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超大型核电锻件绿色制造技术与实践

定价

268.00

出版社

中国电力出版社

版次

1

出版时间

2018年03月

开本

16开

作者

王宝忠 著

装帧

精装

页数

732

字数

1130000

ISBN编码

9787519811020

本专著系统地回顾了我国核电锻件的自主研发历程， 以解决世界性难题为目标， 以具体产品实例为契入点，运用大量翔实的试验数据对超大型核电锻件从传统制造迈向绿色制造(胎模锻造、仿形锻造及近净成形锻造) 过程中的理论创新、技术研发及工程实践进行了详细的阐述， 并对其中的失败案例进行了深入剖析， 揭示了工程应用领域技术创新的本质。 针对核电装备的预期走向， 对超大型核电锻件未来的发展趋势进行了展望。

本专著含有２５００ 余幅图片和２００ 多份表格等珍贵技术资料， 客观真实地再现了超大型核电锻件１ ∶ １ 评定、解剖及制造的研发经历， 是一代工程技术人员心血的结晶， 对稳定和提高超大型核电锻件质量具有一定的参考价值，对未来新技术研发亦具有指导意义。

本书可供核电装备设计、制造、监管者以及将要从事核电装备的专业技术人员和管理人员参考。

序一

序二

前言

第１篇绪论

第１章核电锻件概述５

１.１核电简介５

１.２发展核电的必要性１０

１.３核电锻件自主化及核电装备

“走出去”１１

１.４核电锻件的重要性１２

第２章超大型核电锻件特性及

绿色制造１８

２.１规格超大形状复杂１８

２.２技术要求高２０

２.３大型化及一体化２０

２.３.１ＲＰＶ锻件２１

２.３.２ＳＧ锻件２１

２.４绿色制造２２

２.４.１胎模锻造及仿形锻造２３

２.４.２近净成形锻造２５

２.５锻件制造资质３１

２.５.１制造资格取证３１

２.５.２锻件评定３２

２.５.３核安全许可３３

２.６制造过程控制３３

２.７产品质量的可追溯性３５

２.７.１母材见证件３５

２.７.２焊接见证件３５

第３章锻件制造设备与工装特点３６

３.１制造设备的超大型化及

自动化３６

３.１.１冶炼及铸锭设备３７

３.１.２锻造设备４１

３.１.３热处理设备４４

３.１.４试样制备设备４９

３.２工装的超大型化及复杂化５２

３.２.１ＳＧ水室封头管嘴翻边

装置５２

３.２.２小型堆一体化顶盖模锻

工装５３

３.２.３转子中心孔超声波探伤

装置５３

３.２.４钢锭抬梁及吊钳５３

３.２.５锻造起重机及翻钢机５６

３.２.６坯料翻转机５７

３.２.７回转装置５９

３.２.８非对称锁紧式半球体夹紧

装置６０

３.２.９双端不对称变截面筒体同步

变形装置６１

３.２.１０超大直径钢锭火焰切割机

６３

第４章核电锻件的评定、解剖检测及

验证６４

４.１评定６４

４.１.１一体化顶盖６４

４.１.２一体化底封头６７

４.１.３泵壳６８

４.１.４整锻低压转子７２

４.２解剖检测７８

４.２.１ＲＰＶ接管段７８

４.２.２ＳＧ管板７９

４.２.３ＳＧ水室封头８０

４.３研制及验证８３

４.３.１６００ｔ级钢锭的研制８３

４.３.２６００ｔ级钢锭的验证８６

４.３.３ＲＰＶ接管段法兰全截面测温

及性能检测８７

第５章核电锻件制造技术对比９０

５.１冶炼及铸锭９０

５.１.１低硅控铝钢的冶炼９１

５.１.２超大型钢锭制造９３

５.２ＲＰＶ一体化锻件９４

５.２.１顶盖９４

５.２.２底封头９７

５.３ＳＧ锻件胎模锻造９８

５.３.１管板９８

５.３.２水室封头９８

５.４近净成形锻造１００

５.４.１接管段１００

５.４.２锥形筒体１００

５.４.３主管道空心锻造１０１

５.５整锻低压转子的纯净性与

均匀性１０３

５.５.１纯净性１０３

５.５.２均匀性１０４

第６章典型核电锻件成形过程的数值

模拟与比例试验１０５

６.１成形工艺研究１０５

６?u56752.１?u56752.１自由锻成形工艺１０５

６.１.２数值模拟１０７

６.１.３物理模拟１０７

６.１.４比例试验１０８

６.２数值模拟软件的选择及边界

条件的优化１０８

