料在實(shí)驗(yàn)室中模擬現(xiàn)有常規(guī)熱處理工藝進(jìn)行性能熱處理，性能熱處理后進(jìn)行600℃×48h模擬焊后熱處理，其力學(xué)性能和組織分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表1cap1400橢圓形封頭性能和晶粒度測(cè)試結(jié)果(平均值)

表2現(xiàn)有常規(guī)工藝對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果(平均值)

表1的性能測(cè)試結(jié)果表明，cap1400蒸發(fā)器橢圓形封頭鍛件整體強(qiáng)韌性滿足考核要求(表中括號(hào)內(nèi)的數(shù)值為考核范圍)，而且具有較大的富余量，相比常規(guī)工藝有明顯提高，獲得了良好的強(qiáng)韌性；并且，碗口和凸臺(tái)性能差異較小，沒(méi)有受到壁厚差異的影響；金相分析結(jié)果表明，封頭碗口端和凸臺(tái)位置都獲得了7級(jí)的晶粒度，測(cè)試結(jié)果與試樣在實(shí)驗(yàn)室中采用本發(fā)明的工藝處理后的性能一致。與表2數(shù)據(jù)對(duì)比，本發(fā)明的熱處理工藝可獲得7級(jí)晶粒度，相比常規(guī)工藝只能獲得6級(jí)的晶粒度，提高了一個(gè)等級(jí)；且本發(fā)明的熱處理工藝獲得akv值明顯高于現(xiàn)有工藝，提高12～38％，相比性能考核要求有了較大的富余，可降低產(chǎn)品出現(xiàn)不合格的風(fēng)險(xiǎn)。

ap1000蒸汽發(fā)生器鍛件與cap1400蒸發(fā)器橢圓形封頭鍛件具有相同的材料以及與碗口端相近的熱處理壁厚尺寸，表3列舉了某ap1000蒸汽發(fā)生器鍛件采用常規(guī)性能熱處理工藝得到的強(qiáng)韌性測(cè)試結(jié)果(模擬焊后熱處理狀態(tài))，其晶粒度也僅為6級(jí)；而經(jīng)本發(fā)明的熱處理工藝處理后，經(jīng)分析其晶粒度也提高至7級(jí)。

表3ap1000蒸汽發(fā)生器鍛件性能和晶粒度測(cè)試結(jié)果(平均值)

與采用常規(guī)熱處理工藝的ap1000蒸汽發(fā)生器及cap1400蒸發(fā)器橢圓形封頭鍛件相比，采用本發(fā)明的熱處理工藝的橢圓形封頭鍛件，其強(qiáng)度和韌性均有不同程度的提高，晶粒度提高一個(gè)等級(jí)，得到進(jìn)一步細(xì)化，充分體現(xiàn)了本發(fā)明所采用的新工藝對(duì)鍛件強(qiáng)韌性的改善效果和對(duì)組織晶粒度的細(xì)化效果。

綜上所述，上述各實(shí)施例及附圖僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，皆應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。