一種提高316ln不銹鋼耐腐蝕性的鍛造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種降低316LN不銹鋼在壓水堆一回路水質(zhì)條件下腐蝕產(chǎn)物釋放速 率的鍛造方法，具體是通過316LN不銹鋼鍛造工藝與316LN不銹鋼在壓水堆一回路水質(zhì)條 件下的腐蝕產(chǎn)物釋放速率的對比研宄，確定316LN不銹鋼在壓水堆一回路水質(zhì)條件下具有 最低腐蝕產(chǎn)物釋放速率的最佳鍛造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 主管道是核電站反應(yīng)堆的關(guān)鍵設(shè)備之一，其制造技術(shù)一直掌握在國外少數(shù)發(fā)達(dá)國 家。我國對于鍛造方法生產(chǎn)主管道則剛剛處于研宄起步階段，這種研宄對于我國核電重大 工程的自主化實施有著重要的意義。316LN奧氏體不銹鋼被選作第三代反應(yīng)堆技術(shù)AP1000 的一回路主管道用材。
[0003] 過去我國都采用離心鑄造方法制造一回路主管道的直管段，而彎頭部分則通過靜 態(tài)模鑄而成。雖然這種方法有一些優(yōu)點，但是當(dāng)鑄件中的鐵素體過高時會引發(fā)較嚴(yán)重的熱 老化現(xiàn)象，并且鑄造產(chǎn)品的質(zhì)量難以保證，對主管道的壽命存在這不利的影響。目前AP1000 第三代核電技術(shù)反應(yīng)堆的設(shè)計壽命已達(dá)到60年，這就要求主管道采用整體鍛造的方法制 造，可以減少晶間腐蝕，降低腐蝕產(chǎn)物釋放速率，從而延長服役時間，并提高反應(yīng)堆整體的 安全性。
[0004] 研宄316LN奧氏體不銹鋼的鍛造工藝對于我國核電主管道的設(shè)計與制造、老化管 理和壽命預(yù)測起著十分關(guān)鍵的作用。目前國內(nèi)還不清楚鍛造工藝對腐蝕產(chǎn)物釋放速率的影 響規(guī)律，無法確定在壓水堆一回路環(huán)境下提高316LN不銹鋼耐腐蝕性能的鍛造工藝，沒有 掌握高性能一回路主管道的制造技術(shù)。
[0005] 因此，316LN奧氏體不銹鋼的鍛造工藝的研宄非常重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了探索鍛造工藝對核電主管道腐蝕性能的影響，以及為我國采用鍛造方法自主 生產(chǎn)反應(yīng)堆主管道積累數(shù)據(jù)并提供技術(shù)指導(dǎo)，本發(fā)明提供了一種降低316LN不銹鋼在壓水 堆一回路水質(zhì)條件下腐蝕產(chǎn)物釋放速率的鍛造方法，該方法可以為我國大型先進(jìn)壓水堆一 回路主管道的制造提供制造技術(shù)方法。
[0007] 本發(fā)明提供了一種提高316LN不銹鋼耐腐蝕性的鍛造方法，其包括如下步驟：
[0008] 將316LN不銹鋼以1100~1200°C的始鍛溫度進(jìn)行鍛造，鍛造5~15s后，以900~ 950°C的終鍛溫度結(jié)束鍛造，進(jìn)行冷卻。
[0009] 作為優(yōu)選方案，控制鍛造過程中的鍛造比為1. 5~5。
[0010] 作為優(yōu)選方案，控制鍛造過程中的初始下壓量不過過總形變的30%。
[0011] 作為優(yōu)選方案，控制鍛造過程中的應(yīng)變速率為〇. 05~0.1 s'
[0012] 作為優(yōu)選方案，所述冷卻的方式為水冷、油冷或空冷。