６.３物理模拟及比例试验１０９

６.３.１整体顶盖物理模拟１０９

６.３.２水室封头管嘴翻边比例

试验１０９

６.３.３水室封头近净成形比例

试验１１０

６.３.４主管道低熔点合金内支撑

弯曲比例试验１１１

第７章核电锻件制造的发展前景１１３

７.１产品质量稳定与提高１１３

７.２标准的自主化１１４

７.３锻件的绿色制造与制造１１５

第２篇超大型钢锭研制及应用

第１章核电用钢化学成分设计与

优化１２１

１.１Ｍｎ－Ｍｏ－Ｎｉ钢１２１

１.２不锈钢１２２

１.３Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｏ－Ｖ钢１２７

１.３.１电炉氧化及ＬＦ炉精炼原料

成分控制１２７

１.３.２超纯转子钢冶炼及铸锭

要求１３１

第２章制造方法的创新１３３

２.１低硅控铝钢的冶炼１３３

２.１.１低硅的影响１３４

２.１.２控制铝含量１３６

２.２保护浇注１３７

２.３二次补浇１３８

２.４空心钢锭１４０

２.４.１大气浇注１４０

２.４.２真空浇注１４３

２.５直桶型精炼钢包底吹氩

新工艺１４６

２.５.１试验原理及方法１４６

２.５.２试验结果分析与讨论１５０

２.５.３结论１５６

２.６ＭＰ工艺研究１５６

２.６.１研究目标及研究内容１５７

２.６.２研究方案及研究过程１５７

２.６.３结论１６１

第３章优质耐火材料１６２

３.１水口砖１６３

３.１.１镁碳砖１６３

３.１.２复合砖１６４

３.１.３锆质砖１６４

３.２导流管１６５

３.２.１分体式１６５

３.２.２整体式１６６

３.３塞棒１６７

３.３.１分体式１６７

３.３.２整体式１６７

３.４长水口１６９

３.４.１试验研究１６９

３.４.２工程应用１７４

第４章中间包１７８

４.１传统中间包１７９

４.１.１数值模拟１７９

４.１.２温度场计算结果分析１８１

４.２新型中间包１８５

４.２.１包内钢液流动数值模拟

研究结果分析１８５

４.２.２工程应用１９９

第５章超大型钢锭的解剖２００

５.１解剖方案２００

５.２纯净性２０１

５.３致密性２０２

５.４制造技术对比２０２

５.５对传统观念的突破２０３

第３篇压力容器锻件

研制及应用

第１章压水堆顶盖２１３

１.１分体式２１３

１.２整体式２１４

１.２.１产品研制２１４

１.２.２产品制造２２５

１.３一体化２３６

１.３.１产品研制２３６

１.３.２产品制造２４９

１.４制造方式对比２５０

１?u56752.５经验教训及预防措施２５５

第２章压水堆接管段２５９

２.１分体式２６０

２.２整体式２６９

２.２.１锻造２６９

２.２.２热处理２７２

２.２.３解剖检测２７５

２.２.４国内外制造方式对比２７９

２.２.５经验教训２８０

２.３半一体化２９０

２.４一体化２９２

第３章压水堆下封头２９８

３.１分体式２９８

３.２一体化２９９

３.２.１产品研制２９９

３.２.２产品制造３１１

３.２.３国内外制造方式对比３１５

第４章其他锻件３１８

４.１压水堆其他锻件３１８

４.１.１筒体３１８

４.１.２过渡段３１８

４.１.３接管３１８

４.２沸水堆锻件３２３

４.２.１下封头３２３

４.２.２法兰３２３

４.２.３筒体３２４

４.３小型堆一体化顶盖３２５

４.３.１工艺性分析３２６

４.３.２主要研究内容３２６

４.３.３满足设计要求及保证质量的

分析３２６

４.３.４制造工艺３２６

４.４高温气冷堆锻件３３１

第４篇蒸汽发生器锻件

研制及应用

第１章压水堆上封头(椭球封头)

３４１

１.１分体式３４１

１.２整体式３４３

第２章压水堆锥形筒体与管板３５４

２.１锥形筒体３５４

２?u56752.１?u56752.１覆盖式锻造３５４

２.１.２仿形锻造３５５

２.１.３近净成形锻造３５６

２.２管板３６３

２.２.１锻造３６３

２.２.２热处理３６７

２.２.３评定与解剖３７０

２.３国内外制造方式对比３７６

２.３.１锥形筒体３７６

２.３.２管板３７７

第３章压水堆下封头(水室封头)

