核电主蒸汽及主给水大口径管道制造工艺

姜治凯

摘 要：针对三栋海阳核电厂一期工程主蒸汽及主给水管道，研究其首件产品制造工艺，并试制品进行性能试验，结果表明，试制过程中所采取的技术措施和生产工艺可行。

关键词：制造工艺；大口径管道；核电站

长期以来，我国核电管道制造受制于人[1-2]，为了研发自主知识产权的核电管道制造技术，针对三栋海阳核电厂一期工程2x1250Mwe级核电机组主蒸汽、主给水大口径管道，进行首件产品试制研究。

1 核电主蒸汽机主给水管道规格

为了研究核电主蒸汽及主给水管道的制造工艺，以A335P11，A106B分别选取最大的一种规格（2支钢管）作为此次首件试制的钢管，其具体规格、材质、数量如表1所示。

2 核电主蒸汽机主给水管道制造工艺

首件试制的A335P11和A106B两种材质用钢，采用电炉冶炼加钢包真空精炼的镇静钢，经冲孔一一顶伸法成形，管坯热处理、性能试验合格后，内外表面经机加工成形，并经过无损探伤（超声波探伤、涡流探伤、磁粉探伤）、水压试验、目视及尺寸检验合格后防护、包装。

2.1 炼钢

A335P11和A106B首件试制用钢采用电弧炉粗炼，钢包精炼炉吹氢搅拌精炼，并经真空处理后下注，保证得到细晶粒的镇静钢。

配料选用优质废钢、料头、生铁，将足量的生铁配入最后一次料中，保证一定的配碳量，化清[P]？燮0.020% [S]？燮0.025%，确保计划锭型刚水量。

初炼炉化清温度T？叟1560℃，开始氧化温度T？叟1560℃，钢水中P？燮0.008%时出钢，出钢温度为1630～1650℃。电炉出钢中，炉中应预留6吨以上的钢水，以杜绝氧化渣进入精炼包中。炉后加足脱氧剂快速沉淀脱氧。

钢水进入精炼炉后，分批加入石灰（精炼炉石灰必须是优质干燥的），总渣量约为钢水的2～4%，用C粉、Si-Ca粉、Si粉进行扩散脱氧。T？叟1580℃时开始调入合金，适当调节氩气流量使合金均匀化。全部合金调整完成后，进真空工位进行脱氧处理，真空度V？燮133Pa保持13-15分钟，真空过程中适当调节Ar气流量，以保证钢液均匀激烈沸腾。出真空工位后加Si-Ca 0.5kg/t钢终脱氧。温度T=1570℃～1585℃吊包。浇注系统应保持清洁干燥，浇注前镇静10分钟～30分钟，并放足引流钢水，浇注温度T=1560℃～1570℃。

2.2 钢锭及管坯加热

加热分钢锭加热和冲孔坯、管坯加热。由于本次首件试制的材质A335P11与A106B钢锭加热温度一样，故采用同炉加热，其加热工艺参数如表2所示。

冲孔坯、管坯作业完毕后及时回炉加热，加热质量是顺利冲孔、顶伸制管的关键之一，加热时须严格控制始锻温度和保温时间，防止锻件加热不均匀或出现过热、过烧现象。

2.3 制管

制管分沖孔、顶伸工序，分别在4500T立式水压机进行冲孔及在2000T卧式水压机进行顶伸作业。为防止冲孔偏心，安装模具时注意使承力配合面贴牢，紧固件打紧，不用弯曲、变形的冲杆，保证阴模、冲杆中心线重合，作业时冲杆冷却均匀，润滑适度。

2.4 切割两端工艺弃料

在制管厂将顶伸成型后的管坯的底部端（相当于钢锭底部）及冒口端多余的工艺料头用氧割或锯床去掉，底部端弃料长度为～250mm，冒口端弃料长度～400mm。保证钢锭冒口端总切除量～20%，底部端切除量～8%。

2.5 毛坯管热处理

对毛坯管进行热处理。为了得到理想的金相组织和力学性能，对整根毛坯管进行正火+回火热处理。

2.6 性能试验

对所述首制毛坯管进行化学分析、拉伸、冲击、弯曲、硬度、水压等试验，采用检验设备主要有GVM-1014型光谱直读仪、万能材料试验机、高温拉伸试验机WDS-200、冲击试验机、金相显微镜。并对其进行金相分析、超声波探伤、涡流探伤以及磁粉探伤等。

2.7 机加工

待有关试验、检验合格后，毛坯管方可转机加工。其工序为内钟外车及磨削加工。其中，编号1的成品壁厚为54mm的钢管毛坯内、外圆单边加工余量分别为13mm和19mm，编号2的成品壁厚为54mm的钢管毛坯内、外圆单边加工余量分别为59.5mm和20.5mm，两端加工成直角，并保证表面质量、尺寸允差、直线度等达到规定的技术要求。加工时注意外形尺寸靠近上偏差，机加工完毕后，切取无损探伤对比样用料。

2.8 表面检查

钢管的内外表面应完好无损，表面不允许有裂纹、结疤、离层和发纹及其它有损于使用的缺陷，如有上述缺陷必须清除，其清理深度不得超过公称壁厚的负公差，凹坑与周围表面应平滑过渡，不可采用焊补方法填平，管道的有效壁厚应保证在允许的公差范围内。

在钢管的内外表面上，如出现肉眼可见的直道，必须打磨清除，清除的深度能超过公称壁厚的负偏差，机加工管直道允许的深度，不大于壁厚的4%，且最大深度不大于0.2mm。

经机加工钢管的内外表面粗糙度不大于Ra12.5。

3 结束语

本文系统的研究了三栋海阳核电厂一期工程主蒸汽及主给水管道首制工艺，通过对试制件的化学成分、力学性能、金相组织、无损探伤和水压试验结果、表面质量及目视检查均符合技术协议和相关标准的要求，由此表明，试制过程中所采取的技术措施和生产工艺可行。

参考文献

[1]刘学，李国栋，闰平，等.超超临界机组主蒸汽管道热挤压T型异径三通强度分析[J].热力发电，2008，37（7）：81-84.

[2]姜鹏.基于可靠性理论的主蒸汽管道寿命预测[D].华北电力大学，2008.