[0013] 本實驗所用的316LN鋼材為軋制后的型鋼，鍛造受力方向與纖維組織方向相同， 其鍛造比一般不做要求，我們最終選用I. 5、2、2. 5、3、3. 5、5這六個鍛造比來研宄。在鍛造 溫度方面，初始加熱溫度不能太高，否則晶粒會劇烈長大，將引起力學(xué)性能抗晶界腐蝕性能 變差，而且奧氏體不銹鋼沒有同素異晶轉(zhuǎn)變，在1200°C時，α鐵素體也要增多，鐵素體塑性 較奧氏體低，將引起塑性變差，鍛打時易開裂，因此始鍛溫度不超過1200°C ;而一般奧氏體 不銹鋼的敏化溫度范圍為420~850°C，在這一溫度范圍內(nèi)不銹鋼極易產(chǎn)生晶間腐蝕，所以 終鍛溫度要大于850°C，加之在700~900°C范圍內(nèi)不銹鋼易析出〇相，使鍛造容易開裂， 所以一般取終鍛溫度為900~950°C。在壓下量方面，我們要求初始壓下量不超過鍛件高度 的30%，這樣可以減小鍛件開裂的可能。應(yīng)變速率我們選擇0. 05~0. K1，太快則鍛件容 易開裂。關(guān)于鍛后試樣的冷卻方式，因為冷卻要經(jīng)過敏化溫度范圍，所以推薦水冷和油冷， 這樣可以快速通過敏化溫度區(qū)域，減少晶間腐蝕的發(fā)生。在本實驗中，由于樣品后續(xù)要做腐 蝕實驗，因此，為增加其腐蝕的敏感性，使結(jié)果更加明顯，鍛造實驗的冷卻方式選用空冷。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0015] 1.提供了一種大型先進(jìn)壓水堆一回路主管道的鍛造工藝；
[0016] 2.所采用的鍛造方法使316LN不銹鋼在壓水堆一回路水質(zhì)條件下的腐蝕產(chǎn)物釋 放速率顯著降低，能夠延長大型先進(jìn)壓水堆一回路主管道的使用壽命，具有較大社會經(jīng)濟 效益；
[0017] 3.鍛造方法簡單，鍛造溫度及鍛造比容易控制。
【附圖說明】
[0018] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0019] 圖1為選用不同鍛造參數(shù)鍛造后的樣品實物圖；
[0020] 圖2為樣品經(jīng)1500h試驗并除膜后的宏觀照片。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0022] 本發(fā)明中選用的原始材料為316LN不銹鋼，原始尺寸為055mm棒料，原始高度為 50mm〇
[0023] 實施例1本實施例涉及的實際鍛造參數(shù)為:
[0024] 始鍛溫度（°C ) :1100 ;
[0025] 終鍛溫度 CC ) :900 ~950 ;
[0026] 鍛造比：1· 5、1· 8、2· 3、2· 5、2· 8、4· 6 ;
[0027] 初始壓下量不超過總變形的30% ;
[0028] 鍛后冷卻方式：水冷、油冷和空冷等。樣品由于后續(xù)要做腐蝕實驗，因此，為增加其 腐蝕的敏感性，本次鍛造實驗的冷卻方式選用空冷。
[0029] 實施例2本實施例涉及的實際鍛造參數(shù)為:
[0030] 始鍛溫度（°C ) :1130 ;
[0031] 終鍛溫度 CC ) :900 ~950 ;
[0032] 鍛造比：1· 6、2、2· 5、2· 5、2· 8、3· 9 ;
[0033] 初始壓下量不超過總變形的30% ;
[0034] 鍛后冷卻方式：水冷、油冷和空冷等。樣品由于后續(xù)要做腐蝕實驗，因此，為增加其 腐蝕的敏感性，本次鍛造實驗的冷卻方式選用空冷。
[0035] 實施例3本實施例涉及的實際鍛造參數(shù)為:
[0036] 始鍛溫度（°C ) :1150 ;