３７８

３.１分体式３７９

３.２整体式３８２

３.３胎模锻造３８３

３.３.１产品研制３８４

３.３.２产品制造３９７

３.３.３经验教训４０３

３.４管嘴翻边４１７

３.４.１产品研制４１７

３.４.２产品制造４１９

３.５国内外制造方式对比４２２

３.５.１带非向心管嘴整体水室

封头４２２

３.５.２带向心管嘴整体水室

封头４２３

第４章其他锻件４２４

４.１压水堆其他锻件４２４

４.１.１上部筒体４２４

４.１.２下部筒体４２６

４.２高温气冷堆锻件４２８

第５篇其他Ｍｎ－Ｍｏ－Ｎｉ钢锻件

研制及应用

第１章稳压器及堆芯补给水箱

锻件４３５

１.１稳压器锻件４３５

１.１.１上封头４３５

１.１.２下封头４３７

１.２堆芯补给水箱锻件４４９

１.２.１筒体４４９

１.２.２上封头４５１

１.２.３下封头４５２

第２章主泵锻件４５４

２.１泵壳４５４

２.１.１自由锻造４５４

２.１.２仿形锻造４５７

２.１.３近净成形锻造４６６

２.２壳法兰锻件４７２

２.２.１强韧性提升方案４７３

２.２.２优化效果４７４

第３章核废料罐锻件４７８

３.１工艺性分析４７８

３.２满足设计要求和保证质量的

分析４７８

３.３制造工艺４７９

３.４性能结果４８１

第６篇不锈钢锻件研制及应用

第１章基础研究４８６

１.１主管道用不锈钢材料介绍４８６

１.２材料特性及成分优化４８６

１.２.１３２１不锈钢４８６

１.２.２３１６ＬＮ不锈钢５０１

１.３冶炼及铸锭５０５

１.３.１双真空５０６

１.３.２ＥＳＲ５０６

１.４晶粒度影响因素研究５０６

１.５晶粒细化及均匀化比例试验５２０

１.６不锈钢的防污染研究５２６

第２章主管道锻件管坯锻造５３０

２.１实心锻件５３０

２.２空心锻件５３２

２.３近净成形锻件５３３

２.４国内外制造方式对比５４２

第３章主管道弯制、机加工及

热处理５４５

３.１弯制方式５４５

３.２内部支撑５４９

３.３机械加工５５２

３.４固溶热处理５５３

第４章其他不锈钢锻件５６０

４.１ＣＥＮＴＥＲ５６０

４.１.１超大型不锈钢锻件的研究

内容５６１

４.１.２结论５７０

４.２堆内构件５７１

４.２.１堆芯支撑板５７１

４.２.２压紧弹簧５７５

４.３快堆支撑环５７７

４.３.１冶炼及铸锭５７８

４.３.２锻造５７８

４.３.３热处理５７８

第７篇常规岛锻件研制及应用

第１章常规岛转子简介５８３

１.１常规岛汽轮发电机组５８３

１.２核电转子的发展历程５８３

１.３核电转子工况及要求５８５

１.３.１转子工况５８５

１.３.２核电转子材料５８５

１.３.３核电转子要求５８５

第２章核电转子制造技术及装备

研究５８６

２.１核电转子国外研究进展５８６

２.２锻造技术研究５８７

２.２.１镦粗研究５８８

２.２.２拔长方法选择５９２

２.２.３ＦＭ法的优化研究５９６

２.２.４ＦＭ法对水压机振动的影响

研究６１３

２.２.５ＪＴＳ锻造方法研究６１５

２.２.６材料热锻性能及晶粒演化

研究６１６

２.３热处理技术研究６２０

２.３.１锻后热处理工艺研究６２１

２.３.２性能热处理工艺研究６２４

２.４大型开合式热处理装备

研制６２９

２.４.１加热和淬火设备形式

研究６２９

２.４.２开合式热处理炉研制６２９

２.４.３开合式淬火设备研制６３０

２.４.４大型开合式热处理装备

研制效果６３２

第３章核电转子试制与评定６３３

３.１整锻低压转子试制６３３

３.１.１冶炼及铸锭６３３

３.１.２锻造６３４

３.１.３热处理６３６

３.２试制转子的性能检测６３８

３.２.１化学成分分析６３９

３.２.２力学性能分析６４０

３.２.３组织、晶粒度、夹杂物

分析６４１

３.２.４长心棒拉伸试验６４２

３.２.５无损检测６４３

３.３试制转子解剖６４３

３.３.１解剖方案６４３

３.３.２解剖６４４

３.３.３各种解剖数据分析６４７

３.３.４解剖分析结论６５１

第４章产品制造６５２

４.１汽轮机整锻低压转子６５２

４.１.１冶炼及铸锭６５３

４.１.２锻造６５５

４.１.３热处理６６３

４.２汽轮机焊接转子６６５

４.２.１轮盘６６５

４.２.２轴头６６７

４.３汽轮机低压转子整锻与分锻的

对比６７０

４.４发电机转子６７２

４.４.１冶炼及铸锭６７２

４.４.２锻造６７２

４.４.３热处理６７３

４.４.４产品主要技术指标６７４

第８篇存在的问题与

未来发展设想

第１章问题与不足６８５

１.１锻件质量不稳定６８５

１.２现有标准的不适应性６８５

１.２.１Ｍ３１０ＳＧ水室封头６８５

１.２.２Ｍ３１０ＳＧ管板６８５

１.３热处理余量的不合理性６８８

１.４特殊性能试验的不完整性６９０

１.４.１辐照环境下性能试验６９０

１.４.２冷却剂环境下性能试验６９０

１.５材料的潜力有待挖掘６９０

１.６模拟软件边界条件需要不断

优化６９２

１.６.１超大型钢锭的凝固模拟６９２

１.６.２锻件成形模拟中成形力

偏差６９２

１.７取样位置的代表性有待探讨６９３

１.７.１ＲＰＶ封头６９４

１.７.２ＳＧ管板６９５

第２章设想与展望６９８

２.１材料的挖潜与研发６９８

２.１.１原有材料的挖潜６９８

２.１.２新材料的研发６９８

２.２制造工艺的创新６９９

２.２.１钢锭/制坯６９９

２.２.２成形７０１

２.２.３晶粒与应力７０３

２.３设备与工装能力进一步加大７０５

２.３.１２００１０００ＭＮ液压机７０５

２.３.２１２００ＭＮ锻挤压机７０６

２.３.３超大直径锻件测量装置７０８

２.４团队建设７０８

２.４.１学习型团队７０８

２.４.２综合型人才７０９

参考文献７１０

索引７１５

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