[0037] 終鍛溫度（°C ) :900 ~950 ;
[0038] 鍛造比：1· 6、2、2· 3、2· 9、3· 4、3· 8 ;
[0039] 初始壓下量不超過總變形的30% ;
[0040] 鍛后冷卻方式：水冷、油冷和空冷等。樣品由于后續(xù)要做腐蝕實驗，因此，為增加其 腐蝕的敏感性，本次鍛造實驗的冷卻方式選用空冷。
[0041] 實施例4本實施例涉及的實際鍛造參數(shù)為:
[0042] 始鍛溫度（°C ) :1180 ;
[0043] 終鍛溫度（°C ) :900 ~950 ;
[0044] 鍛造比：1· 5、1· 9、2· 5、3· 0、3· 6、3· 9 ;
[0045] 初始壓下量不超過總變形的30% ;
[0046] 鍛后冷卻方式：水冷、油冷和空冷等。樣品由于后續(xù)要做腐蝕實驗，因此，為增加其 腐蝕的敏感性，本次鍛造實驗的冷卻方式選用空冷。
[0047] 實施例5本實施例涉及的實際鍛造參數(shù)為:
[0048] 始鍛溫度（°C ) :1200 ;
[0049] 終鍛溫度（°C ) :900 ~950 ;
[0050] 鍛造比：1· 5、1· 9、2· 3、2· 8、3· 4、4 ;
[0051] 初始壓下量不超過總變形的30% ;
[0052] 鍛后冷卻方式：水冷、油冷和空冷等。樣品由于后續(xù)要做腐蝕實驗，因此，為增加其 腐蝕的敏感性，本次鍛造實驗的冷卻方式選用空冷。
[0053] 圖1顯示的就是鍛造后樣品的實物圖。需要說明的是，樣品實際的鍛造比和設(shè)計 有一些差異。為使結(jié)果更加明顯，最終選用了 1100°C、1150°C和1200°C下不同鍛造比的樣 品加工并進(jìn)行腐蝕產(chǎn)物釋放速率實驗，加上原始條件樣品，共有19個條件的試樣，將其編 號如下：
[0054]
【主權(quán)項】
1. 一種提高316LN不銹鋼耐腐蝕性的鍛造方法，其特征在于，包括如下步驟： 將316LN不銹鋼以1100~1200°C的始鍛溫度進(jìn)行鍛造，鍛造5~15s后，以900~ 950°C的終鍛溫度結(jié)束鍛造，進(jìn)行冷卻。
2. 如權(quán)利要求1所述的鍛造方法，其特征在于，控制鍛造過程中的鍛造比為1. 5~5。
3. 如權(quán)利要求1所述的鍛造方法，其特征在于，控制鍛造過程中的初始下壓量不超過 總形變的30%。
4. 如權(quán)利要求1所述的鍛造方法，其特征在于，控制鍛造過程中的應(yīng)變速率為0. 05~ 0.1 s 1O
5. 如權(quán)利要求1所述的鍛造方法，其特征在于，所述冷卻的方式為水冷、油冷或空冷。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種降低316LN不銹鋼在壓水堆一回路水質(zhì)條件下腐蝕產(chǎn)物釋放速率的鍛造方法。采用不同的鍛造參數(shù)(包括鍛造比、始鍛溫度和終鍛溫度等)對相同條件下的316LN不銹鋼樣品進(jìn)行鍛造加工，通過測定各樣品的腐蝕產(chǎn)物釋放速率來最終篩選最優(yōu)的鍛造方法。本鍛造方法有效的減低了316LN不銹鋼在壓水堆一回路水質(zhì)條件下腐蝕產(chǎn)物釋放速率。主要適用于大型先進(jìn)壓水堆一回路316LN不銹鋼主管道的制造。
【IPC分類】C21D8-00
【公開號】CN104726660
【申請?zhí)枴緾N201510112363
【發(fā)明人】沈寅忠, 許志強, 李清山
【申請人】上海交通大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月13日